초고속 Maglev용 초전도 전자석의 영구전류운전 성능 추정

초록

초고속 자기부상열차용 대공극 EMS 시스템에는 부상공극을 크게 유지 하면서도 충분한 부상력을 얻기 위하여 상전도 전자석 대신 초전도코일과 상전도 코일을 혼합한 초전도 하이브리드 전자석이 필요하다. 초전도 하이브리드 전자석의 초전도 코일은 외부전원의 공급 없이도 자기력을 발생시킬 수 있는 영구전류모드로 동작되며 차량의 운행중에도 자기력이 감쇄되지 않도록 영구전류운전이 유지되어야 한다. 본 연구에서는 초전도 하이브리드 전자석의 초전도코일 설계 형상에 따른 영구전류운전 성능을 추정하였다. 초전도 코일은 박막형 초전도체인 YBCO 선재로 설계하였으며, 공극 자속밀도가 동일한 조건하에서 부상 공극에 따라 요구되는 코일 권수를 설계하였다. 영구전류운전 성능은 하이브리드 전자석의 인덕턴스와 초전도 코일의 저항값으로 나타나는 전류감쇄시정수로 추정하였다. 전자석의 인덕턴스는 FEM 해석으로 구하였고, 초전도 코일의 저항은 70K 온도에서의 YBCO 선재의 접합 저항을 적용하였다. 영구전류운전 성능의 추정결과를 토대로 초전도 코일의 설계 및 운전 조건을 제시하였다.