초전도 자기부상열차

소개글

초전도 자기부상열차 및 전자석자기부상열차에 관해서 역사와 원리등에 대해 설명하였습니다

목차

1. Meissner effect
2. 초전도 전자석
3. 자기부상열차의 구조 및 원리
4. 흡인식 자기부상열차
5. 반발식 자기부상열차
6. 중심유지의 원리
7. 추진원리
8. 초전도 자기부상열차의 미래

본문내용

1. Meissner effect

자석위에 떠있는 초전도체
우리는 Meissner effect를 자기부상열차에 이용할 수 있다. Superconducting state에 있는 물질이 임계 온도 이하이거나 임계자기장 이하에서 Magnetic Flux를 통과시키지 않고 밀어내는 특성을 가진다. 예를 들면 영구자석 위에 superconductor를 올려놓으면 Meissner effect로 인해 superconductor는 magnetic flux를 밀어내기 때문에 자석 위에 떠 있을 수 있다. 그 반대로 superconductor state에 있는 임계 온도 이하(극저온) 물질 위에 자석을 놓아도 마찬가지 현상이 일어난다. 이러한 떠있는 현상을 이용하면, 한번 전기가 통하면 영구히 전류가 흐르기 때문에 상온에서 전자석만을 이용해 열차를 부상시키는 것보다 전력소모가 더 높고, 부상할 수 있는 높이도 더 높일 수 있다. 따라서 선로 위에 눈이나 다른 이물질이 생기거나 지진과 같은 자연재해가 일어날 경우 전자석만을 이용한 자기부상열차보다 더 안전하고, 마이스너 효과를 이용하면 상대적으로 낮은 전압으로도 열차를 높이 부상시킬 수 있기 때문에 열차운행의 수지타산에 맞게 된다. 하지만 아직까지 상온에서 초전도 현상을 일으킬 만한 물질은 없기 때문에 실제로 우리가 보거나 개발 중인 대부분의 자기부상열차는 초전도 전자석만을 이용한 것이다.



초전도 전자석 케이블의 단면
2. 초전도 전자석
초전도 전자석이란 철심에 가는 구리선을 감아 전류를 흘려주었을 때, 주위공간에 자기장을 형성하는 전자석 에서 코일을 Superconducting State로 만드는 것이다. 이 초전도 자석에 사용된 코일은 전기저항이 거의 ‘0’에 가깝기 때문에 아무리 강한 전류를 흘려 보내도 전선이 녹지 않는다. 수백 톤이 넘는 열차를 띄우기 위해서는 매우 큰 전류가 필요하기 때문에 이런 초전도를 이용한 전자석이 필요하다.
이 전자석의 자기장의 세기는 코일에 흐르는 전류에 비례한다.

코일을 액체헬륨 등으로 냉각시켜 전선을 초전도 상태로 만들면 전류가 아무리 많이 흘러도 코일에 저항이 거의 없기에 열이 발생하지 않고, 강한자기장을 만들어 낼 수 있다. 하지만 전선으로 사용되는 재료는 한정되어 있는데, 보통 니오브(Nb)와 주석(tin)의 화합물등이 사용 된다.

참고 자료

　1. http://kss.super.or.kr/ 　 -한국　초전도 학회
2. 초전도체의 비밀, 이종필 - 고등과학원 물리학부 연구원
3. http://www.kaeri.re.kr/ - 한국 원자력 연구소
4. http://www.youtube.com/watch?v=TeS_U9qFg7Y&feature=player_embedded
- 초전도자기부상열차 설명 You Tube 설명 동영상
5. http://www.krri.re.kr - 한국철도기술연구원
6. http://www.kimm.re.kr - 한국 기계 연구원
7. TOPIC/FermiLab - 이미지출저