• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.15-23
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• 2019

풍력발전 시스템용 고온 초전도 (HTS) 발전기는 높은 효율과 기존 발전기에 비해 작은 크기로 제작이 가능한 이점을 가지고 있다. 그러나 고온 초전도 발전기는 높은 전류 밀도와 자기장으로 인해 HTS 계자 코일에 작용하는 로렌츠 힘에 따른 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 계자 코일 구조에 따른 750 kW 급 초전도 풍력 발전기에 대한 모듈화 된 HTS 계자 코일의 특성 분석을 다룬다. 모듈화 된 HTS 필드 코일의 구조는 3D 유한 요소법을 사용하여 얻은 전자기 및 기계 분석 결과를 기반으로 설계하였고 모듈 코일의 전자기력도 분석하였다. 그 결과, HTS 코일의 수직 자기장과 최대 자기장은 각각 2.5 T와 3.9 T로 나타났다. 지지대의 최대 응력은 유리 섬유 강화 플라스틱 재료의 허용 응력보다 작았으며, 변위는 허용 범위 이내로 발생하였다. HTS 모듈 코일 구조의 설계 사양 및 결과는 대용량 초전도 풍력 발전기 개발에 효과적으로 활용될 수 있다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.33-40
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• 2019

많은 풍력회사들은 큰 용량, 작은 크기 및 가벼운 무게의 풍력 발전기를 개발하기 위해 노력해 왔다. 고온초전도 풍력발전기는 기존의 풍력 발전기에 비해 부피와 중량을 줄일 수 있기 때문에 풍력 발전시스템에 더 적합하다. 그러나 고온초전도 발전기는 큰 진공 용기 및 계자 코일의 유지 보수가 어려운 문제를 가지고 있다. 이러한 문제는 고온초전도 계자 코일의 모듈화를 통해 해소될 수 있다. 그런데 고온초전도 모듈 코일에는 직류 전류를 전달하기 위한 전류 리드가 필요하며, 이는 큰 열전달 부하를 발생시킨다. 따라서 전류 리드는 전도 및 Joule 열 부하를 줄이기 위해 최적으로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 750 kW급 고온초전도 발전기에 대한 모듈 코일의 구조 설계 및 열 해석을 다루었다. 모듈 코일의 전도 및 복사열 해석은 3D 유한요소법 프로그램을 사용하여 분석하였으며, 그 결과 총 열부하는 극저온 냉각장치의 냉각 용량보다 작았다. 본 논문에서 제시한 설계 및 해석결과는 풍력 발전시스템의 초전도 발전기 개발에 효과적으로 활용할 수 있을 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1108-1109
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• 2015

In general, when a high-temperature superconducting (HTS) field coil breaks down, the overall field coils of a superconducting synchronous generator (SCSG) are also stopped working, because of the HTS field coils are connected in series. Therefore, the HTS field coils have to be modularized. The modularized HTS field coil is operated individually. Therefore, even if the HTS field coils are broken-down, the generator still operates under the fault conditions. But the output power and torque of the generator will be affected. This paper deals with the fault characteristics analysis of a 12 MW class SCSG with the modularized HTS field coils when the coils were broken-down. The steady-state and transient state characteristics of the modularized 12 MW class SCSG were analyzed and compared. The fault characteristics analysis results of the 12 MW class superconducting generator for the wind turbines were discussed in detail.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.631-632
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• 2008

본 논문은 2.5MJ의 저장용량을 가지는 SMES 용 고온초전도 마그넷의 설계에 관한 연구 결과이다. 선재는 2세대 고온초전도 선재인 YBCO CC를 2단으로 적층하여 사용하였다. 운전전류는 전도냉각 방식을 사용하는 것을 가정해 22K의 운전온도에서 선재의 임계전류를 고려하여 600A 이상으로 결정하였다. 마그넷의 형상은 싱글 솔레노이드와 토로이드 형태로 각각 설계하였고 싱글 솔레노이드는 더블 팬케이크 모듈코일을 적층하여 구성 토로이드는 싱글팬케이크 모듈코일을 배열하여 모듈러 토로이드로 구성하였다. 각 형상별 설계결과를 통해 저장에너지와 선재사용량 그리고 누설자장의 크기를 각각 비교하였다.