고객 맞춤형 측정 기술: HBK는 융합 실험에서 ITER을 지원합니다.

기존 발전과 신재생 발전은 수명이 긴 방사성 폐기물 처리, 재앙적인 사고나 에너지 전송에 있어서의 지리적 제한과 어려운 과제와 같은 많은 난제와 위험을 안고 있습니다.

국제 연구 프로젝트 ITER은 이러한 문제를 풀고 인구 증가에 따른 전기 공급을 늘리고, 산업 규모에서 핵융합 전력을 시연할 목적으로 구축하고 있습니다.

Challenge
엔지니어링 프로젝트 ITER은 기존 발전의 어려운 과제를 풀기 위해 핵융합에서 전기를 만드는 연구를 수행하고 있습니다. 중요한 파라미터를 측정하고 전체 실험을 모니터링하기 위해, ITER은 신뢰할 수 있는 파트너가 필요했습니다.

 

Solution
ITER은 측정에 대한 완전한 솔루션을 제공하는 신뢰성 있는 HBK를 파트너로 찾았습니다. 물리적 한계에 도달하는 ITER의 특정 요구 사항을 해결하기 위해, HBK는 표준 제품을 고객 맞춤형으로 바꿀 수 있었습니다.

 

Result
ITER와 함께 HBK는 고객 맞춤형 MGCplus 앰프, 스트레인 게이지와 열전대를 개발하여 시험에 필요한 사항을 만족시켜 미래의 핵융합 발전소 개발을 지원합니다.

야심찬 연구, 엔지니어링 프로젝트인 ITER

35 개국이 대규모의 무탄소 에너지 원으로서 핵융합의 타당성을 증명하기 위해 협력하고 있습니다. 이 핵융합 에너지 원은 태양과 별에 동력을 공급하는 것과 같은 동일한 원리입니다. 열과 압력을 받으면 기체 수소는 고온의 전기적으로 충전된 기체인 플라즈마가 됩니다. 이 플라즈마는 빛 성분이 융합하여 에너지를 생성할 수 있는 환경을 만듭니다.

엔지니어링 프로젝트 ITER은 순 에너지를 생산하게 된 최초의 융합 실험입니다. 입력된 것보다 더 많은 에너지가 플라즈마에서 출력됩니다. JET (유럽 토러스 공동 연구시설)는 현재 세계에서 가장 큰 핵융합로입니다. 1997년, 여기에서 24MW의 입력 가열 전력을 소모하여 16MW의 융합 출력 전력을 생산했습니다 (비율 Q = 0.67). ITER은 소형 핵융합 실험과 미래의 핵융합 발전소 간의 격차를 해소할 것입니다. ITER의 실험용 핵융합로는 50MW의 입력 가열 전력을 소비하여 500MW의 핵융합 출력 전력 (Q = 10)을 만들어 순 에너지를 생성하게 됩니다.

ITER은 이전의 융합 플라즈마보다 더 많은 에너지를 가져올 중수소-삼중 수소 플라즈마를 달성하는 것이 목표입니다. 이 플라즈마는 더 오래 지속될 수도 있습니다. 삼중 수소 증식은 융합 장치의 안전 특성을 입증하기 위해 진공 용기 내에서 시험합니다.

ITER은 2010년부터 프랑스 남부에 있는 42헥타르의 청정한 부지에 건설하고 있습니다. 첫 번째 플라즈마는 2025년에 달성될 것으로 계획하고 있습니다. 이후, ITER 프로젝트는 융합 기계를 늘려 중수소-삼중 수소로 작동하여 최종 중요한 단계인 미래의 융합 발전소 건설로 이어지게 됩니다.

HBK: ITER가 믿을 수 있는 파트너

세계적으로 수천 명의 엔지니어와 과학자가 계산과 시뮬레이션을 수행하고 조립을 계획하며 ITER 프로젝트에 매진하고 있습니다. 전체 실험 동안 추가 측정을 하고 중요한 파라미터를 모니터링하며 예상되는 계산을 검증하기 위해, ITER은 진공 용기내에서의 측정을 위한 믿을 수 있는 파트너가 필요했습니다.

이에 ITER은 HBK내에서 센서, 증폭기와 소프트웨어를 제공하는 파트너가 있다는 것을 알게 되었습니다. 또한, HBK는 많은 전문 지식이 있어서 표준 부품을 쉽게 개조하고 물리적 한계에 도달하는 ITER의 특정 요구 사항을 만족하는 완벽한 맞춤형 솔루션을 마련할 수 있었습니다.

고객 맞춤형 센서 솔루션

ITER은 융합 반응이 일어나는 ITER 진공 용기 외부에 설치하기 위해 매우 특별한 고객 맞춤형 센서 솔루션이 필요했습니다. 이렇게 완전히 밀봉된 강철 용기는 100 °C에서 작동하고 200 °C에서 뜨겁게 되어 플라즈마를 생성하는 데 필요한 초고도 진공을 위한 청정 환경이 되게 합니다. 이 환경에서 센서는 다양한 열 시효와 EMC 시험 요구 사항을 만족해야 합니다. 또한, 센서는 초고도 진공 환경과 호환성이 있어야 하고 방사선 조사에 견디야 하며 자기 투과도가 낮아야 합니다.

특수 요구 사항에 따라, 센서를 고객 맞춤형으로 하기 위해 ITER과 HBK는 적합한 센서 솔루션에 대해 논의하고 상세한 인증 시험 절차로 시험했습니다. HBK는 외부 공급업체와 함께 고객 맞춤형 열전대도 개발하여 상세한 인증 시험 절차로 시험했습니다. 고객 맞춤형 센서가 검증 단계를 통과한 후, 대량 생산을 시작했습니다.

고객 맞춤형 앰프 솔루션

ITER에는 높은 채널 수와 함께 측정 동안 최대 유연성이 가능한 솔루션이 필요했습니다. MGCplus 앰프16 개의 측정 증폭기 카드를 포함한 19인치 랙 프레임 버전에서 이용할 수 있어서 ITER의 요구 사항에 딱 맞는 솔루션이었습니다.

주어진 구성에 따라, 총 920 개 이상의 채널을 가진 36 개의 MGCplus 앰프를 공급하였습니다. 정확도와 케이블 길이에 대한 요구 사항이 커서, 스트레인 게이지를 기반으로 센서에 대해 ML30B와 AP01i 조합으로 했습니다. 열전대를 이용한 온도 측정은 슬롯 당 8개의 측정 채널이 있는 ML801B와 AP809의 조합으로 했습니다.

MGCplus 앰프가 설치된 tokamak 건물에서 EMC 환경 때문에, ITER와 HBK는 HBK의 EMC 실험실, 외부 독일 EMC 실험실과 프랑스의 아주 특별한 실험실에서 매우 높은 DC 자기장에 대한 추가 시험을 하기 위한 명확한 시험 절차를 정의했습니다. 

MGCplus는 매우 높은 DC 자기장 시험을 제외하고는 표준 EMC 요구 사항을 훨씬 초과하는 모든 EMC 시험을 통과했습니다. 이 난제를 극복하기 위해 다양한 접근 방식으로 평가하여, 결과적으로 가장 유망한 방법을 따랐습니다.

수명과 신뢰성을 보장하기 위해 HBK는 ITER에 딱 맞는 맞춤형 솔루션을 이끌었습니다. 외부 공급업체와 ITER과 함께, HBK는 전원 공급 장치를 꺼내고 외부 차폐 연철 상자내에 넣어 적합한 솔루션을 개발했습니다. 이렇게 개조한 후, 높은 DC 자기장 시험을 반복하여 MGCplus는 아무 문제없이 시험을 통과했습니다.

HBK의 고객 맞춤형 시스템팀

ITER 프로젝트는 HBK의 고객 맞춤형 시스템팀 수행하는데, 이 팀은 채널 수가 많은 시스템, 고객 맞춤형 측정 솔루션과 특수 소프트웨어 애플리케이션을 위한 솔루션 작업에 전념하고 있습니다. ITER에 고객 맞춤형 스트레인 게이지를 제공한 고객 맞춤형 센서 팀과 열전대를 공급하는 외부 회사가 도와서 ITER은 자체 애플리케이션에 집중하고 적시에 완벽한 측정 솔루션을 구할 수 있었습니다.

ITER의 경우, 고객 맞춤형 시스템 팀은 검증 단계를 처리하고 외부 공급업체와 고객 센서 팀을 통합하여 필요한 증폭기를 고객 맞춤형으로 하는 프로젝트 리더로서 일했습니다. HBK는 믿을 수 있는 파트너로서 또한 요구 사항의 즉흥적인 변화에 대응할 수 있었고 완벽한 맞춤 솔루션을 지체 없이 성공적으로 제공할 수 있었습니다. 최종적으로 솔루션을 전달한 후, HBK는 첫 번째 측정을 빠르고 안정적으로 수행하도록 솔루션을 올바르게 설치하기 위해 현지 서비스를 통해 ITER를 지원하게 됩니다.

ITER이란?

ITER – 핵융합의 과학적, 기술적 가능성을 입증하기 위해 설계하여 세계 최대의 핵융합 실험 시설이 될 것입니다. 핵 융합은 태양과 별에 동력을 공급하는 과정입니다. 가벼운 원자핵이 융합하여 더 무거운 원자핵을 형성하면 많은 양의 에너지가 방출됩니다. 핵융합 연구는 안전하고 풍부하며 환경적으로 책임질 수 있는 에너지 원을 개발하는 것이 목표입니다.

ITER은 최초의 글로벌 협업 과제이기도 합니다. 유럽은 건설 비용의 거의 절반을 부담하고 있으며, 이 국제 공동 벤처 (중국, 인도, 일본, 한국, 러시아, 미국)의 나머지 6 개 회원사는 시험에 똑같이 기여하고 있습니다. ITER 프로젝트는 프랑스 남부의 Saint-Paul-lez-Durance에 건설 중입니다.

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