Smart Insulation 초전도 전자석 기술
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최고관리자 0 Comments 1 Views 20-11-10 15:46 기계본문
- 분야 : 전자~전기 개발상태 3 9
기술완성도
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TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
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TRL08
시작품 인증/
표준화- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
- 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
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TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
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TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
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TRL05
시제품 제작/
성능평가- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
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TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
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TRL03
연구실 규모의
성능 검증- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
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TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
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TRL01
기초 이론/
실험- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
- 주요기술구성
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▶ 본 기술은 기준 온도 이하의 온도에서는 절연체이지만, 기준 온도 이상의 온도에서는 통 전체로 동작하는 절연 코팅 기술이며, 이 동작은 V2O3과 같은 MIT(Metal Insulator Transision)에 의해 이뤄짐
▶ 초전도체에 발열이 있을 때 초전도선을 둘러싼 절연이 통 전체로 변신한다면 전류를 여러 개의 인접한 선이 나누어 감당할 수 있으므로 구리의 양을 줄일 수 잇음
▶ 센서와 액추에이터를 사용하지 않고 물질의 고유 특성에 의해 동작하므로 오동작이나 고장의 가능성이 현저히 낮음
- 적용분야 및 적용제품
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▶ MRI, NMR 등 고자기장 초전도 전자석 (High field superconducting magnets for MRI, NMR, …)
▶ 고온 초전도 전자석 (High temperature superconducting magnets)
- 시장동향
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▶ 세계 초전도체 응용 분야 시장은 2017년에서 2022년까지 7.5%의 연평균 성장률로 2022년 94억 달러 규모의 시장이 형성될 것으로 전망됨
▶ 국내 초전도 자석은 아직까지 수입에 의존하고 있으며, 국내에서도 초전도 자석 국산화에 대한 필요성이 요구되고 있음
▶ 향후 의료, 전력에너지, 통신, 운송, 우주 등 다양하게 활용됨에 따라 지속적으로 성장할 것으로 예측됨
- 특장점
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- 기존 기술의 문제점
- ▶ 턴수와 줄 내 꼬임에 의해 전자석에 출력을 만들어내는데, 전류의 자성에 비례하고 저항의 크기에 비례하여 굉장히 큰 열이 발생하게 되어 안정적으로 운전하지 못하고 쉽게 타는 문제가 발생해서 현재까지도 실제로 상용화된 제품이 거의 없음
- 기존 기술과의 차별성
- ▶ 기존의 초전도 코일에 MIT(Metal Insulation Transition) 물질을 턴 간에 사용하여 스마트하게 절연함
▶ 운전 온도에서 MIT 물질에 의해 전기절연을 유지하여 턴수를 유지하므로 원하는 출력장을 만들 수 있으며, 발열 시에는 온도 상승으로 인해 턴 간에 절연되어 있던 MIT 물질이 스위치로 작동하여 전기장이 도체와 비슷한 수준으로 바뀌게 됨
▶ 큰 발열원이 된 전류가 근접해 있는 턴 간으로 쉽게 이동하게 되므로 초전도 전자석이 타지 않게끔 보호할 수 있음