• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.1048-1053
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• 2009

액체 추진제 안의 헬륨과 얼리지 안의 헬륨에 질량보존법칙을 적용하여 추진제 탱크의 평형압력을 구하는 간단하고 직관적인 방법을 제안하고, 이를 이용하여 추진제 충전 해석 프로그램을 개발하였고 기존의 참고자료와 비교하여, 검증하였다. 또한 개발된 프로그램을 현재 개발 중인 통신해양기상위성의 자료와 비교하였고, 다음 정지궤도 복합위성의 추진계 기술개발에 사용하고자 한다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1-7
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• 2009

The unique features of HTS offer Opportunities and challenges to a number of applications. In this paper we focus on NMR and MRI magnets, illustrating them with the NMR/MRI magnets that we are currently and will shortly be engaged: a 1.3GHz NMR magnet, an "annulus" magnet, and an $MgB_2$ whole-body MRI magnet. The opportunities with HTS include: 1) high fields (e.g., 1.3GHz magnet); 2) compactness (annulus magnet); and 3) enhanced stability despite liquid-helium-free operation ($MgB_2$ whole-body MRI magnet). The challenges include: 1) a large screening current Beld detrimental to spatial field homogeneity (e.g., 1.3 GHz magnet); 2) uniformity of critical current density (annulus magnet); and 3) superconducting joints ($MgB_2$ magnet).

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.43-46
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• 2008

Design of current lead for 21T superconducting magnets is presented. The current lead is composed of a normal metal element, conducting the current from room temperature to intermediate temperature, and an HTS element, conducting the current down to liquid helium temperature. The metal element is disengaged from the HTS element without breaking vacuum after excitation. The optimization of the lead is performed to minimize the thermal heat load when carrying operational current with some margin. In order to confirm the feasibility of our new design, the intermediate joint between a normal metal and HTS element is fabricated and the reliability is tested during engage and disengage performance. The effects of vacuum level and performance cycle on the electrical contact resistance are also investigated.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.54-58
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• 2006

Stirling cryocooler is relatively compact, reliable, commercially available. and uses helium as a working fluid. Over the past decade and a half, there has been rapid development of Stirling cryocooler, mainly for military and space applications. Stirling cryocoolers have been widely used lot the cooling of infrared sensors and high temperature superconducting filters to the temperature of the liquid nitrogen. The Stirling cryocooler with the rotary compressor is applicable to the cooling device for the compact mobile thermal imaging system, because the cryocoolers have the compact structure and light weight. In this paper, integral Stirling cryocooler is designed, manufactured and fabricated, and performance characteristics are investigated. This cooler delivers approximately 0.6W cooling at 80K for 20W of input power from 24V DC power supply.

• 한국추진공학회지
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• 제10권4호
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• pp.1-10
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• 2006

본 논문에서는 극저온 추진제 탱크가 가스 헬륨(GHe) 버블링에 의해 가압될 때 극저온 추진제의 열역학 변수들에 대한 계산 방법을 제시하였다. 헬륨 분사를 이용한 액체 산소(LOX)와 액체 수소($LH_2$) 탱크의 가압 과정에서의 극저온 추진제 온도와 추진제로 용해되는 가스 헬륨의 질량을 분석하였다. 해석 결과를 통해 헬륨 버블링이 LOX와 $LH_2$의 열역학적 변수들에 어떻게 영향을 주는지 확인하였다. 제시된 계산 방법을 통해 가압 시스템으로써 헬륨 버블링의 실현 가능성과 헬륨 버블링을 이용한 가압 시스템의 최적화가 가능할 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권3호
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• pp.258-263
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• 2012

본 논문은 천리안 위성의 추진계를 간략하게 소개하고 천리안 위성의 발사 및 초기 위성운용 수행 임무 중 위성 추진계의 일련의 과정에서 측정된 원격측정치를 제시한다. 일부 원격측정치는 기 개발된 프로그램의 계산결과와 비교하였다. 추진계의 압력변화는 주로 두단계로 구성된다. 첫 번째 단계는 위성 추진계의 초기화, 즉 안전을 위해서 추진제 탱크 후 단부터 추력기 상단까지 충전된 헬륨 가스를 진공인 우주공간으로 빼는 배출단계를 시작으로, 이 빈 배관망에 산화제와 연료를 각각 채우는 충전단계를 거치고 마지막으로 추진제 탱크의 압력을 일정한 압력까지 올리는 가압단계이다. 두 번째 단계는 목표궤도에 이를 때까지 수행하는 액체원지점엔진의 연소 단계이며, 이 단계에서는 추진제 탱크의 압력을 일정하게 유지 하기 위해서 가압제인 헬륨을 사용한다. 이 프로그램은 향후에 개발되는 정지 궤도복합위성의 기초 설계자료 생성에 사용할 수 있을 것이다.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제11권2호
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• pp.54-61
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• 2007

액체로켓추진시스템에서 추진제 가압시스템은 추진제가 저장되어 있는 탱크의 얼리지 공간에 가압제인 가스를 제어된 압력으로 공급하는 것이다. 이러한 추진제 가압시스템의 가장 중요한 설계변수는 가압제를 저장하고 있는 탱크에서 토출되는 가압제의 온도이며, 기체상태인 가압제의 밀도는 토출되는 가압제의 온도에 따라 민감하게 변한다. 일반적으로 고추력을 요구하는 극저온 추진제가 적용되는 추진기관에서는 가압제를 고밀도 고압으로 저장하여 가압제 탱크의 무게를 줄이기 위하여 가압제 저장탱크를 극저온 추진제 탱크 내부에 설치하는 극저온 저장 가압시스템을 사용한다. 본 연구에서는 가압제가 가압제 저장탱크에서 토출 될 때 강하되는 온도 변화를 실험 및 해석을 통하여 고찰하였다. 본 연구에 적용된 유체는 외부유체로 공기와 액체산소 그리고 가압제로 $GN_2$와 GHe를 각각 사용하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권7호
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• pp.875-884
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• 2009

We present three nuclear/hydrogen-related R&D activities being performed at KAIST: air-ingressed LOCA analysis code development, gas turbine analysis tool development, and hydrogen-production system analysis model development. The ICE numerical technique widely used for the safety analysis of water-reactors is successfully implemented into GAMMA, with which we solve the basic equations for continuity, momentum conservation, energy conservation of the gas mixture, and mass conservation of 6 species (He, N2, O2, CO, CO2, and H2O). GAMMA has been extensively validated using data from 14 test facilities. We developed a tool to predict the characteristics of HTGR helium turbines based on the throughflow calculation with a Newton-Raphson method that overcomes the weakness of the conventional method based on the successive iteration scheme. It is found that the current method reaches stable and quick convergence even under the off-normal condition with the same degree of accuracy. The dynamic equations for the distillation column of HI process are described with 4 material components involved in the HI process: H2O, HI, I2, H2. For the HI process we improved the Neumann model based on the NRTL (Non-Random Two-Liquid) model. The improved Neumann model predicted a total pressure with 8.6% maximum relative deviation from the data and 2.5% mean relative deviation, and liquid-liquid-separation with 9.52% maximum relative deviation from the data.

• 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.