연구성과
연구성과
2019년ITER한국사업단 진공용기 열차폐체 초도품 출하
| 세부과제명 | ITER 열차폐체 개발·제작 | |
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| 연구원 | 책임연구원 허남일, 선임연구원 허준영 이용희, 선임기술원 강경오 박원우 최황근(열차폐체기술팀) | |
| 연구내용 | ITER 열차폐체는 4.5K의 극저온에서 운전되는 초전도 자석 구조물로의 복사, 전도 등의 열전달을 최소화하기 위한 시스템임. Stainless Steel 304LN을 사용하여 제작되며 양면에 두께 5μm 이상, 방사율(Emissivity) 0.05 이하의 값을 갖는 은도금(Silver Coating) 처리함. 냉각은 inlet 온도가 80K인 가압 헬륨가스에 의한 Active Cooling 방식을 취하고 있으며 정상 운전 상태에서 열차폐체의 표면은 80～100K가 유지됨. ITER 열차폐체를 기능에 따라 분류하면 진공용기 열차폐체(VVTS)와 저온용기 열차폐체(CTS)로 구분되며, 2019년에 VVTS 첫번째 40도 섹터 제작 및 IO 현지로 운송이 완료되었음. VVTS 40도 섹터는 토카막의 VV(진공용기) 섹터와 TFC(토로이달필드 초전도자석)과 부조립이 이루어짐. VVTS 제작에서 가장 중요한 기술적 요건은 열차폐체 판넬 표면에 용접되는 냉각 튜브의 헬륨누설 건전성 확인, 볼트로 상호 조립되는 31개의 부분품의 제작 정밀도 및 가조립 확인, 은도금 품질 확인임. |
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| 주요성과 | 과학적 가치 열차폐체는 국제핵융합실험로 (ITER)의 핵심부품 중 하나이며 설계부터 제작까지 한국이 직접 수행하고 관련 기술을 개발하였음. 열차폐체는 제한된 공간에서 요구되는 품질 기준을 만족하고 최대의 열차폐 성능을 내도록 설계되었으며, 이번에 제작이 완료된 진공용기열차폐체 섹터 초도품 제작을 통해 관련 기술이 검증되었고, 향후 핵융합 상용로 개발시 또는 유사 장치의 열차폐체 개발에 적용이 가능함. 기술적 가치 열차폐체 초도품 제작을 통해 개발된 주요 기술은 거대구조물의 정밀제작 및 조립성 확인, 헬륨누설방지를 위한 품질관리, 복사열전달 차폐를 위한 은도금 적용등 3분야임. 열차폐체는 복잡한 토카막 조립특성을 고려하여 다양한 형상을 갖는 여러개의 판넬이 볼트로 연결 조립되는 구조이며, 각 판넬은 세심한 용접변형 관리와 정밀기계가공 후 최종 가조립을 통해 조립성을 검증하였음. 열차폐체는 80K의 헬륨기체를 이용한 냉각이 판넬 표면에 직접 용접된 냉각 파이프를 통해 이루어지며, 이 파이프의 가압 및 헬륨누설 검사, 내시경을 이용한 내부 표면 검사 등을 통해 제품의 품질을 보증하였음. 열차폐체의 복사열전달 차폐 성능을 극대화하기 위해 판넬 표면에 은도금 처리를 하고 있으며, 대형 구조물의 은도금 기술은 세계적으로 개발되지 않은 기술로서 초도품의 은도금을 통해 개발된 기술이 목표로한 열차폐 성능에 충분히 기여할 것으로 판단됨. |
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| 기대효과 | 기술적 측면 초도품 생산을 통해 검증된 제작기술은 잔여 열차폐체의 안정적인 제작을 가능하게 함. 경제적 및 사회적 측면 열차폐체는 초전도 핵융합장치의 핵심 부품의 하나로서, 개발된 기술은 추후 핵융합 상용로 건설에 직접 적용 가능하며, 관련 기술 자립에 큰 기여를 할 것으로 평가됨. |
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| 관련이미지 |  진공용기열차폐체 섹터6번 가조립 |
 진공용기열차폐체 섹터6번 은도금 |
 진공용기열차폐체 섹터6번 포장 |
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담당부서
연구관리팀
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