초기 극저온 냉동기술은 주로 질소(77K), 수소(20K), 헬륨(4.2K) 등의 가스(괄호 안은 액화온도)를 수송, 저장, 액화하는데 이용되었으나, 최근에는 그 응용분야가 확대되어 초전도 산업에 필수적일 뿐 만 아니라 군사, 우주, 항공, 의료, 진공, 에너지, 전자, 수송 등과 같은 광범위한 분야에서 널리 활용되고 있다. 이예 따라 각 응용분야별로 다양한 극저온 냉동기가 개발되었으며, 최저도달온도 범위도 다양해져서 맥동관(Pulse Tube) 냉동기, 스터링(Stirling) 냉동기 등의 수 10K에서 G-M (Gifford-M
초기 극저온 냉동기술은 주로 질소(77K), 수소(20K), 헬륨(4.2K) 등의 가스(괄호 안은 액화온도)를 수송, 저장, 액화하는데 이용되었으나, 최근에는 그 응용분야가 확대되어 초전도 산업에 필수적일 뿐 만 아니라 군사, 우주, 항공, 의료, 진공, 에너지, 전자, 수송 등과 같은 광범위한 분야에서 널리 활용되고 있다. 이예 따라 각 응용분야별로 다양한 극저온 냉동기가 개발되었으며, 최저도달온도 범위도 다양해져서 맥동관(Pulse Tube) 냉동기, 스터링(Stirling) 냉동기 등의 수 10K에서 G-M (Gifford-McMahon) 냉동기, G-M/J-T(Gifford- McMahon/Jould-Thomson) 냉동기 등과 같이 액체헬륨온도인 4.2K, 심지어 자기냉동 및 핵단열소자법이나 희석냉동기 등에 의해 수 μK의 온도까지 냉각이 가능한 실정이다. 특히 최근에는 초전도 자석의 냉각과 관련하여 고온초전도체에는 액체질소온도인 77K, 저온초전도체에는 액체헬륨온도인 4.2K 부근의 냉각장치의 수요가 급증하고 있는데, 대표적인 예가 소용량으로서는 이동무선통신 기지국의 초전도 RF필터, SQUID와 정밀전자 부품용 초전도센서 등이 있고, 대용량으로서는 MRI, SMES, NMR, 초전도 발전기 등이 있다. 이러한 초전도체는 액체질소나 액체헬륨으로 직접 냉각하는 방식을 주로 사용하였으나 최근에는 액체질소, 액체헬륨 등의 증발을 최소화하기 위해 극저온 냉동기로 냉각된 열차폐쉴드를 사용하거나 극저온 냉동기로 직접 초전도 자석을 냉각하는 방식들을 채용하고 있다. 주로 사용되는 극저온 냉동기는 G-M 냉동기, 스터링 냉동기, J-T 냉동기 및 맥동관 냉동기 등이 있으며, 각 냉동기마다 사용처에 따라 장단점을 지니고 있다. 본 과제에서는 Cryopump용으로 상업화에 성공하였으며, 초전도체와 열차폐 복사쉴드의 냉각에 가장 적합한 냉동능력을 지닌 2단 G-M 냉동기의 설계 및 제작기술을 확보하고 실제 복사쉴드의 냉각에 적용하고자 하였다. 극저온 냉동 기술은 극저온 냉동 발생 사이클에 대한 해석 기술, 극저온 냉동기의 열교환기, 팽창기, 실린더 등에서의 가스 유동 및 전도, 대류 열전달 해석 기술, 극저온용 냉매의 특성 측정 및 평가 기술과 극저온 냉동기 저온부의 단열을 위한 진공 및 복사 열전달 기술을 바탕으로 하고 있으며 이러한 기초기술을 바탕으로 냉동기를 설계 제작하고 이를 평가하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.