• 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.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.19 no.11
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• pp.18-23
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• 2002

고품질의 극저온 환경의 생성 및 유지는 고품질 대용량 정보통신, 의료진단, 초전도 및 고집적반도체 제조공정 등의 차세대 유망 산업 분야에서 필수적인 요소로 자리 잡고 있으며, cryopump, 민수용 및 군수용의 적외선 검지기 및 초전도 RF 필터의 효과적 냉각을 위해 보다 높은 신뢰성과 수명, 고효율의 극저온 냉동기에 대한 수요는 점차 증대될 것으로 기대된다. 스터링 냉동기 및 맥동관 냉동기는 짧은 역사에도 불구하고, 다양한 분야에서 기존의 한제 및 극저온 냉동기를 대치하여 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2005.11a
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• pp.30.1-30.1
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• 2005

• Superconductivity and Cryogenics
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• v.9 no.1
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• pp.14-18
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• 2007

• Superconductivity and Cryogenics
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• v.2 no.2
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• pp.11-18
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• 2000

• 기계와재료
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• v.16 no.2 s.60
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• pp.104-117
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• 2004

• 기계와재료
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• v.23 no.3
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• pp.156-163
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• 2011

쥴톰순 냉동기는 스터링 냉동기, GM 냉동기, 스터링형 및 GM형 맥동관 냉동기 등 기계적 극저온냉동기에 비해 단순한 구조, 수 초의 급속한 냉각특성을 장점으로 중대형의 가스액화사이클 뿐만 아니라 적외선검출기의 급속냉각, 저온수술 등 다양한 분야에서 널리 사용되어지고 있다. 일반적으로 100K 이하의 작동온도 및 수 초 수준의 빠른 냉각을 요구하는 적외선검출기의 냉각을 위해서는 수 백기압 이상 고압의 질소 및 아르곤 가스를 사용하는 쥴톰슨 냉동기가 주로 사용되고 있다. 쥴톰슨 냉동기는 핀-관(fin-tube) 형태의 열교환기와 열교환기의 구조적 기반을 제공하는 멘드렐(mandrel), 쥴톰슨 노즐 등으로 구성되며, 열교환기의 열전달 성능 및 유량조절기구의 특성은 냉동기 저온부의 냉각온도, 냉각시간 및 운전시간에 큰 영향을 미친다.

• 기계와재료
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• v.22 no.3
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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.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.4 no.3 s.12
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• pp.90-95
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• 2001

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.19 no.11
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• pp.31-36
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• 2002

극저온 냉동기 시장은 군수시장이 대부분이며 민수시장은 현재까지는 여러 분야에 응용되기 시작하는 시장 형성기에 있다. 그러나 향후 초전도시장과 더불어 성장이 기대되는 시장이다. 국내는 기술 개발면에서 많은 발전을 하고 있지만 아직도 외국에 비하여 뒤떨어진 실정이며 특히 극저온 냉동기의 제조 공정과 경제성 면에서의 기술발전은 본사를 제외하고서는 전무한 실정이다. 생산기술의 면에서의 연구 부족은 제한된 시장과 많은 기술장벽과 단시간의 개발기간 등에 주원인이 있다고 하겠다. 이러한 공정기술 낙후성은 가격경쟁력에서 뚜렷이 나타날 수밖에 없으며 이를 극복하기 위해서는 지속적인 개발과 체계적 지원이 뒤따라야 한다. 극저온냉동기의 국산화를 위해서는 원천기술 개발뿐만 아니라 공정 및 생산기술 개발 또한 절실히 필요하다. 따라서 많은 관계 연구자들의 연구와 관심이 뒤따라야 한다.