무선전력전송기술을 활용한 초고자장 마그넷의 ？치검출 시스템

초록

ITER (International Thermonucclear Experimental Reactor) 마그넷 시스템은 향후 차세대 에너지 시스템인 핵융합에너지를 구현하기 위한 대용량 마그넷 시스템으로 초전도 선재를 사용하여 10T 이상의 고자장을 발생하는 초고자장 마그넷 시스템이다. 이와 같은 초대형 마그넷에서 운행중 고장(？치)이 발생하게 되면 초전도 마그넷을 냉각하고 있는 액체핼륨이 급속히 기화되어 엄청난 압력이 발생하기 때문에 냉동기시스템이 폭발할 수 있어 마그넷의 실시간 고장검출 시스템의 개발이 매우 필요하다. 마그넷의 고장검출을 위해 마그넷의 각 권선층에 신호선(센서)를 설치하여 신호선의 신호변화를 통해 마그넷의 고장을 검출하는 방식이 일반적으로 사용된다. 마그넷의 구동 전압이 높지 않은 경우 일반적인 검출센서의 검출전압용 DC-DC 컨버터의 경우 코아가 삽입된 변압기를 사용하여 센서의 구동전원을 공급한다. 그러나 ITER 마그넷의 경우 인가되는 전압과 전류는 각 각 56kVDC, 15MA인 고전력이 인가되고 있고 이 때 설치되는 신호선의 접압을 50mV 이하를 유지되어야 하므로 센서를 구동하는 독립전원(DC-DC컨버터)의 절연저항이 최소 100 m 이상을 유지해야 한다.일반적으로 변압기를 적용한 DC-DC 컨버터의 경우 ITER 마근넷의 강한 자장(10T이상)때문에 자기포화가 발생하게 되므로 마그넷으로부터 10m 이상 거리를 이격시켜야 하는 근본적인 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 공진형 무선전력전송기술을 DC-DC컨버터에 적용하여 무한대에 가까운 절연효과를 유지할 수 있고 초전도 마그넷의 고자장에 영향을 전혀받지 않을 뿐 아니라 변압기를 사용하지 않으므로 자기포화의 문제를 해결할 수 있고, 부피와 무게를 크게 줄일 수 있어 기존의 변압기 방식보다 50%이상의 비용절감 효과가 있다. 따라서 본 논문은 ITER 마그넷용 초고자장 마그넷의 고장검출을 위해 공진형 무선전력전송시스템의 적용방법에 대한 개념설계 및 특성결과에 연구의 중점을 두고 있다.