에너지 미래의 혁신: 세계 최고 온도 초전도체 선 개발로 큰 도약 가능성

Seoul버팔로 대학교 과학자들은 세계 최고의 성능을 가진 고온 초전도(HTS) 선을 개발했습니다. 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO)을 사용한 이 새로운 선은 5켈빈에서 77켈빈까지의 모든 자기장과 온도에서 최고 수준의 전류 밀도와 고정력을 자랑합니다. 이러한 개선은 기록을 경신할 뿐만 아니라, 이러한 선을 산업 전반에 걸쳐 비용 효율적으로 사용할 수 있는 가능성을 높입니다.

HTS 전선은 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.

• 에너지 생산, 해상 풍력 발전기의 전력 증가 포함
• 대규모 초전도 자기 에너지 저장 시스템
• 고전류 직류(DC) 및 교류(AC) 송전선에서의 손실 없는 전력 전송
• 고효율 초전도 변압기, 모터, 전력망의 고장 전류 제한기

상업적 핵융합은 무궁무진한 청정 에너지를 제공할 수 있는 유망한 기술입니다. 전 세계 약 20개의 민간 기업들이 이 기술을 개발하고 있으며, 고온 초전도체 와이어에 많은 투자를 하고 있습니다.

이 연구에서 HTS 선재는 뛰어난 성능을 보였습니다. 4.2켈빈에서 자력장이 없을 때는 평방 센티미터당 1억 9천만 암페어, 7테슬라의 자력장 하에서는 평방 센티미터당 9천만 암페어를 견뎠습니다. 상용 핵융합을 위한 목표 온도인 20켈빈에서는 자력장이 없을 때 여전히 평방 센티미터당 1억 5천만 암페어, 7테슬라의 자력장 하에서는 평방 센티미터당 6천만 암페어를 견뎠습니다. 이러한 놀라운 결과는 미래 기술에 있어 중요한 의미를 가집니다.

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이 전선들은 강력하게 자기 소용돌이를 잡아둘 수 있으며, 그 힘은 입방 미터당 최대 6.4테라뉴턴에 달합니다. 이는 성능의 큰 향상이 가능함을 보여주며, 상업적 용도의 고온 초전도체(HTS) 전선의 비용을 줄일 수 있을 것입니다.

HTS 와이어는 고급 기술인 이온빔 보조 증착(IBAD) 방법으로 MgO를 처리하고, 상 분리 및 자가 조립 기술을 활용하여 나노기둥 결함을 형성함으로써 제작되었습니다. 이 과정은 매우 작은 거리에서 미세하면서 초전도성이 없는 기둥을 추가하여, 와이어의 자기 소용돌이를 고정시키고 더 높은 전류를 운반하는 능력을 향상시킵니다.

HTS 와이어 성능의 최근 향상은 실질적인 이점을 제공합니다. 이러한 발전은 초전도 기술을 상업적으로 더욱 활용할 수 있게 만듭니다. 에너지 부문은 이러한 발전으로 인해 더 효율적이고 신뢰할 수 있는 전력 전송을 얻을 수 있으며, 이는 상업적 핵융합의 진보로 이어져 무한한 청정 에너지를 제공할 수 있어 이러한 발전의 중요성을 더욱 부각시킵니다.

버팔로 대학교의 HTS 와이어 연구는 큰 발전을 이루었습니다. 이러한 개선은 초전도 기술이 에너지 생성, 전송 및 저장에 있어 중요해질 가능성을 열어줍니다. 이 진전은 전력망에서 상업적 핵융합에 이르기까지 모든 분야에서 에너지 효율성과 지속 가능성을 향상시킬 수 있습니다.