본 연구에서 중점 추진하는 연차별 연구내용 및 연구범위는 다음과 같다. 1차년도 ○ 고밀도 MgB2 벌크제작을 위한 미세하고 균일한 보론 분말 처리기술 개발 ∙ 볼밀링 공정 개발: 입자크기 500 ㎚이하로 미세하고 균일한 결정질(crystalline) 보론 분말 제조 ∙ MgB2 벌크제조용 다이(die)제작: 소형 실린더/링형태 ∙ 벌크 치밀도 향상을 위한 최적파라미터 도출: 보론분말 인가압력, 충진밀도, 성형성, 압축성 등 ○ Mg 확산 프로세스를 적용한 소형 MgB2 벌크제조 및 특성평가 ∙ Mg 확산법 적용을 위한 Mg:B 혼합비율 확립 ∙ 최적 소결조건(온도 및 시간) 확립 ∙ MgB2 초전도벌크의 Tc 및 Jc 등 기초물성 측정 ∙ MgB2 초전도벌크의 밀도, 강도 측정 ○ MgB2 자기렌즈 전자계/온도/응력 설계 ∙ COMSOL을 이용한 MgB2 자기렌즈 전자계 해석 ∙ 내경, 외경, 높이를 설계변수로 한 자기렌즈 최적설계 ∙ 동작환경을 고려한 로렌츠 전자기 응력 정밀 해석 ∙ MgB2 초전도 자기증폭기 냉각시스템 기초 설계 2차년도 ○ 자기렌즈 적용을 위한 대형 MgB2 벌크 제작기술 확립 ∙ 대형 MgB2 벌크 제조를 위한 최적 가압다이 개발 ∙ 대형 MgB2 벌크에 필요한 최적 Mg:B 혼합비율 확립 ∙ flux-jump 방지를 위한 카본 도핑공정 개발 ∙ 초전도 벌크의 강도(hardness)확보를 위한 금속원소 첨가 공정 개발 ○ 대형 MgB2 자기렌즈 설계기술 개발 ∙ 내경 10mm 이상의 저온 clear bore를 확보한 대형 MgB2 자기렌즈 설계 및 자기증폭률 예측기술 개발 ∙ MgB2 초전도 벌크 전자기 응력 예측기술 개발 및 SUS 금속보강 설계 ○ 무냉매 전도냉각형 냉각장치 개발 ∙ 외부자기장 공급용 대구경 7T급 NbTi 초전도자석 설계 및 제작 ∙ 외부자기장 공급장치 및 자기렌즈 냉각을 위한 무냉매 전도냉각시스템 설계 및 제작 ∙ 자기렌즈 온도가변(4~20 K)을 위한 히터시스템 개발 ○ 소형 MgB2 자기렌즈 제작 및 기초성능 검증 ∙ MgB2 초전도벌크의 자기렌즈 형태 제조를 위한 밀링/레이저 등 절삭 기계가공 ∙ 냉각시스템 결합 및 냉각성능 검증 ∙ 소형 MgB2 자기렌즈의 ZFC 모드에서의 자기증폭률 ∙ 소형 MgB2 자기렌즈의 FC 모드에서의 자기증폭률 ∙ 대형 자기렌즈 적용사항 확정 3차년도 ○ 자기렌즈 적용을 위한 대형 MgB2 초전도벌크 제작공정 확립 ∙ 대형 MgB2 초전도 벌크 제조기술 확립 및 신뢰성 확보 ∙ 기계 절단 및 가공을 통한 자기렌즈 가공 및 제작 ∙ 냉각시스템 조립 및 초기성능 평가 ○ MgB2 자기렌즈를 이용한 자기증폭기 성능검증 ∙ ZFC모드에서 4.2K 및 15K 영역에서 자기증폭률 점검 ∙ FC 모드에서 4.2K 및 15K 영역에서 자기증폭률 점검

본 연구에서 중점 추진하는 연차별 연구내용 및 연구범위는 다음과 같다. 1차년도 ○ 고밀도 MgB2 벌크제작을 위한 미세하고 균일한 보론 분말 처리기술 개발 ∙ 볼밀링 공정 개발: 입자크기 500 ㎚이하로 미세하고 균일한 결정질(crystalline) 보론 분말 제조 ∙ MgB2 벌크제조용 다이(die)제작: 소형 실린더/링형태 ∙ 벌크 치밀도 향상을 위한 최적파라미터 도출: 보론분말 인가압력, 충진밀도, 성형성, 압축성 등 ○ Mg 확산 프로세스를 적용한 소형 MgB2 벌크제조 및 특성평가 ∙ Mg 확산법 적용을 위한 Mg:B 혼합비율 확립 ∙ 최적 소결조건(온도 및 시간) 확립 ∙ MgB2 초전도벌크의 Tc 및 Jc 등 기초물성 측정 ∙ MgB2 초전도벌크의 밀도, 강도 측정 ○ MgB2 자기렌즈 전자계/온도/응력 설계 ∙ COMSOL을 이용한 MgB2 자기렌즈 전자계 해석 ∙ 내경, 외경, 높이를 설계변수로 한 자기렌즈 최적설계 ∙ 동작환경을 고려한 로렌츠 전자기 응력 정밀 해석 ∙ MgB2 초전도 자기증폭기 냉각시스템 기초 설계 2차년도 ○ 자기렌즈 적용을 위한 대형 MgB2 벌크 제작기술 확립 ∙ 대형 MgB2 벌크 제조를 위한 최적 가압다이 개발 ∙ 대형 MgB2 벌크에 필요한 최적 Mg:B 혼합비율 확립 ∙ flux-jump 방지를 위한 카본 도핑공정 개발 ∙ 초전도 벌크의 강도(hardness)확보를 위한 금속원소 첨가 공정 개발 ○ 대형 MgB2 자기렌즈 설계기술 개발 ∙ 내경 10mm 이상의 저온 clear bore를 확보한 대형 MgB2 자기렌즈 설계 및 자기증폭률 예측기술 개발 ∙ MgB2 초전도 벌크 전자기 응력 예측기술 개발 및 SUS 금속보강 설계 ○ 무냉매 전도냉각형 냉각장치 개발 ∙ 외부자기장 공급용 대구경 7T급 NbTi 초전도자석 설계 및 제작 ∙ 외부자기장 공급장치 및 자기렌즈 냉각을 위한 무냉매 전도냉각시스템 설계 및 제작 ∙ 자기렌즈 온도가변(4~20 K)을 위한 히터시스템 개발 ○ 소형 MgB2 자기렌즈 제작 및 기초성능 검증 ∙ MgB2 초전도벌크의 자기렌즈 형태 제조를 위한 밀링/레이저 등 절삭 기계가공 ∙ 냉각시스템 결합 및 냉각성능 검증 ∙ 소형 MgB2 자기렌즈의 ZFC 모드에서의 자기증폭률 ∙ 소형 MgB2 자기렌즈의 FC 모드에서의 자기증폭률 ∙ 대형 자기렌즈 적용사항 확정 3차년도 ○ 자기렌즈 적용을 위한 대형 MgB2 초전도벌크 제작공정 확립 ∙ 대형 MgB2 초전도 벌크 제조기술 확립 및 신뢰성 확보 ∙ 기계 절단 및 가공을 통한 자기렌즈 가공 및 제작 ∙ 냉각시스템 조립 및 초기성능 평가 ○ MgB2 자기렌즈를 이용한 자기증폭기 성능검증 ∙ ZFC모드에서 4.2K 및 15K 영역에서 자기증폭률 점검 ∙ FC 모드에서 4.2K 및 15K 영역에서 자기증폭률 점검