• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.29 no.4
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• pp.48-54
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• 2000

자성재료에 자기장을 걸어주변 가열되고 자기장을 제거하면 냉각되는 성질이 있는데, 이를 자기열량효과(magnetocaloric effect)라고 하며, 이것을 이용해서 저온을 생성시키는 방법을 자기냉동(magnetic refrigeration)이라고 한다. 큐리 온도(Curie temperature) 부근의 강자성체에 자 기장이 가해지면 전자례도내에서 쌍을 이루지 않은 전자들의 자기모벤트들이 자기장에 평행 하게 배열되는데, 이로 인해 열역학적 무질서의 척도인 엔트로피는 낮아지고 이러한 손실을 보상하기 위해 재료의 온도가 올라가게 된다.반대로 자기장이 제거되면 자기모벤트가 본래의 무질서한 상태로 돌아오며, 엔트로피가 증가하 고 재료의 온도는 떨어지게 되는 것이다. 역사적으로 보면 1881년에 Warburg가 큐리온도 부근의 철에서 자기열량효과를 처음 발견하였으며. 1926년과 1927년에 Debye와 Giauque가 각각 단열소자볍 (adiabatic demagnetization)을 제안함으로써 실용화되기 시작하여 주로 극저온을 얻는 방법으로 이용되어 왔다. 1950년도 이전의 연구는 절대온도 영도(OK)에 도달하고 자 하는 순수과학적인 노력으로서 개방사이클(open cycle)을 이용한 단열냉각 방식을 추구하 였으나, 1950년 이후부터는 공학적인 응용을 목적으로 밀폐사이클(closed cycle)을 형성하는 자기냉동기에 관한 연구가 진행되었다. 1976년에 Brown은 희토류(rare earth) 금속인 가돌리늄(Gd)을 사용하여 유체(물 80%와 에틸 알코올 20%)를 재생시킴으로써 상온에서 작동 하는 자기냉동기를 보고한 바 있다. 그는 7 T의 큰 자장을 이용하였으며, 고온부와 저온부의 온도는 각각 $46^{\circ}C와\;-1^{\circ}C로서\;47^{\circ}C$의 온도간격을 얻었다. 자기냉동에 있어서의 또 하나의 중요한 진전은 1978년과 1982년에 Steyert와 Barclay에 의해서 능동자기재생기(active magnetic r regenerator)의 개념이 소개되고 개발된 것으로, 이는 자성재료가 냉매로서 뿐만 아니라 열전달 유체의 재생기로도 사용되는 방식이다. 이상과 같은 자기냉동기술의 발달에 이어서 1997년에 미국의 Astronautics사(Wisconsin주 Madison시 소재)와 Ames 연구소(Iowa주 Ames 시 소재)의 공동연구팀이 발표한 두 가지의 새로운 진전으로 인해 공기조화 및 냉동분야에 적용할 수 있는 자기냉동기의 실용화 가능성이 한층 높아졌다. 이들의 연구결과는 (1) 자기냉동이 실온에서도 실현 가능한 기술이며 증기압 축식 냉동에 필적할 만하다는 것을 보인 것과 (2) 이미 알려져 있던 자기냉동재료보다 자기 열량효과가 훨씬 큰 새로운 재료를 발견한 것이다. 이로써 자기냉동에 대한 관심과 기대가 한결 커지고 있다. 본 원고에서는 자기냉동의 원리가 되는 자기열량효과와 이를 이용한 자기냉동의 방법 그리고 최근에 이루어진 새로운 진전에 대해 소개하고 공기조화 및 냉동분야에의 적용 가능성을 전망해 보고자 한다.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.30 no.6
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• pp.49-54
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• 2001

1990년대 중반부터 후반에 결쳐 미국의 Astronautics사와 Ames연구소에 의한 공동연구결과는 자기냉동이 실현 가능한기술이며 가스액화,음식 냉동 및 저장, 대규모 건물 공조 등에 있어서 기존의 증기압축냉동에 필적할 만하다는 것을 밝혔다. 더 최근의 연구와 개발 노력은 자기장 원(source)으로 $Nd_2Fe_{14}B$ 영구자석배열을 이용한 회전식 자기냉동기가 가정용 공조기나 냉동/냉장고에 사용될 수 있음을 나타내고있다. Gd 금속구를 사용한 2단 자기 냉동/냉장고의 예비설계는 냉동실 온도가 $-12^{\circ}C(10^{\circ}F)$, 냉동실 온도가 $-1^{\circ}C(30^{\circ}F)$에서 전체 성능계수 3 그리고 냉각능력 120W를 얻을 수 있음을 제시한다. 자기장 원으로서 개선된 영구자석 배열을 이용한다면 카르노 효율의 60%와 성능계수 4.5에 이를 수 있을 것으로 보여진다. 그리고 자기냉동은 오존층 파괴물질 (CFC's)이나 온설가스(HCFC's와 HFC's)를 사용하지 않기 때문에 깨끗한 환경을 만드는데 기여한다. 동시에 상용 Gd으로부터 거대한 자기열량효과를 가진 재료인 $Gd_5(Si_2Ge_2)$를 kg 단위로 생산할 수 있는 정도로 연구가 진전되었다. 이 신재료를 저렴한 가격에 얻을 수 있게 됨으로써 Gd 금속을 자기냉매로 사용하도록 설계 되었던 공조기나 냉동/냉장고의 효율이 더 좋아질 것으로 예상된다.

• Journal of the KSME
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• v.49 no.9
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• pp.22-27
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• 2009

자기냉동 방식은 자석 혹은 자기장을 이용하여 열 에너지 및 엔트로피를 펌핑하고자 하는 노력이다. 이 글에서는 어떻게 자기장을 효과적으로 이용하여 냉동 시스템을 구성할 수 있는지 알아보겠다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.1
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• pp.47-51
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• 2017

Recently international cooperations are formed to deal with the environmental pollution of the atmosphere generated by the vapor compression refrigeration system. A refrigeration technique, which can replace existing CFC refrigerants that are the main cause of environmental contamination, has received greater attention. Magnetic refrigeration is a refrigeration technique using the magnetocaloric effect of the magnetic material, and is an eco-friendly refrigeration technology using the solid refrigerant instead of CFC refrigerants. Also it is regarded as an efficient refrigeration system to generate temperature difference between high and low sides using the temperature change of magnetic refrigerants according to the change of magnetic field, instead of using power-consuming and noisy compressor. In this paper, we introduce the magnetic refrigeration apparatus using concentric Halbach cylinder permanent magnets and the experimental results using the apparatus.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2006.06a
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• pp.613-618
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• 2006

The 1st International Conference on Magnetic Refrigeration at Room Temperature was held at Montreux, Switzerland during September 27-30, 2005. The conference was the first of its kind to bring together about 140 scientists and engineers interested in magnetic refrigeration in one place. The magnetocaloric effect was discovered in 1881, however, magnetic refrigeration at room temperature was demonstrated to be viable in 1997 Since then, R&D efforts toward magnetic refrigeration have been on the rise around the world, in both areas of systems and materials. The conference reflected the recent R&D trend in magnetic refrigeration at room temperature, which includes the use of permanent magnet instead of superconductor magnet, switch from reciprocating to rotary magnetic refrigeration system, development of magnetic materials based on transition metal elements besides rare earth materials such as gadolinium(Gd).

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• v.33 no.4
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• pp.332-340
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• 2008

The purpose of this study was to evaluate the viability of periodontal ligament cell in rat teeth using slow cryopreservation method with magnetic field through MTT assay and TUNEL test. For each group, 12 teeth of 4 weeks old white female Sprague-Dawley rat were used for MTT assay, and 6 teeth in TUNEL test. The Maxillary left and right, first and second molars were extracted as atraumatically as possible under tiletamine anesthesia. The experimental groups were group1 (immediately extraction), group 2 (cold preservation at 4$^{\circ}C$ for 1 week), group 3 (rapid cryopreservation in liquid nitrogen), group 4 (slow cryopreservation with magnetic field of 1 G), and group 5 (slow cryopreservation). F medium was used as preservation medium and 10% DMSO as cryoprotectant. After preservation and thawing, the MTT assay and TUNEL test were processed. One way ANOVA and Scheffe method were performed at the 95% level of confidence. The value of optical density obtained after MTT analysis was divided by the value of eosin staining for tissue volume standardization. In both MTT assay and TUNEL test, it had showed no significant difference among group 3, 4, and 5. And group 3 had showed higher viability of periodontal ligament cell than group 2. From this study, slow cryopreservation method with magnetic field can be used as one of cryopreservation methods.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.8 no.5
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• pp.317-332
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• 1998

The adiabatic nuclear demagnetization cooling technique has reduced the lowest accessible temperature to the regime of microkelvin, and consequently led to a large expansion in microkelvin physics such as solid and liquid $^{3}He$, superconductivity of noble metals, spin glass transition, and nuclear magnetism. Our ability to reach temperature in microkelvin regime has greatly facilitated by the developments of dilution refrigerator and superconductivity magnet. It is appropriate to divide nuclear demagnetization cooling into two categories; those in which only the nuclear spin system is cooled down and those in which the lattice and conduction electrons in the refrigerant or the specimen are also cooled by the cooling power of nuclear spin system. The former cooling technique has utilized to investigate the nuclear magnetism at temperature in nanokelvin regime. The latter is widely used in studying the phenomena occurring in microkelvin regime. In this review paper, we will discuss the basic principles of nuclear demagnetization cooling and its applications. This work is supported by the Basic Science Research Institute Program under contract number BSRI-97-2404.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.21 no.2
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• pp.88-99
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• 1992

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2015.05a
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• pp.175-176
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• 2015

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.34 no.12
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• pp.50-55
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• 2005