본 연구에서는 열음향 냉동기에 적합한 공명기를 열 및 음향학 이론에 근거하여 설계하는 방법론을 제시하고, 실제 제작하여 열음향 효과를 살펴보았다. 특히, 저온부의 열손실을 줄이고, 모세관 스택의 위치 및 길이를 최적화 함으로써 스택양단에서 온도차이를 크게 만드는 것을 목표로 하여 설계하고 제작하였다. 실험 결과, 33W의 입력전력으로 스택 양단에서 열부하가 걸려있지 않은 상태에서 22.7$^{\circ}$ 만큼의 온도차이를 얻어 내었고, 최저 4.3$^{\circ}$C까지 저온부의 온도를 낮추었다.
한국초전도저온공학회 1999년도 제1회 학술대회논문집(KIASC 1st conference 99)
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pp.138-141
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1999
전류의 손실 없이 MRI 마그네트의 연구전류 운전을 위한 영구전류스위치(Persistent Current Switch;PCS)를 설계 및 제작하여 그 특성을 측정하였다. 한국전기연구소의 Whole body MRI 마그네트로의 적용을 위해 설계되었으며, 또한 PCS 보빈을 기존의 FRP에 비해 열전도 특성과 기계적 강도가 우수한 알루미늄으로 제작하였다. Main 코일 1개와 Shim 코일 9개의 PCS에 대한 필요한 파라미터를 계산하여 제작하였다. PCS의 기본요구조건인 step 형태의 스위칭 특성과 각 PCS가 실온저항의 50%∼55%의 상전도 저항 특성을 보임을 확인하였다.
연전식 제습기는 제습판과 발열판, 열전식 열펌프, 팬과 모타, 직류 전원공급 장치로구성되어 있으며, 열전식 열펌프에 직류전원을 공급하면 고온면과 저온면이 발생하는 데 저온면의 온도룰 로점온도 이하로 냉각하여 공기중에 있는 수분을 제거하는 원리를 이용한 것이다. 초기 단계로 개발된 열전식 열펌프를 이용한 열전식 제습기(TED-92)는 기계식 제습기에 비하 여 제습효율이 너무 낮기 때문에, 본 연구에서는 여러 문제점을 개선하는 방법으로 열전식 열펌 프의 선정, 핀 설계, 제습기의 설계 등을 중점적으로 개선하여열전식 제습기 (TED-95)를 개발하 였다. 여러가지 방법으로 실험한 결과, 열전식 열펌프 CP1.4-127-045L 2개를 사용하여 발열판의 크기를 300 mm로 하여 단열재를 사용하지 않고 입력 전류를 4A를 입력하였을 때 단위전력당 제 습량이 가장 많았다. 열전식 제습기와 기계식 제습기를 비교실험 해본 결과, 열전식 제습기가 기 계식 제습기에 비해 약 21%의 제습효율을 나타 내었다. 그러므로 초기의 열전식 제습기 (TED-92) 보다 약 2배의 제습효율을 높였다.
The superconducting magnet supporting post of the KSTAR system is a flexible structure that absorbs thermal shrink of the superconducting magnet and also a rigid structure that supports the weight of the magnet and dynamic loads. In this work, a structural analyses for the post under the loads were performed. As a result, it turns out that the post would be safe when it is exposed to the loads, such as magnet weight, thermal contraction, and plasma vertical disruption load. And, Buckling and modal analysis results of the post are presented.
콜드체인은 생산지로부터 소비지까지 저온상태로 상품을 신선하게 유지하여 안전하게 소비자에게 공급하는 것을 목적으로 한다. 그러나 유통 중 저온 유지가 안될 경우가 발생하고 이에 따라 변질된 상품을 소비자가 구매할 수 있다. 그러므로 소비자는 냉장 유통과정에 대해 입증할 수 있는 정보를 제공받기를 원한다. 따라서 본 논문에서 제안하는 Pedigree 시스템은 콜드체인 상품을 주고 받을 때 거래에 관한 정보인 Pedigree 데이터를 교환하는 시스템으로, 매 분배 단계에서 냉장 온도 및 물품의 상태를 체크하여 이상이 없을 경우에만 확인자의 서명정보를 추가하여 다음 분배지로 유통시키고 이상이 있을 경우 유통을 중지하여 변질된 상품이 유통되는 것을 막는다. 본 시스템의 아키텍처는 기존의 EPCIS(EPC Information Services)를 확장하여 사용하도록 설계하였고, Pedigree 처리를 위한 API 를 제공하는 Pedigree Library 를 제안하여 EPCIS 환경에 대하여 확장이 용이하다.
Cryogenic technology is one of the key technologies for fusion reactor equipped with superconducting coil for plasma confinement. The KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)Project is in progress since 1996. Major parameters of the KSTAR tokamak are : major radius 1.8m, minor radius 0.5m, toroidal field 3.5 Tesla and plasma current 2MA with a strongly shaped plasma cross-section and double -null diverter. Considering practical engineering constraints, the KSTAR device is designed for a pulse length of 300 sec in up-graded operation mode but in the initial configuration would provide a pulse length of 20 sec provided by the poloidal coil system in base-line operation mode. The cryogenic system is composed as follows : cold box, helium compressor system, distribution box, helium gas buffer tank, helium gas purifying system, gas recovery system, liquid helium storage dewar, current lead box, current bus line and liquid nitrogen storage tank.
피동형 원자로에서 냉각수 펌프의 작동불능시나 계통내의 강제순환이 충분치 못할 경우, 냉각수와 분리된 비상저온 고농축의 붕산수를 노심에 피동으로 주입시키고 자연대류에 의한 잔열제거가 이루어져야 한다. PIUS형 원자로나 SPWR형 원자로에서는 Honeycomb구조의 Density Lock을 사용하여 Shutdown 및 잔열제거기능을 수행하며 정상운전시에는 Primary Coolant(고온, 저농축 붕산수)와 Pool Water(저온, 고농축 붕산수)를 분리하고 있다. Density Lock을 사용할 경우 기동운전이나 출력변경과 같은 비정상 운전시 Density Lock의 경계가 불안정하고 제어가 용이치 않으므로 Pool의 저온, 고농축 보론수가 Density Lock을 통하여 노심으로 유입될 수 있다. 따라서 불필요한 Pool Water의 유입을 방지하고 피동형 원자로의 설계개념을 만족시키며, 피동적으로 강제순환으로부터 자연순환으로의 경로를 열어줄 수 있는 Hydraulic Valve에 대한 이론적 해석을 수행하여 모델밸브의 주요변수와 제원을 결정하였다.
용융공정으로 제조한 YBCO 고온 초전도체는 임계전류밀도가 높기 때문에 외부자장을 강력하게 반발한다. 영구자석과 YBCO 초전도체간의 부상력을 이용하면 무접촉으로 회전할 수 있는 베어링을 제작할 수 있다 고온 초전도체 무접촉 베어링은 고에너지 효율의 플라이휠 에너지 저장장치에 활용된다. 초전도 베어링은 전자석을 이용한 자기 베어링에 비해, 위치 제어 시스템 없이 중량물을 공중에 띄워 회전시킬 수 있는 장점이 있다. 플라이휠 에너지 저장장치는 무공해의 환경 친화적인 기술로, 용량과 규모, 에너지 입출력 양과 시간을 조절하기 쉽다. 또한, 장소설정에 제한이 없으므로 에너지를 필요로 하는 장소에 자유롭게 설치할 수 있고, 에너지밀도가 다른 저장시스템에 비해 상대적으로 높다. 현재 선진 각국에서는 에너지의 효율적 저장 및 활용을 위해 고온 초전도체 베어링을 이용한 플라이휠 에너지 저장장치를 국가적 중점 사업으로 개발 중이며 2000년 초에 실용화될 전망이다. 본 논문에서는 고온 초전도체의 자기 부상력, 플라이흴 에너지 저장장치의 개념설계 및 개발동향에 대해 요약하였다.
과거 고강도강 용접부에서 발생하는 저온균열은 주로 용접열영향부에서 발생하였는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 강재 메이커들은 고강도강의 용접성을 향상시키고자 노력하였다. 이러한 노력의 결과로 TMCP, HSLA 강 등이 개발되었고 이들 강재는 예열온도를 저하시킬 수 있다는 장점 때문에 보편화되어 사용되었다. 이러한 강재는 모재 예열온도를 기준으로 적용하게 되면 용착금속에서 저온균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서 이제는 용접재료의 용접성, 즉 용접재료의 저온균열 저항성을 평가 할 수 있는 기법이 요구된다. 본 연구의 목적은 용착금속의 저온균열 저항성을 평가하는 것인데, 저온균열 저항성은 용착금속의 미세조직에 따라 다르게 나타날 수 있다. 용착금속의 합금조성은 기본적으로 용착금속에 요구되는 최저 강도와 충격인성을 만족할 수 있도록 설계한다. 하지만 유사한 강도의 유사한 합금조성이더라도 일부 합금 성분에 의해 용착금속의 미세조직들은 상이하게 나타날 수 있는데, 미세조직 특성에 의하여 용착금속의 강도와 저온인성이 결정된다. 용착금속의 저온균열 저항성을 평가하기위하여 Gapped Bead-on-Groove(G-BOG) 시험에 사용된 모재는 50mm 두께의 mild steel을 사용하였으며, 모재의 희석을 방지하기위해 15mm 깊이로 V-groove 가공 후 buttering 용접 하였다. 용접된 시편은 다시 5mm 깊이로 V-groove로 2차 가공 후 Ar + 20% $Co_2$ gas를 사용하여 용접하였다. 용접재료는 ER-100S-G grade로 비슷한 합금조성을 갖는 2 종류를 사용하였다. A용접재료는 Ti 이 0.1% 함유 되었으며, B용접재료는 Ti 함유되지 않은 것을 사용하였다. 또한 예열 온도에 따라 저온균열 감수성을 평가하기위하여 모재의 예열온도를 각각 상온, $50^{\circ}C,\;75^{\circ}C,\;100^{\circ}C$로 하여 실험을 진행하였다. 용착금속의 미세조직을 확인해본 결과 Ti 함유된 A 용착금속 미세조직은 대부분 침상형페라이트로 나타났으며, Ti 함유되지 않은 B 용착금속 미세조직은 대부분 베이나이트로 나타났다. G-BOG 시험 결과 Ti 함유된 A 시편이 Ti 함유되지 않은 B 시편보다 저온균열 발생량이 적었다. 이는 용착금속의 미세조직분포 및 특성에 따라 저온균열감수성이 다르다는 것을 나타낸다.
겨울철 혹한지방에서의 차량운행 또는 여름철 혹서지방에서의 장시간 차량 운행시 차체를 구성하고 있는 강판에는 약 $-50^{\circ}C{\sim}150^{\circ}C$의 온도환경에 처하게 된다. 따라서 이러한 저온 고온 환경하에서 차체 충돌상품성 예측 및 충돌안전 설계를 위해 온도에 따른 차체 강판의 기계적 물성평가가 요구된다. 이를 위해 본 연구에서는 자동차용 충돌부재에 주로 쓰이는 HS440MPa, HS590MPa급 냉연 고장력 강판에 대해 $-60^{\circ}C{\sim}200^{\circ}C$의 온도범위로 저온 고온 인장시험을 수행 하였다. 각각의 인장시험 결과로부터 온도 별 항복강도, 인장강도, 연신율, 가공경화지수 등 기계적 물성 변화를 평가하였다. 저온 고온 인장시험은 ZWICK Z250 만능재료시험기를 사용하였고 KS5호 규격의 인장시편을 사용하였으며, 시편에 충분한 온도를 가하기 위하여 목표온도 도달 후 20분간 유지한 뒤 인장시험을 수행하였다. 인장시험결과 HS440MPa, HS590MPa급 두 강종 모두 온도가 낮아질수록 강도 및 연신율 등이 증가하였고, 온도가 증가할수록 강도 및 연신율 등 기계적 물성이 저하 되었다. 즉, 우리가 주로 평가해왔던 상온($25^{\circ}C$)에 비해 저온 고온 환경하에서는 강판의 기계적 물성 변화가 큰 것을 알 수 있다. 따라서 혹한 또는 혹서 지방 등 온도차이가 큰 운행환경하에서의 차체 강도 및 충돌안전성 확보를 위해 온도에 따른 강판의 정확한 물성평가가 필요하고 차체 설계시 온도에 따른 강도변화를 충분히 고려하여야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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