• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• v.y2005m4
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• pp.305-308
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• 2005

This paper presents a fabrication of a full-stale combustion chamber of a liquid rocket engine for a ground hot firing test. Engine drawings for manufacturing were prepared after conceptual and detail designs. The combustor is composed of a head and a chamber. SUS316L is used for materials of the head because of the good quality in low temperature. Inner materials of the ablative cooling chamber is silica/phenolic and outer case materials is the SUS316L. Materials of the regenerative cooling chamber are C18200 and SUS316L. After lathe, general milling and MCT machinings, components were finished by electrolytic polishing. A brazing method was applied for bonding the injectors and the injector plate, the regenerative cooling chamber because of structure configurations.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.93-93
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• 2012

반도체 생산 공정은 고청정 환경을 요구하며, 이를 위해 반도체 생산 장비에서 고진공 펌프는 핵심 장비이다. 크라이오 펌프는 극저온 냉동기에 의해 냉각되는 냉각판에서의 응축 또는 흡착에 의해 기체를 제거하여 고진공 환경을 조성하는 고진공 펌프의 일종이다. 특히, 기존의 상용화된 크라이오 펌프에 적용되어온 GM 극저온 냉동기에 비해 본 연구에서 개발하는 맥동관 냉동기는 저진동 및 고신뢰성의 장점을 갖기 때문에 반도체 생산 장비의 공정 정밀도 및 유지보수 주기 향상에 도움이 될 것으로 기대된다. 하지만, 맥동관 냉동기는 저온부에 움직이는 부분이 없어 많은 장점을 갖지만, GM 극저온 냉동기에 비해 성능이 낮은 단점이 있다. 때문에, 맥동관 냉동기 적용 크라이오 펌프가 기존의 상용 제품에 대해 경쟁력을 갖기 위해서는 맥동관 냉동기의 성능 향상이 요구된다. 본 연구에서는 형상 설계 및 작동 조건 최적화 등을 포함하여 크라이오 펌프용 GM 맥동관 냉동기의 성능 향상 방안에 대한 연구를 수행한다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2002.07a
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• pp.182-187
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• 2002

국내 저온저장고의 주류를 이루고 있는 컨테이너 박스형 저온저장고의 문제점은 재래식 제어방식으로 인한 성능저하 외에도 자체 구조적인 설계상의 문제점을 가지고 있다 이러한 구조적인 문제점을 열거하면 다음과 같다. 첫째, 한 축 방향에 설치되어있는 유니트 쿨러에서 토출되는 냉기에 의해 저장고 내의 공기를 냉각하는 형태이기 때문에 냉기의 분포가 고르지 못하여 균일한 온도 분포를 이루기 어렵다는 단점을 가지고있다. 둘째, 한 축 방향에서 토출되는 냉기가 맞은 편 벽면까지 도달해야 하기 때문에 풍속이 강해야 하며 이로 인해 저장 청과물이 냉해를 쉽게 입고 심한 증산작용에 의해 쉽게 표면건조나 중량감소를 가져온다. 셋째, 천장부와 측벽부가 90$^{\circ}$의 경사각을 가지고 있어 공기의 유동이 원활하지 못하여 에디현상으로 인한 온도나 풍속의 불균일 구간을 피해서 청과물을 저장해야 하기 때문에 그만큼 버려지는 공간이 많아 비경제적이다. 넷째, 위와 같은 문제점들 때문에 중ㆍ대형의 저온저장고를 컨테이너 박스형으로 설비 할 경우 보다 심한 온도 불균일과 냉기유동 분포를 보여 경제적인 손실이 더 커지게 되는 악순환을 낳게된다. 이에 따라 본 연구에서는 국내 저온저장고의 구조적인 설계상의 문제점을 인식하고 이를 해결하고자 3차원 CFD 시뮬레이션을 이용하여 저온저장고의 새로운 모델을 설계하였다. 이론 바탕으로 직접 저온저장고의 시작기를 개발하여 저장고 내부의 역 유동과 난류유통을 해석하였다. (중략)

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.2
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• pp.173-178
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• 2010

The ice storage system uses water for low temperature latent heat storage. However, a refrigerator capacity are increased and COP are decreased due to supercooling of water in the course of phase change from liquid to solid. This study investigates the cooling characteristics of the TMA-water clathrate compound including TMA (Tri-methyl-amine, $(CH_3)_3N$) of 20~25 wt% as a low temperature latent heat storage material. The results showed that the phase change temperature are increased and the supercooling degree and the specific heat are decreased according to the weight concentration of TMA increased. Especially, the clathrate compound containing TMA 25wt% has the average phase change temperature of $5.8^{\circ}C$ and the supercooling degree of $8.0^{\circ}C$, retention time of liquid phase for 651sec and specific heat of 3.499 kJ/kgK in the cooling process. This expressed good than different concentration of TMA cooling characteristic. Like this, to apply TMA 25wt%-water clathrate compound is determined by advantageous as the low temperature latent heat storage material.

• 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.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.553-556
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• 2009

In this study, ignition tests of a gas turbine combustor were performed to evaluate an ignition loop at low temperature condition. An experimental setup was constructed to simulate low temperature condition with a heat exchanger using dry ice as a coolant. Various low temperature conditions could be created by controlling the amount of air though the heat exchanger. The results showed that ignition limit decreased with air temperature.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.114-118
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• 2007

Design and fabrication of a 30-tonf-class full-scale regenerative cooling combustion chamber of a liquid rocket engine for a ground hot firing test are described. It has chamber pressure of 60 bar and nozzle expansion ration of 12 and manufactured to have a single welded structure of· the mixing head and the chamber. The material of the mixing head is STS316L which has excellent mechanical property in cryogenic condition. The chamber comprise of the cylinder, nozzle throat, and 1st/2nd nozzle parts. The material of the inner jacket is copper alloy/STS329J1/STS316L and that of the outer jacket is STS329J1. The components of· the combustor were manufactured by mechanical processing including lathing, milling, MCT, rolling and pressing. The machined components were integrated to a single body by means of general welding, electron beam welding(EBW), and brazing.

• 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.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.35 no.1
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• pp.40.2-40.2
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• 2010

MIRIS 우주관측카메라는 과학기술위성 3호의 주탑재체로서 $0.8{\sim}2.0{\mu}m$의 근적외선영역에서 우주배경복사와 우리은하 평면의 Pa-$\alpha$ survey 관측을 목적으로 한다. 이러한 임무를 수행하기 위해 MIRIS 우주관측카메라에는 MCT(HgCdTe) IR 검출기가 사용되고 6개의 필터를 장착할 수 있는 필터휠이 설계되었으며, 열잡음을 줄이고 원하는 SNR을 얻기 위해 모두 100K 이하로 냉각이 요구된다. 효과적인 냉각 및 저온유지를 위해서 외부의 열을 1차적으로 차단하는 Cryostat 외부용기와 100K 이하로 냉각되는 내부 Cold Box의 이중구조를 가지는 Dewar가 설계 되었다. 내부 Cold Box의 냉각은 소형 stirling cooler로 이루어지고 외부의 열 유입량이 Cooler의 냉각용량을 넘지 않도록 설계하였다. Cryostat 외부용기는 radiation cooling으로 냉각되어 200K 이하의 온도를 유지하며 내부 Cold Box로의 열유입을 최소화하기 위해 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 단열 지지대와 MLI(Multi Layer Insulation)가 사용된다. 또한 100K으로 냉각시 필터고정부와 Cold Box 구조에서 일어날 수 있는 구조적인 피로도를 줄이고 열변형에 의한 문제를 방지하기 위한 고려가 설계에 포함되었다. FM(Flight Model)은 고진공 환경의 우주공간에서 문제가 발생하지 않도록 설계되었다. 또한 EQM 진동시험결과를 토대로 발사환경에서 발생하는 강한 진동을 견딜 수 있도록 FEM(Finite Elements Method) 구조해석을 통하여 필터고정부에 flexible structure 설계와 완충제를 추가하고 필터휠 구동부와 harness 고정부 및 cooler 지지부를 비롯한 전체 구조물에서 충분히 진동을 극복할 수 있도록 설계하였다.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2009.06a
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• pp.623-628
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• 2009

Desiccant based air conditioning system offers a promising alternative to conventional one using vapour compression refrigeration for energy saving and greenhouse gas reduction. It is a heat driven cycle which has high potential for the use of low grade heat source such as the waste heat from the cogeneration plant or the solar thermal energy. In this study, the cooling performance of a desiccant cooling system incorporating a regenerative evaporative cooler was characterized in various operation conditions through numerical simulation. The cooling capacity and COP were evaluated at various outdoor conditions, regeneration temperatures, and supply flow rates. Based on the performance characteristics, the optimal control scheme was discussed to minimize the cooling cost at part load condition.