• 한국가스학회지
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• 제2권1호
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• pp.99-106
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• 1998

최근 환경오염 문제와 관련하여 청정연료로 수요가 증가하고 있는 액화천연가스(LNG)의 저장탱크 및 운반선 등 연료 저장 설비, 초전도이용 관련 기기와 같은 저온용 설비 및 기기가 증가하고 있고 대형화의 추세를 보이고 있다. 특히 액화천연가스(LNG)의 수요급증에 따라 이의 운송 및 저장에 필요한 재료의 수요가 증가하면서 극저온재료에 대한 관심이 높아지고 있다. LNG저장조의 대형화에 따라, 설계강도상의 검토는 물론, 사용재료의 특성, 가공성 및 용접 둥의 시공법을 비롯하여 품질관리 면까지 충분한 검토가 필요하다. 특히 LNG를 저장하는 내조재료에 대하여는 모재 및 용접부의 제반 특성을 파악하여 저온에서 취성파괴에 대한 안전성을 확인해 둘 필요가 있다. 본 연구는, LNG 저장 탱크의 안전성 평가시 필요한 재료물성 데이터 중 파괴인성의 측정 기반 기술을 확보하고, 현재 국내에서 사용되고 있는 LNG 저장탱크용 재질(SUS304L강, Al합금 및 $9\%$ Ni강)에 대하여 77 K 및 173 K에서 계장화 샬피충격시험을 실시하여 온도에 따른 충격파괴특성 및 파면해석을 실시하여, 안전성 평가에 필요한 기초 자료를 확보하는 것을 주목적으로 한다. 계장화샬피충격파괴시험결과, $9\%$니켈강의 경우 온도저하에 따라 77K까지는 인성의 저하정도가 적어 우수한 파괴저항을 나타내었다. 계장화 장치에 의해 얻어진 하중-처짐 곡선으로부터, 온도가 173 K에서 77 K로 저하함에 따라 최대하중은 증가하였으나 에너지는 오히려 감소하였다. 또한 균열개시에 쓰여진 에너지보다 균열진전에 쓰여진 에너지가 높게 나타났다. A5083의 경우 합금강재에 비해 충격흡수에너지값이 낮고 저온 특유의 갈라짐 현상을 볼 수 있었다. SUS304L재의 경우 균열개시에 쓰여지는 에너지가 높게 나타났고, 균열진전에 따른 에너지는 거의 나타나지 않아 균열개시 후 비교적 평탄한 파단면을 나타내는 파면관찰 결과와 일치하는 거동을 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제18권5호
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• pp.343-354
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• 2008

시추공을 이용한 초기응력 측정을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 이 새로운 개념의 측정법은 기본적으로 응력 해방과 파쇄 기술을 결합한 방법이다. 액화질소와 같은 극저온 액체를 이용하여 시추공 주변의 인장 열응력을 유도하여 시추공 주변의 응력을 해방시킬 수 있다. 종국에는 시추공 주변의 인장 강도가 암반의 인장 강도에 초기 지압으로 존재하는 압축 응력의 합을 초과할 때 시추공벽에 균열을 발생시킨다. 이와 같은 개념을 인장 응력으로부터 초기 응력 수준을 평가하는데 적용하기 위한 이론적 분석을 수행하였다. 또한, 제안한 방법의 유효성을 검토하기 위해 FLAC3D를 이용한 열-역학 상호작용 연속체 해석을 수행하였다. 사전 이론적 검토 및 수치해석으로부터 저온 열균열 발생 현상을 이용한 초기 응력 측정법이 시추공벽에서의 인장 균열 형성을 감시하고 시추공벽에서의 균열 개시 시점의 온도를 기록함으로써 초기 응력을 정밀하게 측정할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.493-498
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• 2016

본 연구에서는 영하 $163^{\circ}C$의 극저온 환경에서 저장되는 액화천연가스 운반선 방열시스템에 적용되는 폴리우레탄 폼 단열재의 기계적 강도를 향상시키기 위한 연구의 일환으로 폴리우레탄 폼 합성 시 산화그래핀을 첨가한 산화그래핀-폴리우레탄폼을 개발하였다. 우선 Hummers 방법을 이용하여 산화그래핀을 합성하였으며, 폴리올과 이소시아네이트의 중합반응 시 산화그래핀의 중량비를 다르게 첨가하여 산화그래핀-폴리우레탄 폼 벌크를 제작하였다. 미세구조 분석을 통해 산화그래핀의 양에 의존한 산화그래핀-폴리우레탄 폼의 셀 안정성에 대해 분석 하였으며, 이와 동시에 산화그래핀이 폴리우레탄 폼 셀에 미치는 영향에 대해 분석하고자 하였다. 또한, 기계적 강도를 계측하기 위해 극저온용 챔버를 탑재한 만능재료시험기의 온도를 제어하여 상온 및 영하 $163^{\circ}C$의 극저온 환경에서 압축시험을 수행하여 기계적 거동 및 파손 특성에 대해 규명하였다. 시험 결과 산화그래핀의 양이 증가 할수록 기계적 강도는 향상되지만, 일정량 이상이 되면 셀형성을 방해하여 셀 구조의 안정성이 저하되고 기계적 강도 또한 저하되는 현상을 관찰하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제59권4호
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• pp.207-213
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• 2022

LNG CCS which is a special type of cargo hold operated at -163℃ for transporting liquefied LNG is composed of a primary barrier, plywood, insulation panel, secondary barrier, and mastic. Currently, glass fiber is used to reinforce polyurethane foam. In this paper, we evaluated the possibility of replacing glass fiber-reinforced polyurethane foam with basalt fiber-reinforced polyurethane foam. We conducted a thermal conductivity test to confirm thermal performance at room temperature. To evaluate the mechanical properties between basalt and glass-fiber-reinforced polyurethane foam which is fiber content of 5 wt% and 10 wt%, tensile and an impact test was performed repeatedly. All of the tests were performed at room temperature and cryogenic temperature(-163℃) in consideration of the temperature gradient in the LNG CCS. As a result of the thermal conductivity test, the insulating performance of glass fiber reinforced polyurethane foam and basalt fiber reinforced polyurethane foam presented similar results. The tensile test results represent that the strength of basalt fiber-reinforced polyurethane foam is superior to glass fiber at room temperature, and there is a clear difference. However, the strength is similar to each other at cryogenic temperatures. In the impact test, the strength of PUR-B5 is the highest, but in common, the strength decreases as the weight ratio of the two fibers increases. In conclusion, basalt fiber-reinforced polyurethane foam has sufficient potential to replace glass fiber-reinforced polyurethane foam.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.11-14
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• 2018

High Temperature Superconducting (HTS) power cables are capable of transmitting bulk power without any loss compared to conventional copper cables. The major challenge in the design of such HTS cables is the high stresses (electro-thermal/electro-mechanical) developed at high voltages, high currents and cryogenic temperatures. The safe and reliable operation of HTS cables involves lots of instrumentation for monitoring, measurement, control and safe operation. In principle, a four probe method for resistance (RTD PT-100) is used for temperature measurements at various locations of HTS cable. The number of connecting leads required for this is four times that of the number of sensors. The present paper discusses a novel way of connecting 128 RTD sensors with the help of only 14 leads using a cold electronics based multiplexer board. LabVIEW 11.0 software was used for interfacing and displaying the readings of all the sensors on computer screen.

• 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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• 한국초전도저온공학회 2002년도 학술대회 논문집
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• pp.185-188
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• 2002

In the design of superconducting power equipments such as transformer, cable and fault current limit, knowledge of the dielectric behavior of both liquid and gaseous at very low temperatures is very importance. Especially, Electrical properties of liquid nitrogen($LN_{2}$) and gaseous nitrogen($GN_{2}$) have become of great interest again since the discovery of high temperature superconductors. However, many sources of $LN_{2}$and $GN_{2}$ problems in the test of pancake coil model arising form the deficiency of insulation data. Therefore, this paper describes the results of an experimental study on the ac breakdown voltage($V_{B}$) properties of $LN_2$ and Air under the electrode of simulated HTS pancake coil. The ac breakdown voltage of $GN_{2}$ have been measured by pancake coil-pancake coil gaps over the temperature range of 293 K to 77 K.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.123-127
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• 2003

For disseminating a ney IEC international standard of critical trmperature of NbTi,Nb$_3$Sn and Bi-2223 Composite Suterconductors, we develpted a measuring system and studied standardization of test method. The measuring system consisted of cryogenic reservoir, base plate, thermometer, voltmeter and current source. Various specimens of the Nbti, Nb$_3$Sn and Bi-2223 composite superconductors were tested using this system for measuring their critical temperatures. After measuring the resistance-temperature relation, the data were compensated with thermoelectric voltages for NbTi Nb$_3$Sn specimens. NbTi specimens showed 9.2 K ~ 9.5 K of transition temperature and Nb$_3$Sn specimen showed about 18 K. Bi-2223 specimens showed 104 K ~ 107 K of transition temperature.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1992년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.850-853
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• 1992

A cryogenic electron cyclotron resonance plasma etching system has been built to study wafer-temperature in the silicon etching characteristics. The wafer temperature was controlled from -150 to +30 $^{\circ}C$ during etching using the liquid nitrogen cooled helium gas. Although silicon was etched isotropically in $SF_6$ plasma at room temperatures, we found that it is possible to suppress the etch undercut in Si by reducing a substrate temperature without side wall passivation. In addition, the selectivity of silicon to photoresist was improved considerably at a low wafer temperature. Etch rates, anisotropy and selectivity to photo resist are measured as a function of the wafer temperature in the region of -125 $\sim$ 25$^{\circ}C$ and rf bias power of 20W $\sim$ 80W.

• 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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• 한국초전도저온공학회 2000년도 KIASC Conference 2000 / 2000년도 학술대회 논문집
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• pp.35-38
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• 2000

A preliminary design of gas-gp thermal switch is presented to reduce the cooldown time of superconducting system conduction-cooled by a two-stage refrigerator without liquid cryogens. The switch connects thermally the first and the second stages (ON) to take advantage of the larger refrigeration capacity at the first stage during the beginning period. After the cryogenic temperature is reached, the switch should isolate thermally the two stages (OFF) in order to reduce the heat leak to the cold end. In this paper, a new concept for the performance index is introduced to evaluate the reduction of the cooldown time and the increase of the cooling load at the same time. In addition, the design of a gas-gap switch is discussed as a closed container of several staggered concentric tubes filled with gas, which is frozen at low temperatures for the shut-off of heat without any mechanical actuation. Some of the detailed features in the design is quantitative investigated by the gas convection model in the continuum or the rarefied gas region.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2009년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.409-414
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• 2009

Since cryogens are stored at very low temperatures, the cryogenic storage systems are quite sensitive to heat leaks. Even though the vessel operated under sealed condition with vacuum insulation and reflective coatings are used, the heat leakage into the vessel is still unavoidable. Therefore, this paper concerns with numerical study of self-pressurization used to analysis the optimum design with the variation volume fraction, effect of heat flux and storage pressure of liquid nitrogen. The result shows that as the volume fraction increases, the pressure rise reduces and the relatively at atmosphere pressure is better than the higher one. In addition, higher heat flux leads the pressure rise increases faster than low one. The additional of heat pipe system to reduce the pressure rise rate also has been done. By this comparison, the optimum design for storage umbilical cord blood can be selected.