수소 재액화 적용을 위한 자기 냉동 방식

Abstract

본 연구 논문은 수소재액화를 위한 능동형 자기 재생식 냉동기(Active Magnetic Regenerative Refrigerator, AMRR) 그리고 단열 탈자 냉동기(Adiabatic Demagnetization Refrigerator, ADR)의 시스템 설계 및 실험 결과에 대하여 기술하고 있다. 능동형 자기 재생식 냉동기는 기체 왕복 유동시스템과 능동형 자기 재생기 그리고 저온 초전도자석으로 이루어져 있고 액체질소온도를 고온부로 하여 ADR의 고온부(22 K)의 열부하를 감당할 수 있도록 설계하였다. 능동형 자기 재생기는 상대적으로 고온영역에서 동작하는 AMR1과 저온영역에서 동작하는 AMR2로 나뉘어져 있으며 각각 온도범위에 적합한 자성냉매로 충진되어 있다. 기체 왕복 유동에 의한 재생기 내부로의 열유입을 최소화하기 위하여 액체질소 챔버와 연결되는 열교환기를 설치하였다. 단열 탈자 냉동기는 자성냉매 20 K ~ 22 K의 온도범위에서 작동하는 것을 확인하였고, 기체헬륨의 압력, 질량유량 그리고 동작온도범위에 따른 성능의 변화에 대하여 논의하였다.