• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권2호
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• pp.299-305
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• 2016

초전도 전력 케이블의 상용화 노력에 따라 점차 장선화 되면서, 단위 냉각 시스템당 냉각용량이 큰 대용량 냉동기의 필요성이 증가하고 있다. 국내에서는 극저온 냉동기에 대한 기술 부족으로 인해 현재 극저온 냉동기는 해외 선진사로부터 고가의 비용으로 수입되고 있다. 초전도 전력 케이블의 상용화를 위해서는 대용량 브레이튼 냉동기의 국내 개발이 시급하다. 대용량 브레이튼 냉동기의 구성은 복열식 열교환기, 압축기, 극저온 터보 팽창기로 구성되어 있으며, 냉동기 효율과 가장 직접적인 연관이 있는 것은 극저온 터보 팽창기이다. 극저온 터보 팽창기는 극저온에서 고속으로 회전하면서 고압의 헬륨 혹은 네온 가스를 팽창시켜 온도를 낮추는 역할을 한다. 본 논문에서는 역브레이튼 냉동 사이클을 설계하고, 이에 적합한 극저온 터보 팽창기를 설계하였다.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제54권2호
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• pp.94-100
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• 2005

Korea Electrotechnology Research Institute(KERI) has successfully developed a 100hp-1800rpm-class high temperature superconducting(HTS) motor with high efficiency under partnership with Doosan Heavy Industries & Construction Co. Ltd. This motor has a HTS field winding and an air-cooled stator. The advantages of HTS motor can be represented by a reduction of 50% in both losses and size compared to conventional motors of the same rating. The cooling system is based on the heat transfer mechanism of the thermosyphon by using GM cryocooler as cooling source. The cold head is in contact with the condenser of a Ne-filled thermosyphon. Independently, the rotor assembly was tested at the stationary state and combined with stator. The HTS field winding could be cooled into below 30K. Test of open-circuit characteristics(OCC) and short-circuit characteristics(SCC) and load test with resistive load bank were conducted in generator mode. Also, load tests in motor mode driven by inverter were finished at KERI. Maximum operating current of field winding at 30K was 120A. From OCC and SCC test results synchronous inductance and synchronous reactance were 2.4mH, 0.49pu, respectively. Efficiency of this HTS machine was 93.3% in full load(100hp) test. This paper will present design, construction. and experimental test results of the 100hp HTS machine.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.723-725
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• 2003

The result of design and Partial fabrication of a 1 MVA single phase high temperature superconducting(HTS) transformer for power distributions are presented in this paper. The HTS windings are wound as double pancake windings which have advantages of uniform distribution of high voltage over the windings. the rated primary and secondary voltages are 22.9 kV and 6.6 kV respectively. Four HTS tapes are wound in parallel for secondary windings considering the rated currents of the transformer. The HTS windings will be cooled down to 65 K by natural convection of sub-cooled liquid nitrogen using a single-staged GM-cryocooler in order to make the stability of the HTS windings better. The iron core is designed as shell type and isolated from the liquid nitrogen by an FRP cryostat which have a room temperature bore. After the complete fabrication of the total HTS transformer system, performance test of the transformer will be carried out.

• 한국재료학회지
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• 제29권5호
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• pp.336-341
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• 2019

The gas adsorption isotherm requires accurate measurement for the analysis of porous materials and is used as an index of surface area, pore distribution, and adsorption amount of gas. Basically, adsorption isotherms of porous materials are measured conventionally at 77K and 87K using liquid nitrogen and liquid argon. The cold volume calibration in this conventional method is done simply by splitting a sample cell into two zones (cold and warm volumes) by controlling the level sensor in a Dewar filled with liquid nitrogen or argon. As a result, BET measurement for textural properties is mainly limited to liquefied gases (i.e. $N_2$ or Ar) at atmospheric pressure. In order to independently investigate other gases (e.g. hydrogen isotopes) at cryogenic temperature, a novel temperature control system in the sample cell is required, and consequently cold volume calibration at various temperatures becomes more important. In this study, a cryocooler system is installed in a commercially available BET device to control the sample cell temperature, and the automated cold volume calibration method of temperature variation is introduced. This developed calibration method presents a reliable and reproducible method of cryogenic measurement for hydrogen isotope separation in porous materials, and also provides large flexibility for evaluating various other gases at various temperature.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.534-540
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• 2022

Liquid hydrogen has the best storage capacity per unit mass and is economical among storage methods for using hydrogen as fuel. As the demand for hydrogen increases, the need to develop a storage and supply system of liquid hydrogen is emphasizing. In order to liquefy hydrogen, it is necessary to pre-cool it to a maximum inversion temperature of -253℃. The Gifford-McMahon (GM) refrigerator is the most reliable and commercialized refrigerator among small-capacity cryogenic refrigerators, which can extract high-efficiency hydrogen through liquefied hydrogen production and boil of gas re-liquefaction. Therefore, in this study, the optimal conditions for liquefying gas hydrogen were sought using the GM cryocooler. The process was simulated by PRO/II under various cooling capacities of the GM refrigerator. In addition, the flow rate of hydrogen was calculated by comparing with specific refrigerator capacity depending on the pressure and flow rate of a refrigerant medium, helium. Simulations were performed to investigate the optimal values of the liquefaction flow rate and compression pressure, which aim for the peak refrigeration effect. Based on this, a liquefaction system can be selected in consideration of the cycle configuration and the performance of the refrigerator.

• 에너지공학
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• 제20권3호
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• pp.185-190
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• 2011

본 논문은 초전도 에너지 저장장치(SMES)용 전도냉각형 고온초전도 자석의 설계, 제작 및 평가에 대해 기술한다. 고온초전도 자석은 황동 안정화재를 갖는 2개의 Bi-2223 다심 선재가 적층된 4-ply 도체로 제작된 22개의 double pancake coil(DPC)로 구성된다. 그리고, 각 DPC는 내경과 외경이 각각 500 mm, 691 mm이고 높이가 10 mm인 2개의 single solenoid coil로 구성된다. 코일 내부의 전기적 손실에 의해 발생된 열의 냉각을 위하여 DPC 사이에 두께 3 mm의 알루미늄 판이 내재된다. 고온초전도 자석은 2단 Gifford McMahon 냉동기에 의해 5.6 K까지 냉각된다. 충전전류가 증가할수록 방전시 고온초전도에서의 최대 온도가 증가 하였다. 충전전류가 360 A일 때 ��치 없이 고온초전도 자석에 1 MJ의 자기에너지가 성공적으로 저장되었다. 본 연구에서는 SMES용 전도 냉각형 고온초전도자석에 대한 열적, 전자기적 특성을 보이고, 본 연구를 통해 얻어진 결과는 전도냉각형 고온초전도자석의 최적설계 및 안정도 평가에 활용될 것이다.

• 한국전자파학회지:전자파기술
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• 제14권3호
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• pp.20-40
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• 2003

고온초전도 필터의 무부하 양호도 값(unloaded Q-value)이 매우 높기 때문에, 삽입손실의 증가없이 극수(pole number)를 크게 증가시킨 대역통과 및 저역통과 필터를 제작할 수 있다(현재, 70-pole 대역통과 필터가 개발). 초전도 필터는 급준한 스컷 특성과 차단대역에 대한 양호한 감쇠수준을 얻을 수 있고, 집중상수형 공진기(lumped element resonators)를 사용하거나 지연파(slow wave) 특성을 활용하면 소형화가 가능하다. 다성분계인 산화물(oxide) 고온초전체를 에피택셜 박막 및 대면적(4-인치급) 박막으로 제조함으로서 다양한 구조의 평면형(planar type) 필터 개발뿐만 아니라, 전력처리력(power handling capability)도 향상시킬 수 있게 되었다. 최근에 고온초전도 평면형 필터는 반도체 저잡음 증폭기(GaAs-based LNA), 초소형 냉각기(mini-cooler)와 집적되어 서브-시스템화되었다. 그리고 이동통신 기지국용 수신전치부(receiver front-end) 서브-시스템으로 발전하여 통신시스템의 잡음수준과 인접한 주파수 대역에 의한 전파간섭을 현저히 줄일 수 있고, 동시에 주파수 이용효율의 향상과 통신시스템의 용량증대도 가능케 하고 있다. 본고에서는 고온초전도체 필터의 원리, 종류 및 설계법, 그리고 초전도 필터의 특징과 상품화의 요구사항에 대해 알아보고, 이동통신 기지국 수신 전치부용으로 사용되고 있는 고온초전도 필터 시스템개발과 관련된 연구 및 시장 동향의 특징들을 살펴보고자 한다.