연구성과
연구성과
2019년KSTAR연구센터 철분 함량 0.2% 이내 고순도 규사 분리를 위한 퀜치에 강한 저온 초전도마그네트 기반 규사 분리 장치 원천기술 개발
| 세부과제명 | KSTAR 장치운영 및 성능향상 사업 | ||
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| 연구원 | 책임연구원 이현정(KSTAR 운전팀) | ||
| 연구내용 | 규사 내 철분 분리 장치 개발 규사 자기분리용 상온 구경 250mm 이상의 3T급 초전도 자석 설계·제작 초전도 코일의 전자장 및 구조 설계 유리 제조에 사용되는 규사 내 철분함량이 0.2%이내인 철분 분리장치 개발 자기필터 이송부 설계·제작 - 초전도 자석과 자기필터 이송부가 연계된 규사 자기분리 시험 스프링 서포트가 적용된 5K 이하 운전 전도냉각형 극저온 냉각장치 설계·제작 스프링 서포트의 구조(탄성)해석 및 형상 설계 스프링 제작 및 조립 극저온 냉각장치의 사양 결정 극저온 장치의 열·구조 해석 및 상세 설계 극저온 시스템 제작 극저온 장치조립 및 성능평가 |
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| 주요성과 | 기술적 가치 국내에는 초전도 자석을 이용한 철편 분리기가 상용화된 제품은 없으며, 기존 기술은 상전도 자석를 이용하여 철편을 걸러내는 기술로 3회에 거쳐 걸러내는 방식을 사용할 경우 최대 0.4%까지 분리 할 수 있지만 초전도 자석을 이용한 경우 0.2% 까지 분리 가능함. 초전도 자석 분리 시스템 개발을 위하여 KSTAR에서 발명된 coinical spring supprot에 관한 특허 기술을 이전 받아 시스템의 안정성을 높일 수 있음. 경제적 가치 KIRD의 중소기업지원 프로그램 중 하나인 패밀리 교육프로그램을 수행하면서 중소 기업인 ㈜한미테크윈과 연구소가 협업하여 산업통상 자원부의 R&D 재발견 프로젝트에 선정 되었으며, 제품 개발을 수행함 으로써 순도 높은 제품 제조가 가능함에 따라 관련 시장 진입 시 지식 기반사회에 적합한 고부가가치의 첨단기술 산업으로 진입이 가능함. 사회적 가치 해당 분야 중소기업에서 저온 초전도 자석을 제작하기 위해 전기, 전자, 기계, 통신, SW 등의 설계 인력과 가공 및 조립 인력 등을 포함하여 약 20명 이상의 고용 창출이 기대됨. |
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| 기대효과 | 기술적 측면 최근 주목받고 있는 초전도 자석이 영구자석으로 이루어진 “magnet seperator”분야 사업에 접목된다면 그 파급효과는 매우 클 것이며, 자석 응용기기 설비의 개발 능력에 따라 그 응용분야는 무궁무진함. 산업용 초전도 자석에 관한 연구가 거의 전무한 국내외 실정을 고려할 때, 진동에 강한 저온 초전도 자석 기술의 독자 개발을 통해 기술자립도 확보 및 국제적 기술 우위를 확보 할 수 있음. 경제적 및 사회적 측면 규사 내 철판 분리 장치 및 산업용 초전도 자석의 국산화를 통하여 순도 가 상대적으로 떨어지는 국내산 원석들은 주로 칼라유리나 불투명 유리 등에 적용되고 있어, 저온 초전도 자석 기반의 규사 내 철판 분리 장치가 개발되면, 현재 전량 수입하고 있는 제품에 대한 수입대체 효과를 가져 올 수 있음. 초전도 자석의 가장 취약점인 진동에 퀜치가 자주 발생할 수 있는 단점 을 KSTAR에 개발된 서포트를 적용함으로써 초전도 자석의 운전 효율을 높이고, 규사 내 철판 분리 장치를 개발 시 하나의 자석으로도 원하는 원사의 순도에 도달 가능하여 순도 조절을 통하여 높은 순도의 제품으로 관련 시장 진입 시 지식기반사회에 적합한 고부가가치의 첨단 기술 산업으로 진입이 가능함. 산업용 초전도 자석 제작은 국내 및 국제 시장을 초기에 선점할 뿐 아니라 새로운 시장을 창출할 수 있을 것으로 기대됨. |
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| 관련이미지 |  규사 분리 초전도 자석 시스템 |
 초전도 자석 보빈과 열차폐체의 열부하 전산모사 결과 |
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 초전도 자석 보빈 설계 및 자기장 분포 |
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담당부서
연구관리팀
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