초록

ㅇ 냉각온도 77K에서 냉각용량 1kW를 가지는 역브레이튼 극저온 냉동기를 개발하고 이를 적용할 수 있는 초전도기기의 열 손실 및 유동 마찰 손실에 대한 해석과 최적 냉동시스템 설계 기술의 연구
(1) 개발하고자 하는 역브레이튼 극저온 냉동기의 주요 제원 및 목표 성능

Abstract ▼

Superconductivity is a property of a material to conduct electricity without electrical resistance. The demand for electricity is rapidly growing these days, and many people are trying to develop superconductors in order to improve efficiency, capacity, quality and reliability of products that use e

Superconductivity is a property of a material to conduct electricity without electrical resistance. The demand for electricity is rapidly growing these days, and many people are trying to develop superconductors in order to improve efficiency, capacity, quality and reliability of products that use electricity. Superconductors can be applied to electrical transmission line, motor, generator, energy storage, transformer, etc. Superconductivity depends on temperature, i.e. a material will not exhibit superconductivity until it gets sufficiently cool. The goal of this project is to develop a cryocooler which can cool the electric transmission line, which is made of High Temperature Superconductor (HTS), down to 77K so that it exhibit superconductivity.
In this project, a cryocooler is designed which is working on reverse Brayton cycle. Due to its specific working cycle, reverse Brayton cryocooler features wide range of refrigeration temperature and high efficiency at low temperature. Neon is selected as a working fluid (refrigerant) and targeted cooling capacity is 1 kW at 77K. More than 30,000 hours of system life and more than 0.04 of C.O.P. is expected, which is equivalent to 12% of Carnot efficiency. The integration of test rig is completed and performance test is about to start. In the test rig, liquid nitrogen and superconductor cable are replaced with cryostat and thermal load (heater).

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문 ...2
• 보고서초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...16
• CONTENTS ...17
• 목차 ...18
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...19
• 제1절 연구개발과제의 필요성 ...19
• 1. 기술적 측면...19
• 2. 경제.산업적 측면...20
• 3. 사회.문화적 측면...20
• 제2절 연구개발의 목표 및 내용 ...21
• 1. 연구개발의 최종목표...21
• 2. 연차별 연구개발 목표 및 내용...23
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...26
• 제1절 국내의 연구개발 동향 ...26
• 제2절 국외의 연구개발 동향 ...26
• 제3절 본 연구개발 과제의 의의 ...27
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...29
• 제1절 냉동 사이클 ...29
• 1. 개발 목표 및 기본 레이아웃...29
• 2. 냉동기 종류별 장단점 분석...31
• 3. 냉동기 종류별 장단점 분석(계속)...32
• 4. Turbo Reverse Brayton Cycle...33
• 5. 각 구성품의 설계조건 결정 및 사이클 최적화...34
• 제2절 냉매압축기 ...39
• 1. Cryocooler 용 냉매압축기의 최적 형식에 대한 검토...39
• 2. 원심형 냉매압축기의 설계...39
• 3. 설계사양...39
• 4. 설계 절차...40
• 5. 설계결과...50
• 6. 압축기 성능시험 Rig 구성...56
• 7. 압축기 성능시험 결과 분석...58
• 제3절 열교환기 ...61
• 1. 서론...61
• 2. 열교환기 설계 및 해석의 요구조건...62
• 3.유체의 온도분포와 국부적인 손실을 고려한 압력손실 해석...72
• 4.열교환기 설계...74
• 5. 열교환기 시험...77
• 6. 애프터쿨러 설계...81
• 7. 결론...83
• 제4절 내부유로 및 온도 해석 ...85
• 1. 내부유로 구성...85
• 2. 축하중...87
• 3. 온도해석...87
• 4. 해석 결과...88
• 5. 내부유로 및 온도해석 결론...92
• 제5절 모터 및 모터 드라이브 ...94
• 1. 고속 PMSM 설계...94
• 2. 고속 구동 PMSM을 위한 센서리스 운전...99
• 3. 인버터의 파워회로 구성...104
• 4.제어보드의 구성...104
• 5. 모터 구동 드라이버의 전체시스템 사진...105
• 제6절 구조 설계 ...106
• 1. 로터 위험속도 설계...106
• 2. 주요 구성품 응력 설계...109
• 3. 포일 가스 베어링 개발...125
• 4. 냉매 압축기 시험 진동 분석...137
• 제7절 Cold Box System의 구조설계 ...158
• 1. 케이블 냉각용 Cold Box System...158
• 2. 냉동기 시험용 Cold Box System...161
• 제8절 열교환기 최적용량 산정 ...163
• 1. 경우 1...164
• 2. 경우 2...167
• 제9절 Cold Box System 내 단열방법 ...170
• 제10절 질소기액분리장치 ...172
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...174
• 1. 1차년도...174
• 2. 2차년도...176
• 3. 3차년도...177
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...178
• 1. 2단계 계획...178
• 2. 구성품 사업화 계획...178
• 3. 냉동기 사업화 계획...179
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...180
• 제7장 참고문헌 ...180
• [첨부1]...183
• [첨부2]...189