• 기계와재료
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• 제25권3호
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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.

• 항공우주산업기술동향
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• 제7권2호
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• pp.48-58
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• 2009

1960년대부터 최고 2K까지의 극저온 냉각이 필요한 부품을 탑재하는 위성체의 개발에 극저온 냉각기술들이 채택되어왔다. 최근에는 과학용, 군사용 및 기상관측 임무용등 적외선 광학계를 탑재한 위성개발 프로그램 이 급격히 증가함에 따라 극저온 기술의 괄목할만한 성장을 이루고 있다. 일반적으로 극저온 냉각기술은 적외선 광학계 내에 존재하는 잡음을 최소화하기 위하여 광학 요소 및 검출기를 냉각하는데 사용되며, 요구온도, 열량 및 작동 수명에 따라 요구되는 냉각기술이 달라진다. 본 논문에서는 최근의 우주용 극저온 냉각기술의 동향에 대하여 기술하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.86-86
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• 2011

첨단 공정이 필요한 반도체와 LCD, PDP, LED 등의 디스플레이 및 IT 부품을 제조하는데 필요한 장비의 고성능화와 작업환경의 고청정화에 따른 초고진공펌프의 수요 확대와 앞으로 전개될 한-미 FTA에 따른 시장 확대로 인해 크라이오펌프의 국산화가 시급한 실정이다. 고성능 크라이오펌프를 만들기 위해서는 냉각판을 극저온으로 냉각하기 위한 극저온 냉동기 개발도 중요하지만 냉각판(cryoarray)에 최대한 많은 분자를 포획시키는 것 또한 최우선적으로 고려되어야 할 사항 중 하나이다. 이에 본 논문은 크라이오펌프용 냉각판의 기체분자 포획능력에 대하여 연구하였다. 냉각판의 분자포획능력의 해석은 형상계수법(view factor method)을 이용해 수행하였다. 해석에 이용한 냉각판은 현재 상용화된 모델들 중 원형 중앙판에 45$^{\circ}$ 하향 skirt가 달린 형태이며 8장의 냉각판이 일정한 간격을 두고 아래쪽으로 적층되어있고 이를 기본 모델로 하여 skirt의 형상이 다른 3장의 냉각판을 가진 네 가지 모델을 해석하였다. 해석에 이용한 냉각판의 기체분자 포획능력이 구속된 형상에서 얼마나 우수한가를 알아보기 위해 크라이오펌프의 입구 직경과 냉각판 중앙 원판의 직경비, 냉각판 사이의 거리, 그리고 skirt의 길이를 변화시켜가며 극저온 냉각판에 직접 응축되는 typeII가스와 흡착제가 도포된 부분에 의해 흡착되는 typeIII가스로 분류하여 해석을 수행하고 그 결과를 비교, 분석하였다. 크라이오펌프의 입구 직경과 냉각판 중앙 원판의 직경비가 증가함에 따라 typeII가스와 typeIII가스 모두 기체분자 포획능력이 증가하며 극저온 냉각판 사이 거리의 변화에 따른 기체분자 포획능력은 typeII가스의 경우 극저온 냉각판 사이의 거리가 증가할수록 증가한다. 하지만 typeIII가스는 모델 A, C의 경우 증가하고 모델 B, D의 경우 증가하다가 다시 약간 감소한다. skirt 길이 변화에 따른 기체분자 포획능력은 두 가스 모두 skirt 길이가 증가함에 따라 점점 급격하게 증가하고 모델 B, D는 나머지 두 모델에 비해 큰 값을 갖는다. 기체분자 포획능력을 해석한 결과를 실제 배기속도와 비교할 경우 절대적 수치로써의 비교는 어려우나 각 모델의 형상의 차이에 의한 상대적인 비교는 가능하다.

• 기계저널
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• 제53권4호
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• pp.24-28
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• 2013

이 글에서는 120 K 이하의 온도를 생성, 유지하기 위한 극저온 냉동/냉각기술 및 관련 국내 기술개발 현황을 소개하고자 한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제19권11호
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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.

• 기계저널
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• 제56권7호
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• pp.51-54
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• 2016

이 글에서는 티타늄 합금의 절삭가공 시 공구수명을 향상시키기 위해 적용하는 액체질소를 사용한 극저온가공에서, 공구의 냉각 균일성을 향상시키기 위한 방법으로 극저온간접냉각(Indirect cryogenic cooling) 방식을 소개한다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.67-67
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• 2003

적외선 고감도천문관측 등 우주탑재체에서의 천문관측에서는 망원경 또는 관측용 센서를 4K 또는 그 이하로 냉각하여 고감도 관측을 하고 있다. 이와 관련하여 액체헬륨-4, 초유동헬륨, 액체헬륨-3, magnetic cooling 또는 dilution refrigeration 등의 방법으로 4K∼0.05K 영역까지의 극저온을 얻을 수 있다 우주탑재체에서의 극저온을 발생하는 방법과 본 연구실에서 개발 중인 ∼1K 까지의 극저온 발생장치의 설계 등에 관하여 논의한다.

• 기계저널
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• 제30권5호
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• pp.460-469
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• 1990

극저온 냉동기술은 최첨단 산업에서 여러 방면에 걸쳐 실용화되고 있으며 상업화도 많이 되고 있다. 또한 앞으로의 응용범위는 더욱 확대될 전망이기 때문에 미래에 첨단 및 우주시대를 맞 이하여 국가주도 아래 적극적으로 육성 발전시키는 것이 절대적으로 필요하다고 본다. 본 내 용은 1989년에 과학기술처의 지원 하에 수행한 중점과제인 극한기술 분야 중 극저온 기술분야에 속하는 특정과제 "SQUID 냉각장치용 극저온 시스템 개발연구"의 일부분이다.t;의 일부분이다.

• 기계와재료
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• 제22권3호
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• pp.120-129
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• 2010

획기적으로 선명한 영상의 구현, 휴대 용이성 및 정확한 온도분포의 구현이 가능한 초점면 배열 방식의 적외선 검출기는 탐지도 및 분해능 향상을 위해 액체질소 온도수준의 극저온냉각을 요구한다. 냉동기의 저온부에 적외선 검출기를 직접 부착하는 일체형 스터링 극저온냉동기는 효율적인 적외선 검출기의 냉각이 가능할 뿐 만 아니라, 소형/경량화가 용이하여, 기동 및 휴대용 열상장비용 극저온냉각을 위해 많이 활용되고 있다. 적외선 검출기 냉각용 즉저온냉동기는 다양한 열/진동/충격/전자파 등의 운용환경조건에서 검출기를 액체질소 온도수준으로 냉각/유지할 수 있어야 하며, 안정적인 시스템의 운용을 위한 충분한 신뢰성이 확보되어야 한다. 본 고에서는 민군 겸용기술사업을 통해 국내에서 개발된 열상장비 냉각용 일체형 스터링냉동기의 기술적 특징 및 환경/신뢰성 시험 결과를 소개하고자 한다.