• Transactions of the KSME C: Technology and Education
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• v.3 no.4
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• pp.241-248
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• 2015

Most of the Stirling cryocoolers used for infrared detector cooling in domestic is imported. Because the cooler has a high price, short life and poor durability, demand for the coolers continues steadily. However, the cooler is highly related to defense and space technology, technology transfer or co-development with the countries having experties in cooler design is very limited. The pulse tube cooler to be developed in this study is such that the mechanical piston in low temperature actuating part is replaced by the gas piston and linear compressor is adopted, which results in low vibration, long life and better durability. It is expected that development of the pulse tube cooler will not only improve our technology to the level of advanced countries, but also enhance the skills in designing and manufacturing of the infrared detector.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.18 no.2
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• pp.71-78
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• 2024

During the initial thermal design process, determining the thermal effect of various design variables in a complex orbital thermal environment is time-consuming. To save time in the initial design phase, it is necessary to quickly derive optimal design parameters and predict the temperature. To address these challenges, Veritrek, a software specialized in optimal design using a reduced-order model (ROM), was released in 2018. In this paper, we utilized the Veritrek software to build a reduced-order model, conduct sensitivity analysis, and perform optimal design analysis for a graphite sheet-based cryogenic cooler thermal control system. The goal was to determine the optimal design values for the number of graphite sheet layers, radiator area, and thickness that would meet the allowable temperature of the cryogenic cooler.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.43 no.11
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• pp.1008-1015
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• 2015

Thermal vacuum test should be performed prior to launch to verify satellites' functionality in extremely cold/hot temperatures and vacuum conditions. A thermal vacuum chamber used to perform the thermal vacuum tests of a satellite system and its components. A cryogenic blower is a core component of the gaseous nitrogen (GN2) closed loop thermal control system for thermal vacuum chambers. A final goal of this research is development of cryogenic blower. Design requirements of a blower are 150 CFM flow rate, 0.5 bara pressure difference, hot and cold temperatures. This paper describes the performance analysis of impeller by 1D, CFD commercial software, the design of the thermal protection interface between the driving part and the fluid part. The performance of the cryogenic blower is confirmed by test at the standard air condition and is verified by on the thermal vacuum chamber at the real operating condition.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.793-794
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• 2011

In launch process, propellants should be supplied with established temperature range for engine normal operation. In order to satisfy this temperature condition, propellant feeding systems should be considered some effects during operation. This paper studied liquid oxygen filling system operation process and cooling method of liquid oxygen during launch process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.103.1-103.1
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• 2013

위성의 발사, 천이궤도, 운영궤도 등에서 위성체에 주어지는 극한 온도와 진공상태에서 위성체와 열 제어시스템이 요구 조건을 만족시키는가를 확인하기 위하여 열진공시험을 수행한다. 열진공시험은 기본적으로 고진공 환경 하에서 심우주의 극저온 온도 모사가 가능해야 한다. 현재 산업용으로 일반적으로 사용하고 있는 냉동기의 경우는 최저 $-70^{\circ}C$ 까지 도달 가능하므로 심우주모사에 적당하지 않아, 주로 액체질소 및 기체질소를 이용한 냉각장치를 사용하고 있다. 본 논문에서는 진공하에서 심우주의 극저온 및 고온의 열환경을 모사할 수 있는 방법 및 장치의 개념 설계에 대해 알아보고자 한다.

• Tribology and Lubricants
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• v.6 no.2
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• pp.50-59
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• 1990

일잔적으로 세라믹재료는 강도, 내식성, 내열성, 내마모성의 성질 등이 우수하여 신소재로서의 응용폭이 점점 확대되고 있으나, 가공성이 난삭재로 피삭성의 개발이 시급한 과제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 가공 중 절삭열을 억제시키는 방안으로 극저온 내부 냉각공구시스템을 제작하고, 냉매로 액화질소를 순환 공급하면서 이때 난삭재인 세라믹 가공의 피삭성 향상의 가능성을 실험적으로 검토하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.36-36
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• 2000

KSTAR 토카막은 보조가열 장치로 2005년까지 1대(최종적으로는 2대)의 중성입자빔 입사장치(NBI)를 설치하여 장치의 기본 설계값에 도달할 예정이다. KSTAR NBI는 3개의 이온원을 가지고 있으며 총 수소 유입량은 70 Torr.L/s인 반면 고속 중성 입자빔량은 모두 11 Torr.L/s로 기체 배기량은 59 Torr.L/s에 달하고 압력은 장소에 따라 10-5~10-6 Torr로 유지되며 총배기속도가 1~2$\times$106 L인 펌프가 필요하다. 이때 크라이오 펌프(cryopump) 방식이 거의 유일한 해결책이라고 할 수 있다. 크라이오 펌프는 고속 입자빔 수송로의 양편에 각각 설치되는데 총면적 30m2 내외의 극저온 냉각판(cryo-pnael)들과 이를 상온 열복사로부터 보호하기 위한 열차폐(thermal shield) 및 흡기구 배플(baffle), 그리고 적절한 냉각장치로 구성된다. 시운전 단계에서는 15K GM 냉동기와 활성탄이 부착된 냉각판을 사용하는 방식과 4K GM 냉동기로 냉각하는 방식이, 최종 운전단계에서는 3.7K 액체 헬륨을 사용하는 방식이 고려되고 있다. 크라이오 펌프의 구조설계에 앞서 우선 배기속도, 흡？량, 작동압력, 냉각판 온도, 열손실량 등 설계사양을 확정하고 정리하는 일이 진행되고 있다. 또 냉각방식과 상관없이 동일한 개념으로 만들어지는 배플과 열차폐의 최적설계를 위한 몬테카를로 계산과 열전도 계산을 병행하고 있다. 이 곳에서는 KSTAR NBI 장치의 주배기계로서 사용될 크라이오 펌프의 설계방향과 전반적인 구조 및 예상성능 등에 대해 발표하려고 한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.5
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• pp.43-52
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• 2019

Cryogenic propellant rockets utilize a natural circulation loop of cryogenic fluid to cool the engine inlet temperature before launch. The geometric information about the circulation system, such as length and diameter of the pipes and the heat input to the system, defines the mass flow rate of the natural circulation loop. We performed experiments to verify the natural circulation mass flow rate and compared the results with the analytical results. The comparison of the mass flow rate between experiments and numerical simulations showed a 12% offset. We also included a prediction of the natural circulation flow rate in the low-gravity section and in the acceleration section in the upper stage of the launch vehicle. The oxygen tank should have 100 kPa(a) of pressure in the acceleration section to maintain a high flow rate for the natural circulation loop. In the low-gravity section, there should be an optimal tank pressure that leads to the maximum natural circulation flow rate.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.93.1-93.1
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• 2015

근래 디스플레이 분야에서 OLED가 시장을 주도하면서 이 공정에 가장 적합한 진공펌프로 크라이오 펌프가 주목을 받고 있다. 화소 형성 공정에 사용되는 유기물이 수분에 취약하기 때문인데, 크라이오 펌프가운데서 특별히 수분만 집중적으로 배기할 수 있는 워터펌프(CWP or cold trap)가 각광받고 있다. 이에 HM GVT는 중소기업청 중소기업개발지원사업의 일환으로 진행된 2014년도 구매조건부 신제품 개발사업에 선정되어 '극저온 G-M냉동기를 이용한 대용량 Cold Trap개발' 과제를 수행하면서 32인치 급으로 수분에 대해서 30,000 [L/s] 이상의 배기속도를 가지는 대형 CWP를 개발하고 있다(수요처: (주)아바코). 통상적으로 흡기구가 30인치라면 수분 배기속도는 대략 65,000 L/s에 이르고 200 W 냉각능력이면 최대 수분 분압 0.008 mbar에서 작동시킬 수 있다. 따라서 1차년도의 목표는 큰 배기용량과 대형 사이즈의 CWP를 개발하기 위해 80 K에서 200 W 이상의 냉동능력을 보유한 단단 G-M 극저온냉동기를 선행 개발하는 것이다. 이에 현재 최대 냉동능력 80 K에 130 W의 냉동능력을 가지는 HPS055모델을 이용하여 다양한 예비시험들을 수행하여 최적의 설계인자들을 도출하였고 이를 근거로 80 K에서 200 W 이상의 냉동능력을 가지는 HPS80200모델을 설계 및 제작, 성능시험을 수행하였다. 이에 국내 최초로 80 K에서 200 W의 냉동능력을 가지는 단단 G-M냉동기를 개발하였고 설계 및 제작에 대한 원천기술을 확보할 수 있었다.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2004.11a
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• pp.114-114
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• 2004