• 기계와재료
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• v.25 no.3
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• pp.106-119
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• 2013

초전도 전력기기는 초전도체를 극저온으로 냉각, 전기저항이 없는 초전도 고유의 현상을 이용하여 중전 전력기기의 열손실 저감, 소형화 및 신뢰성 향상을 가능케 하며, 최근에는 고온 초전도 재료의 기술 수준이 향상되어 초전도 응용 영역이 확대되고 있다. 초전도 케이블을 포함한 초전도 전력기기는 운전 조건인 극저온 환경($-150^{\circ}C$이하)를 조성하기 위해 극저온 냉동기 기술이 핵심적인 기술이다. 극저온 냉동기는 냉각 용량에 따라 소용량(수~수십 W), 중용량(수백 W~수 kW), 대용량(수십 kW 이상)으로 구분할 수 있으며, 초전도 전력기기용 냉각시스템은 주로 중용량 극저온 냉동기의 활용도가 매우 높다. 현재 상용화된 극저온 냉동기를 분석하면, 중용량 극저온 냉동기로는 스터링 극저온 냉동기가 가장 적합하다. 따라서 본 고에서는 중용량 스터링 극저온 냉동기 기술에 대한 개발 현황을 살펴보도록 한다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2008.03a
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• pp.308-315
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• 2008

극저온 유체를 운반하는 선박의 화물창은 보통 1차 방벽과 2차 방벽으로 구성되어 있다. 1차 방벽에 소량의 극저온 유체의 누출이 생기더라도, 액밀이 되는 2차 방벽에서 추가적인 극저온 유체의 누출을 방지할 수 있기 때문이다. 그러나 2차 방벽에 추가적인 손상이 생길 경우 유리솜으로 만들어진 Flat Joint를 거쳐 선체내벽까지 극저온 유체에 노출될 가능성이 있게 된다. 본 연구의 관심사는 2차 방벽의 손상 정도에 따라, 그리고 누출되는 극저온 유체의 양에 따라, 내측선체에 얼마나 영향이 미치는가를 알아보는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 극저온 유체를 운반하는 선박의 화물창을 구성하는 2차 방벽에 구멍을 뚫어 Flat Joint 사이로 극저온 유체가 흘러 들어가도록 격자를 생성한 후, CFD 소프트웨어를 이용하여 극저온 유체의 누출에 대한 계산을 수행 하였으며 이를 실험 결과와 비교 분석 하였다. 실험과 계산 결과를 살펴보면, 극저온 유체량에 따라 내측 선체에의 피해를 최소화 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.308-315
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• 2008

극저온 유체를 운반하는 선박의 화물창은 보통 1차 방벽과 2차 방벽으로 구성되어 있다. 1차 방벽에 소량의 극저온 유체의 누출이 생기더라도, 액밀이 되는 2차 방벽에서 추가적인 극저온 유체의 누출을 방지할 수 있기 때문이다. 그러나 2차 방벽에 추가적인 손상이 생길 경우 유리솜으로 만들어진 Flat Joint를 거쳐 선체내벽까지 극저온 유체에 노출될 가능성이 있게 된다. 본 연구의 관심사는 2차 방벽의 손상 정도에 따라, 그리고 누출되는 극저온 유체의 양에 따라, 내측선체에 얼마나 영향이 미치는가를 알아보는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 극저온 유체를 운반하는 선박의 화물창을 구성하는 2차 방벽에 구멍을 뚫어 Flat Joint 사이로 극저온 유체가 흘러 들어가도록 격자를 생성한 후, CFD 소프트웨어를 이용하여 극저온 유체의 누출에 대한 계산을 수행 하였으며 이를 실험 결과와 비교 분석 하였다. 실험과 계산 결과를 살펴보면, 극저온 유체량에 따라 내측 선체에의 피해를 최소화 할 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.62-65
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• 2011

액체로켓엔진용 극저온 산화제 고압 배관 기술 개발을 위해 시제품을 제작하였다. 기술 개발 시제품은 체결용 플랜지, 직관, 곡관, 벨로우즈, 분기구로 구성하였다. 액체로켓엔진용 극저온 산화제 고압 배관은 터보펌프에서 토출된 고압의 극저온 산화제를 연소기로 공급하는 경로이므로 극저온, 고압의 작동환경에서 구조적 안정성을 가져야 한다. 따라서 본 제작공정 개발에서는 극저온을 고려한 구조해석을 수행하여 적합한 소재를 선정하였으며, 공정개발과 특수공정을 적용하여 시제품을 제작한 후 구조강도 시험을 수행하였다. 본 개발을 통해 액체로켓엔진에 적용되는 극저온 산화재 고압배관을 위한 기술적 기반과 소재 응용기술, 향후 고성능 대형 액체로켓엔진에 적용하기 위한 공정개발을 완료하였다.

• Composites Research
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• v.24 no.4
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• pp.11-16
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• 2011

Retention of interfacial shear strength (IFSS) of polymer composites at cryogenic temperature application is very important. In this work, single carbon tiber reinforced epoxy compositc was used to evaluate IFSS and apparent modulus under room and cryogenic temperatures. The property change of carbon and selected epoxy for particularly cryogenic temperature application were tested in tension and compression. Tensile strength and elongation of carbon fiber decreased at cryogenic temperature, whereas tensile modulus was almost same. On the other hand, epoxy matrix showed the increased tensile strength but decreased elongation. It can be due to maximum thermal contraction existing free volume in cryogenic temperature. IFSS increased up to $-10^{\circ}C$ and then decreased steadily. However, IFSS at cryogenic temperature was still similar to that at room temperature. This result is very useful to cryogenic application since selected epoxy toughness and interfacial adhesion can keep at such low temperature.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.19 no.11
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• pp.24-30
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• 2002

본 글에서는 정밀 전자 소자등을 극저온으로 냉동시키는 데 필요불가결한 극저온 단열 기술에 대하여 간단히 알아보았다. 역사가 가장 오래되고 기본적인 진공 단열 기술로 시작하여, 공간에 고형의 물질을 삽입하는 다층 단열 기술과 분말 단열 기술에 대하여 토의하였다. 실제 응용시에는 요구되는 열적 성능과 경제적 제한 조건을 고려하여 가장 적합한 단열 방법을 선정하도록 하여야한다 또한 극저온 단열 용기의 실제 열해석 예로서 적외선 센서의 극저온 용기에 대한 정상 및 과도 열전달 해석에 대하여 간단히 기술하였다. 정상상태의 경우는 많은 경우 해석적인 해를 구할 수 있지만, 시간에 따라 온도가 변하는 과도 상태의 경우는 수치해석적인 방법이 요구된다. 열해석에서 일반적으로 쓰이는 유한차분법이 극저온 단열 용기의 열해석에도 유용하게 쓰일 수 있음을 보였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.158-158
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• 2004

본 연구에서는 이부프로펜(Ibuprofen)분말을 마이크론(Micron) 크기의 입자로 만들기 위하여 극저온 볼 밀링 공정(Cryogenic Ball Milling Process)을 사용하였다. 극저온 볼 밀링 공정은 약 -18$0^{\circ}C$의 질소 분위기에서 6시간 동안 실행되어 졌다 이부프로펜 분말 형상의 변화는 SEM(Scanning Electronic Microscope)촬영을 통하여 관찰하였으며, 분말의 입자 크기와 분포는 입도 분석기(Particle Size Analysis)를 사용하여 극저온 볼 밀링 공정 전ㆍ후의 변화를 관찰하였다(중략)

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07b
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• pp.747-749
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• 2002

초전도 마그네트 시스템의 냉각방법 중, 액체 헬륨등의 극저온 유체를 이용한 액체냉각방식이 극저온 냉동기를 이용한 직접 전도냉각 방식에 비해 신뢰도가 높은 열적 안정성으로 인하여 현재도 많은 초전도 마그네트 시스템이 액체냉각방식을 이용하고 있다. 그러나, 고가의 극저온 액체의 재충전으로 인하여 경제성이 낮고 취급이 불편한 단점이 있다 이러한 액체냉각방식의 단점을 보완하고자 극저온 유체를 시스템 안에서 직접 응축하여 재충전을 하지 않는 재응축형 시스템을 개발하여 실험하였다. 실험에 사용한 초전도 마그네트 시스템은 상온보아 1270 mm. 최대자장 0.3 T로 설계되었고, 금속 전류도입선과 HTS 전류도입선을 복합적으로 사용하였으며, 복사차폐막 냉각용 극저온 냉동기와 헬륨 재응축용 극저온 냉동기를 사용하였다. 초전도 마그네트는 200 A에서 1600 gauss의 자장으로 운전하였고 극저온 용기에서는 0.05 bar의 압력으로 액체 헬륨이 증발하지 않고 유지되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.242-242
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• 2013

현재 크라이오펌프의 주요 관심기술은 생산성 향상을 위한 급속 재생기술의 확보와 극저온 냉동기의 효율 향상 기술 및 저진동 기술의 확보이다. 크라이오펌프는 크게 냉동기 모듈과 펌프모듈로 구성되고, 냉동기 모듈은 주로 G-M 극저온 냉동기, Stirling 극저온 냉동기 또는 맥동관 극저온 냉동기 등을 사용하는데, 이것은 주로 압축기, 왕복기, 재생기, 구동장치 등으로 펌프모듈은 cryoarray와 펌프 body로 구성된다. 최근에 구조가 간단하고 장수명 및 저진동의 장점을 가진 맥동관 극저온 냉동기의 효율이 급속히 증가함에 따라 초전도, 액화 등의 분야에서 기존의 G-M 극저온 냉동기를 대체하는 추세이다. 본 연구에서는 지식경제부 제조기반산업원 천기술사업 "급속재생형 저진동 크라이오펌프 개발" 사업을 통해 급속 재생, 저진동, 고신뢰성 확보를 위해 기존의 G-M 극저온 냉동기를 맥동관 극저온 냉동기로 대체 적용 개발 및 국산화를 도모하고자 한다. 또한 상용화에 따른 공정 개발을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.39.2-39.2
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• 2011

7075알루미늄 합금은 기계적 강도가 가장 높은 고강도 합금으로 열처리 공정이 반드시 필요하다. 그러나 열처리 공정 중 재료의 두께에 따른 내부 온도의 차이로 인한 잔류응력이 발생하여 최종 제품의 치수에 변화를 일으켜 제품 생산에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서 극저온 열처리 공정을 통하여 야기되는 7075알루미늄 합금의 기계적 특성 및 미세조직에 관하여 연구하였다. 7075 알루미늄 합금은 석출경화를 통한 강화가 이루어지며, 석출경화를 위해서 용체화 처리를 하여 인공시효를 하는 기존 공정과 비교하여 극저온 열처리 공정은 두 개의 추가적인 단계를 가지고 있다. 첫 번째 단계는 -196도의 액체 질소 속에 샘플을 극저온 ��칭을 하는 단계이고, 두 번째 단계는 샘플의 온도를 급격하게 올리는 up-hill quenching이다. 잔류응력은 X-ray diffraction을 이용한 $sin2{\psi}$ 방법으로 측정되었다. 극저온 열처리 후 기계적 특성을 평가하기 위하여 vickers hardness를 측정하였으며 미세 조직의 특성을 파악하기 위하여 EBSD와 TEM을 이용하여 평가하였다.