Design and Performance Test of a Direct Cooling Equipment for Hydrogen Liquefaction

수소액화용 직접냉각장치의 설계 및 성능시험

A direct cooling equipment for hydrogen liquefaction has been developed and tested. A direct cooling equipment consists of a liquefaction vessel, a radiation shield, a cryostat and a GM refrigerator. The cool-down and warm-up characteristics of the liquefaction apparatus have been investigated in detail. It is found that the hydrogen starts to be liquefied in the liquefaction vessel after 45 minutes of cool-down. The cool-down and warm-up tests of helium gas are also performed. The cool-down and warm-up characteristics of helium gas are found to be very different from those of hydrogen gas, since helium is not liquefied under the present operating conditions. When the liquefaction vessel is evacuated, natural convection phenomena of charged gas in liquefaction vessel can be removed. It is seen that the cool-down time of liquefaction vessel is substantially increased in vacuum environment.

수소액화를 위한 직접냉각장치를 개발하고, 이의 성능특성을 시험하였다. 직접냉각장치는 액화용기, 복사쉴드, 저온조와 GM냉동기 등으로 구성하였다. 개발된 액화장치의 cool-down 및 warm-up특성이 상세하게 규명되었다. 본 냉각장치에서 냉각이 시작된지 약 45분 후, 액화용기내의 수소가 액화되기 시작함을 확인하였다. 또한 동일한 실험을 기체헬륨에 대하여 수행하였으며, 기체헬륨은 주어진 작동조건에서 액화되지 않으므로 수소의 경우와는 다른 cool-down 및 warm-up 특성을 보였다. 충전된 기체의 자연대류현상의 영향을 고찰하기 위하여 액화용기내에 진공상태를 유지하면서 시험하였다. 이때 진공상태에서의 액화용기의 냉각시간은 현저히 증가함을 보였다.