• 제목/요약/키워드: Cryogenic temperatures

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CMOS 기반의 집적 회로 및 시스템을 위한 극저온 측정 환경 구축 (Measurement set-up for CMOS-based integrated circuits and systems at cryogenic temperature)

  • 안현식;최윤석;한정환;남재원;조건희;김주성
    • 전기전자학회논문지
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    • 제28권2호
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    • pp.174-179
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    • 2024
  • 본 논문에서는 극저온 냉동기를 사용하여 양자 컴퓨터 제어 및 read-out을 위한 CMOS 기반의 집적회로 측정 셋업을 제시한다. CMOS 회로는 큐비트 안정성과 잡음 감소를 위해 3~5 K의 극저온에서 작동해야한다. 기존의 극저온 측정 시스템은 액체 헬륨 담금질이며, 이는 소모성 자원을 장기간 사용하기에 비용이 많이 소모된다. 따라서 헬륨 가스를 장기간 사용해도 비용이 들지 않는 폐쇄 사이클 냉동기(Closed Cycle Refrigerator, CCR) 기반의 극저온 측정 시스템에 대해 설명한다. Gifford-Mcmahon(G-M) 방식의 극저온 냉각기를 이용하여 4.7 K에 도달할 수 있는 냉동기를 구축하였다. 이는 가격 경쟁력이 우수한 극저온 냉동기 셋업이 될 것으로 기대된다.

전도냉각 고온초전도 SMES 시스템의 기초절연 특성 (Basic Insulation Characteristics of Conduction-Cooled HTS SMES System)

  • 최재형;곽동순;천현권;김상현
    • 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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    • 제55권8호
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    • pp.404-410
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    • 2006
  • Toward the practical applications, on operation of conduction-cooled HTS SMES at temperatures well below 40[K] should be investigated, in order to take advantage of a greater critical current density of HTS and considerably reduce the size and weight of the system. In order to take advantage of a greater critical current density of high temperature superconducting (HTS) and considerably reduce the size and weight of the system, conduction-cooled HTS superconducting magnetic energy storage (SMES) at temperatures well below 40[K] should be investigated. This work focuses on the breakdown and flashover phenomenology of dielectrics exposed in air and/or vacuum for temperatures ranging from room temperature to cryogenic temperature. Firstly, we summarize the insulation factors of the magnet for the conduction cooled HTS SMES. And Secondly a surface flashover as well as volume breakdown in air and/or vacuum with two kind insulators has been investigated. Finally, we will discuss applications for the HTS SMES including aging studies on model coils exposed in vacuum at cryogenic temperature. The commercial application of many conduction-cooled HTS magnets, however, requires refrigeration at temperatures below 40[K], in order to take advantage of a greater critical current density of HTS and reduce considerably the size and weight of the system. The magnet is driven in vacuum condition. The need to reduce the size and weight of the system has led to the consideration of the vacuum as insulating media. We are studying on the insulation factors of the magnet for HTS SMES. And we experiment the spacer configure effect in the dielectric flashover characteristics. From the results, we confirm that our research established basic information in the insulation design of the magnet.

Experimental Study of the Phase Equilibria for $CO_2$ in Liquified Natural Gas Components at 77-219K

  • Yun, Sang-Kook
    • International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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    • 제11권2호
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    • pp.61-66
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    • 2003
  • In order to prevent roll-over and a rapid boil-off of LNG in tanks, the phase equilibria of carbon dioxide in liquefied natural gas components as binary mixtures at cryogenic temperatures have been experimentally measured using Fourier transform infrared spectroscopy in conjunction with a specially designed variable pressure/temperature cryostat cell (pathlength 2 mm; pressures up to 30 bar). Solid carbon dioxide has been found to be comparatively soluble in liquid nitrogen (3.25$\times$${10}^{-6}$ mole fraction), liquid methane (1.04$\times$${10}^{-4}$ mole fraction), liquid ethane (3.1$\times$${10}^{-2}$ mole fraction) and liquid propane (6.11$\times$${10}^{-2}$ mole fraction) at their normal boiling temperatures. The solubilities of carbon dioxide in various cryogens, which increased with increasing temperature, are much lower than those obtained by others using gas chromatography. The differences are attributed to infrared spectroscopy selectively measuring dissolved solute in situ whereas gas chromatography measures microscopic particulate solid in addition to dissolved solute.

가스발생기 산화제 개폐밸브 주름관 구조 평가 (Structural Evaluations of the Bellows for a Gas-generator Lox Shut-off Valve)

  • 유재한;이중엽;이수용;임형태
    • 항공우주기술
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    • 제11권1호
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    • pp.91-97
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    • 2012
  • 가스발생기 산화제 개폐 밸브에 사용되는 주름관의 구조 해석 및 시험이 수행되었다. 이 주름관은 극저온에서 압축 변위와 높은 외압 하중을 받는다. 구조 해석은 상온 및 극저온에서 EJMA (Expansion Joint Manufacturing Association) 표준 및 상용 유한 요소 해석프로그램인 Abaqus v6.9를 이용하여 수행되었다. 스프링 강성, 응력 및 피로 수명 해석 결과들이 비교되었고 유한 요소 해석 결과에서 접촉 및 재질의 소성에 의한 영향을 살펴보았다. 또한 파열 시험과 관련된 유한 요소 해석 결과도 제시되었다.

L-PBF 공정으로 제조된 Fe-15Cr-7Ni-3Mn 합금의 상온 및 극저온(77K) 기계적 특성 (Mechanical Properties of the Laser-powder Bed Fusion Processed Fe-15Cr-7Ni-3Mn Alloy at Room and Cryogenic Temperatures)

  • 박준영;노건우;김정기
    • 소성∙가공
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    • 제33권1호
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    • pp.36-42
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    • 2024
  • Additive manufacturing with 3XX austenitic stainless steels has been widely investigated during a decade due to its high strength, good corrosion resistance, and fair weldability. However, in recently, Ni price drastically increased due to the high demand of secondary battery for electric mobilities. Thus, it is essential to substitute the Ni with Mn for reducing stainless steels price. Meanwhile, the chemical composition changes in stainless steels not only affect to its properties but also change the optimal processing parameters during additive manufacturing. Therefore, it is necessary to optimize the processing parameters of each alloy for obtaining high-quality product using additive manufacturing. After processing optimization, mechanical properties and microstructure of the laser-powder bed fusion processed Fe-15Cr-7Ni-3Mn alloy were investigated in both room (298 K) and cryogenic (77 K) temperatures. Since the temperature reduction affects to the deformation mechanism transition, multi-scale microstructural characterization technique was conducted to reveal the deformation mechanism of each sample.

초저온 버터플라이 밸브용 탄성 메탈실의 누설방지에 관한 연구 (Seat Tightness of Flexible Metal Seal of Butterfly Valve at Cryogenic Temperatures)

  • 안준태;이경철;이용범;한승호
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권6호
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    • pp.643-649
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    • 2011
  • LNG 선박에 사용되는 초저온용 버터플라이 밸브의 개발에 있어, 누설검증은 가장 중요한 설계공정 중 하나이다. 초저온에서 누설방지가 가능한 실로서 인코넬 스프링과 같은 탄성지지체가 포함된 O-링 형태의 메탈실이 널리 사용되고 있으나, 제작비가 고가인 단점을 갖고 있다. 이에 대한 대안으로 부가적인 탄성지지체 없이도 누설조건을 만족시키며, 제작비가 저렴한 탄성 메탈실의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 탄성 메탈실의 누설방지를 위한 설계조건을 정립하여, 초저온 및 고압환경에서 누설방지가 가능한 탄성 메탈실의 형상을 수치해석을 통해 고찰하였다. 아울러 이를 기반으로 시제품을 개발하고, 상온 및 초저온 상태에서 BS6755 및 BS6364 에 준하는 누설시험을 실시하여 누설여부를 확인하였다.

LNG 냉열활용을 위한 초저온 열교환시스템의 축소모형에서 증발 열전달 특성 (Characteristics of Evaporation Heat Transfer in a Small-Scale Cryogenic Heat Exchange System for the Utilization of LNG Cold Energy)

  • 남상철;이상천;이용원;손영순
    • 한국가스학회지
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    • 제2권4호
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    • pp.25-33
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    • 1998
  • 본 연구는 LNG냉열활용을 위해 초저온 열교환시스템을 제작하고 액화질소와 에틸렌-글리콜 수용액을 작동유체로 사용하여 증발 열전달 특성실험을 수행하였다. 초저온 열교환기는 2중관식 열교환기이며, 내부관 지름이 8, 15 mm이며 길이는 6m이다. wire-coil inserts를 사용하여 열전달촉진 성능평가를 수행하였다. 액화질소와 에틸렌-글리콜 수용액의 출입구 온도, 벽면온도, 유량, 압력을 측정하였고, 이를 증발 열전달계수와 누셀트수를 계산하는데 사용하였다. 열전달상관식을 누셀트수, 프란틀수와 등가레이놀즈수의 멱법칙관계로 제안하였고, 그 결과 열전달촉진관이 평활관보다 2.5 ${\~}$ 5.5배정도 열전달이 증가되었다. 이 상관식을 이용하여 LNG냉열이용을 위한 초저온 2중관 열교환기를 설계하였고, 그 결과로 제시하였다.

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