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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 차귀수
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 순천향대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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초전도마그넷은 초전도선재를 코일 형태로 감고 전류를 흘려 자장을 발생시키는 전자석으로, 강하고 균일한 자장을 생성시킬 수 있는 반면에 기동 중에는 초전도성을 잃지 않도록 초전도상태를 유지시켜야 한다.
20T 이상의 고자장을 발생시키는 초전도마그넷은 다중마그넷형태로 제작된다. 주로 저온초전도선재와 고온초전도선재를 혼합하여 제작되며 근래에는 고온초전도선재만을 이용하는 연구도 활발하게 진행되고 있다. 고온초전도선재는 외부자계의 방향에 따라 임계상태가 달라지고 임계전류가 달라지는 자계이방성 성질을 가지고 있다. 따라서 고자장용 다중마그넷의 임계전류를 계산할 때에는 적절한 해석기법을 사용해야 한다.
기존에 사용되어왔던 고자장용 다중마그넷의 임계전류 계산방법은 대부분 수직 및 수평각도만을 고려한 부하선 기법이 사용되어왔다. 이 계산방법은 외부자계의 최대수직자장에 의해서 임계전류가 제한되기 때문에 수평자장의 영향이 잘 고려되지 않는 단점이 있다. 본 논문에서는 마그넷의 임계전류를 정밀하게 계산하기위하여 수직 및 수평각도뿐만 아니라 0 ~ 90˚ 사이 모든 각도의 IC-B(θ) 데이터를 고려하였다. 0 ~ 90˚ 사이 모든 각도의 IC-B(θ) 데이터를 고려하기 위해서는 선재에 대한 IC-B(θ) 데이터를 보유하고 있어야하지만 20T 이상의 강한 자장이 인가되는 다중마그넷의 경우, 그 정도 자장까지의 IC-B(θ) 데이터를 측정하거나 찾아보기 힘들다. 따라서 측정된 IC-B(θ) 몇 몇의 데이터를 기반으로 수직 및 수평각도 사이의 IC-B(θ) 데이터를 내삽법과 외삽법으로 가정하고 다중마그넷의 해석을 실시하였다.
본 논문에서 제시한 해석기법을 사용하여 두 가지 고자장용 다중마그넷 모델을 해석하고 임계전류를 계산하였다. 첫 번째 모델은 중국의 Chinese Academy of Science에서 개발하고 있는 25T급 초전도 다중마그넷으로 10T급 내부마그넷과 15T급 외부마그넷으로 구성되어있다. 두 번째 모델은 미국 MIT의 FBML에서 개발하고 있는 30.5T(1.3GHz)급 초전도 다중마그넷으로 18.8T(800MHz)급 내부마그넷과 11.7T(500MHz)급 외부마그넷으로 구성되어있다. 마그넷에 인가되는 자계분포를 해석하기 위해 전자계수치해석 프로그램을 사용하였으며 진화론적 최적화 알고리즘을 사용하여 중심자장이 최대로 되는 임계전류를 계산하였다.
해석기법을 사용하여 다중마그넷을 해석한 결과, 다중마그넷의 임계전류가 제한되는 특정부분을 정확하게 알 수 있었다. 또한 외부마그넷의 유무에 따라 자계분포가 달라져 외부마그넷이 존재하는 경우에 전체마그넷의 임계전류가 상승하고 제한되는 전류가 상승하는 이유를 IC-B(θ) 데이터를 통해 확인하였다. 제시한 해석기법을 사용하면 다중마그넷의 설계 시 정밀하게 임계전류를 예측할 수 있고 자계분포에 따라 임계전류의 제한을 받는 부분을 보완하여 마그넷의 임계전류를 높여 중심자장을 더욱 높일 수 있다
20T 이상의 고자장을 발생시키는 초전도마그넷은 다중마그넷형태로 제작된다. 주로 저온초전도선재와 고온초전도선재를 혼합하여 제작되며 근래에는 고온초전도선재만을 이용하는 연구도 활발하게 진행되고 있다. 고온초전도선재는 외부자계의 방향에 따라 임계상태가 달라지고 임계전류가 달라지는 자계이방성 성질을 가지고 있다. 따라서 고자장용 다중마그넷의 임계전류를 계산할 때에는 적절한 해석기법을 사용해야 한다.
기존에 사용되어왔던 고자장용 다중마그넷의 임계전류 계산방법은 대부분 수직 및 수평각도만을 고려한 부하선 기법이 사용되어왔다. 이 계산방법은 외부자계의 최대수직자장에 의해서 임계전류가 제한되기 때문에 수평자장의 영향이 잘 고려되지 않는 단점이 있다. 본 논문에서는 마그넷의 임계전류를 정밀하게 계산하기위하여 수직 및 수평각도뿐만 아니라 0 ~ 90˚ 사이 모든 각도의 IC-B(θ) 데이터를 고려하였다. 0 ~ 90˚ 사이 모든 각도의 IC-B(θ) 데이터를 고려하기 위해서는 선재에 대한 IC-B(θ) 데이터를 보유하고 있어야하지만 20T 이상의 강한 자장이 인가되는 다중마그넷의 경우, 그 정도 자장까지의 IC-B(θ) 데이터를 측정하거나 찾아보기 힘들다. 따라서 측정된 IC-B(θ) 몇 몇의 데이터를 기반으로 수직 및 수평각도 사이의 IC-B(θ) 데이터를 내삽법과 외삽법으로 가정하고 다중마그넷의 해석을 실시하였다.
본 논문에서 제시한 해석기법을 사용하여 두 가지 고자장용 다중마그넷 모델을 해석하고 임계전류를 계산하였다. 첫 번째 모델은 중국의 Chinese Academy of Science에서 개발하고 있는 25T급 초전도 다중마그넷으로 10T급 내부마그넷과 15T급 외부마그넷으로 구성되어있다. 두 번째 모델은 미국 MIT의 FBML에서 개발하고 있는 30.5T(1.3GHz)급 초전도 다중마그넷으로 18.8T(800MHz)급 내부마그넷과 11.7T(500MHz)급 외부마그넷으로 구성되어있다. 마그넷에 인가되는 자계분포를 해석하기 위해 전자계수치해석 프로그램을 사용하였으며 진화론적 최적화 알고리즘을 사용하여 중심자장이 최대로 되는 임계전류를 계산하였다.
해석기법을 사용하여 다중마그넷을 해석한 결과, 다중마그넷의 임계전류가 제한되는 특정부분을 정확하게 알 수 있었다. 또한 외부마그넷의 유무에 따라 자계분포가 달라져 외부마그넷이 존재하는 경우에 전체마그넷의 임계전류가 상승하고 제한되는 전류가 상승하는 이유를 IC-B(θ) 데이터를 통해 확인하였다. 제시한 해석기법을 사용하면 다중마그넷의 설계 시 정밀하게 임계전류를 예측할 수 있고 자계분포에 따라 임계전류의 제한을 받는 부분을 보완하여 마그넷의 임계전류를 높여 중심자장을 더욱 높일 수 있다
목차
목차 ⅰ표 목차 ⅲ그림 목차 ⅳ국문초록 ⅵ제1장 서론 1제1절 연구배경 및 목적 1제2절 연구개요 3제2장 배경이론 4제1절 초전도상태 4제2절 고자장 초전도마그넷 6제3절 고온초전도 선재특성 7제3장 임계전류 계산 9제1절 외부자계를 고려한 고온초전도마그넷의 계산방법 9제2절 선재의 IC-B(θ) 관계 12제3절 임계전류 계산방법 16제4장 계산사례 21제1절 25T급 초전도 다중마그넷 23제2절 30.5T급 초전도 다중마그넷 30제5장 결론 41참고문헌 43Abstract 45
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