KR101004892B1 - 냉각 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한류기에 존재하는 초전도체가 초전도 상태를 유지할 수 있도록 냉매의 온도를 일정하게 유지하기 위한 초전도 한류기용 냉각 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
한류기, 냉각, 초전도, 센서

Description

냉각 시스템 및 그 제어 방법{CRYOGENIC SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 초전도 한류기에 존재하는 초전도체의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위한 초전도 한류기용 냉각 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전력계통에는 낙뢰, 지락, 단락 등의 사고시에 발생하는 임계치 이상의 사고전류(Fault current)에 의해 전력 기기가 소손 및 손상되지 않도록 임계치 이상의 사고전류를 한류하는 한류기와 사고전류가 계통으로 흐르지 못하도록 계통과의 연결을 차단하는 차단기가 설치된다.
상기와 같은 한류기는 임계치 이상의 사고전류가 발생할 경우에 발생한 사고전류를 제한하여 부스바, 애자, 차단기 등의 전력 기기들에 가해지는 기계적, 열적, 전기적 스트레스를 최소로 감소시키고, 전력 기기들을 보호한다.
또한, 차단기는 전력계통상에 연결되어 임계치 이상의 사고전류를 감지하고 차단신호를 발생하는 과전류 계전기의 제어에 따라 계통과의 연결을 차단함으로써 사고전류가 계통으로 흐르지 못하게 하여 계통을 보호한다.
상기 한류기는 초전도 소자를 포함하며, 상기 초전도 소자는 정상 전류가 흐르는 경우에는 초전도 상태를 유지하다가, 사고 전류(fault current)가 흐르는 경우에는 상전도 상태로 전이된다(이하 퀀치). 상기 초전도 소자가 상전도 상태로 전이되면서 임피던스 값이 증가하게 되고, 상기 임피던스 값이 증가 됨에 따라 사고 전류를 제한할 수 있게 되는 것이다. 따라서, 상기 초전도 소자가 초전도 상태를 유지하는 것이 중요하기 때문에, 냉매의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위한 냉각 시스템이 필요하게 된다. 상기 냉각 시스템이 냉매의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위해서는 무엇보다도 상기 냉매의 온도 변화를 정확하고 빠르게 검출하는 기술이 중요하다.
본 발명의 목적은 초전도 소자가 초전도 상태를 유지할 수 있도록 냉매의 온도를 유지함에 있어서, 온도의 변화를 빠르게 예측할 수 있는 냉각 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 냉매의 온도 변화를 빠르게 예측하고, 냉매의 온도의 변화를 빠르게 보상함으로써 한류기가 안정적으로 운전될 수 있도록 하기 위한 냉각 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 불규칙한 열유입에 의해 초전도 소자의 일부 영역에서만 퀀치 현상이 일어나 초전도 소자가 소손되는 것을 방지하기 위한 냉각 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 냉각 시스템은 초전도 소자의 온도를 변화시킬 수 있는 냉매에 온도를 낮춰주기 위한 냉동기와, 상기 초전도 소자에 인가되는 전류를 측정하기 위한 전류 측정기 및 상기 전류 측정기에서 측정된 전류에 따라 상기 냉동기의 작동을 제어하여 상기 냉매의 온도를 낮추기 위한 제어부를 포함한다.
또한, 상기 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 냉동기의 작동을 제어하여 상기 냉매의 온도를 낮추기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 냉각 방법은 초전도 소자로 인가되는 전류를 측정하는 전류 측정 단계와, 상기 측정된 전류와 미리 설정된 전류를 비교하는 전류 비교 단계 및 상기 전류 비교 단계에서의 판단 결과, 상기 측정된 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 큰 경우, 냉동기를 작동시켜 냉매의 온도를 낮추는 제1 냉각 단계를 포함한다.
또한, 상기 냉매의 온도를 측정하는 온도 측정 단계 및 상기 측정된 온도와 미리 설정된 온도를 비교하는 온도 비교 단계 및 상기 온도 비교 단계에서의 판단 결과, 상기 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 큰 경우, 냉동기를 작동시켜 냉매의 온도를 낮추는 제2 냉각 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 냉매의 온도 변화를 빠르게 예측하고, 냉매의 온도의 변화를 빠르게 보상함으로써 한류기가 안정적으로 운전될 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면, 냉매의 온도 변화를 빠르게 예측할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 예측된 냉매의 온도 변화를 빠르게 보상함으로써 초전도 소자의 작동 안정성을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 일부 영역에서만 퀀치 현상이 일어나 초전도 소자가 소손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 냉각 시스템의 일실시예에 관한 구성도를 도시한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 상기 초전도 한류기용 냉각 시스템은 초전도 소자(100), 전류 리드(110), 냉매(120), 온도 센서(130), 냉동기(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
상기 초전도 소자(100)는 초전도 상태에서는 전기저항이 '제로(0)'가 되다가, 임계 전류 이상의 전류가 흐르는 경우에는 상전도 상태로 전이되어(이하 퀀치) 전기저항을 순간적으로 발생시킨다. 상기 초전도 소자(100)의 임계 전류의 크기가 전 영역에 걸쳐 일정하지 않으면, 상기 임계 전류가 낮은 영역에서 먼저 퀀치(quench)가 일어나는 문제가 있다. 상기 임계전류는 온도와 큰 상관관계가 존재하므로, 상기 초전도 소자(100)의 온도가 일정하게 유지되는 것은 매우 중요한 부분 중에 하나이다.
상기 전류 리드(current lead)(110)는 외부에서 인가되는 전류를 상기 초전도 소자(100)로 인가한다.
상기 냉매(120)는 상기 초전도 소자(100)의 온도를 변화시킬 수 있다.
상기 온도 센서(130)는 상기 냉매(120)의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 상기 제어부(150)로 전송한다.
상기 냉동기(refrigerating machine)(140)는 상기 냉매에 온도를 낮춤으로써 상기 초전도소자(100)의 온도를 낮출 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 온도 센서(130)로부터 입력된 상기 측정된 온도에 따라 상기 냉동기(140)의 작동을 제어하여 상기 냉매의 온도를 낮춘다. 예를 들면, 상기 측정된 온도가 상기 초전도 소자(100)가 초전도 상태를 유지하기 위한 온도 보다 3도 높은 경우, 상기 제어부(150)는 상기 냉동기(140)가 상기 냉매의 온도를 3도 낮추도록 제어한다.
도 1b는 도 1a의 냉각 시스템을 구체화한 도면이다.
도 1b를 참조하면, 상기 초전도 한류기용 냉각 시스템은 용기(90), 초전도 소자(100), 전류 리드(110), 냉매(120), 온도 센서(130), 냉동기(140), 냉각판(145) 및 제어부(150)를 포함한다.
상기 용기(90)는 상기 초전도 소자(100) 및 상기 초전도 소자(100)를 둘러싸고 있는 냉매를 수용할 수 있다. 상기 용기(90)는 단열재로 구성하는 것이 바람직할 것이다.
상기 전류 리드(current lead)(110)는 외부에서 인가되는 전류를 상기 초전도 소자(100)로 인가한다.
상기 냉매(120)는 상기 초전도 소자(100)의 온도를 변화시킬 수 있다. 상기 냉매(120)는 상기 초전도 소자(100)를 감싸고 있을 수도 있고, 상기 초전도 소자(100)와 떨어져서 존재할 수도 있다. 예를 들면, 상기 냉매(120)가 상기 초전도 소자(100)를 감싸고 있는 경우, 상기 냉매(120)의 온도가 낮아지면 상기 냉매(120) 의 내부에 존재하는 초전도 소자(100)의 온도도 낮아지게 된다.
상기 온도 센서(130)는 상기 냉매(120)의 온도를 측정하고, 측정된 상기 온도를 상기 제어부(140)로 전송한다.
상기 냉동기(refrigerating machine)(140)는 상기 냉매(120)의 온도를 낮춰줄 수 있다. 상기 냉동기(140)의 일측면에는 상기 냉각판(145)이 더 포함될 수 있다. 상기 냉동기(140)는 상기 냉각판(145)을 이용해서 냉매의 온도를 낮추게 된다.
상기 제어부(150)는 상기 온도 센서(130)로 입력된 상기 측정된 온도에 따라 상기 냉동기(140)의 작동을 제어하여 상기 냉매(120)의 온도를 낮춘다.
도 2는 도 1b의 일실시예에 따른 냉각시스템에서 발생할 수 있는 열유입의 종류를 도시한 도면이다.
도 1b 및 도 2를 참조하면, 상기 냉각시스템은 복사열(300), 전도열(310) 및 전류 통전에 의한 줄열(320) 등이 유입될 수 있다. 상기 열유입의 종류 중에서도 상기 줄열(320)이 상기 냉매의 온도에 가장 큰 영향을 미친다.
도 1b에 도시된 냉각 시스템은 상기 전류 통전에 의한 줄열(320)에 의해서 상기 냉매의 온도가 변화되고, 온도 센서(130)가 상기 냉매의 온도 변화를 인식하여 제어부(150)로 전송한다. 상기 제어부(150)는 상기 온도 변화에 따라 상기 냉동기(140)를 작동시켜 상기 냉매의 온도를 낮추게 된다. 상기와 같은 과정은 냉매의 온도 변화를 인식하는 시간이 필요하므로, 냉매의 온도 변화에 빠르게 응답하여 냉매의 온도를 유지하는 것이 어렵게 된다. 또한, 상기 전류 리드(110)에서 발생하는 줄열이 상기 초전도 소자(100)의 상부에 온도를 우선적으로 변화시킴에 따라 상기 초전도 소자(100)의 상부영역에서 우선적으로 퀀치 현상이 일어나 초전도 소자가 소손(燒損)될 수 있다.
예를 들면, 상기 초전도 소자(100)의 임계 전류는 80K에서 1000A이고, 85K에서 500A이고, 정상 전류가 흐르는 경우에 온도는 80K라고 가정한다. 상기 전류 통전에 의한 줄열(320)에 의해서 상기 온도가 80K에서 85K로 올라가면, 임계 전류는 1000A에서 500A로 줄어들게 된다. 상기 온도 변화를 인식하여 냉매의 온도를 낮추는 제어가 이루어 지기 전에, 500A이상의 전류가 흐르게 되면 상기 초전도 소자(100)는 퀀치 현상이 일어나서 상기 500A이상의 전류를 제한하게 된다. 따라서, 500A ~ 1000A의 전류는 제한하지 않아도 되는 전류 영역이지만, 상기 초전도 소자에 의해서 제한됨에 따라 불필요한 전력 손실 및 후단에 연결된 전력 기기들의 오작동을 유발할 수 있는 문제가 있다.
예를 들면, 상기 전류 통전에 의한 줄열(320)에 의해서 상기 초전도 소자(100)의 일부 영역에 임계 전류가 낮아지고, 상기 임계 전류가 낮아진 영역이 먼저 퀀치 현상이 일어나게 된다. 따라서, 상기 퀀치된 영역으로 에너지가 집중하여 많은 열이 발생하게 되어 상기 초전도 소자(100)가 소손될 수 있는 문제가 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 일실시예에 관한 구성도를 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 상기 초전도 한류기용 냉각 시스템은 초전도 소자(1000), 전류 리드(1100), 냉매(1150), 전류 측정기(1200), 온도 센서(1300), 냉동기(1400), 가열장치(1500) 및 제어부(1600)를 포함한다.
상기 초전도 소자(1000)는 초전도 상태에서는 전기저항이 '제로(0)'가 되다가, 임계 전류 이상의 전류가 흐르는 경우에는 상전도 상태로 전이되어(이하 퀀치(quench)) 전기저항을 순간적으로 발생시킨다.
상기 전류 리드(current lead)(1100)는 외부에서 인가되는 전류를 상기 초전도 소자(100)로 인가한다.
상기 냉매(1150)는 상기 초전도 소자(1000)의 온도를 변화시킬 수 있다.
상기 전류 측정기(1200)는 상기 전류 리드(1100)를 통해 상기 초전도 소자(1000)로 인가되는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 상기 제어부(1600)로 전송한다. 구체적으로, 상기 전류의 측정은 상기 초전도 소자(1000)로 인가되는 전류의 전류값을 측정하는 것이다.
상기 온도 센서(1300)는 상기 초전도 소자를 감싸고 있는 냉매의 온도를 측정하여 상기 제어부(1600)로 전송한다. 상기 냉매는 헬륨, 네온, 질소 등을 사용하거나 2개 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 냉동기(refrigerating machine)(1400)는 상기 냉매(1150)의 온도를 낮출 수 있다.
상기 가열장치(1500)는 상기 제어부(1600)의 제어에 따라 상기 냉매의 온도를 높일 수 있다. 상기 가열장치(1500)는 온도를 높여주는 기능을 가진 모든 기구를 사용할 수 있으며, 열선을 이용하여 가열하는 것이 가장 대표적인 방법이다.
상기 제어부(1600)는 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류와 미리 설정된 전류를 비교하고, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정된 전류보다 큰 경우, 상기 냉동기(1400)를 작동시켜 상기 냉매(1150)의 온도를 낮춘다. 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정된 전류보다 큰 경우, 상기 전류 리드(1100)를 통해서 흐르는 전류는 줄열을 발생시키고 상기 냉매의 온도를 높이기 때문에, 상기 제어부(1600)는 상기 냉동기(1400)를 이용하여 상기 냉매의 온도를 낮춘다. 상기 미리 설정된 전류란 사용자가 상기 초전도 소자(100)에 흐릴고자 하는 전류값을 의미한다. 예를 들면, 사용자가 상기 초전도 소자(100)에 10A의 전류가 흐르도록 하고 싶다면, 상기 미리 설정된 전류는 10A가 되는 것이다.
상기 제어부(1600)는 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류와 미리 설정된 전류를 비교하고, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정된 전류보다 작은 경우, 상기 가열장치(1500)를 작동시켜 상기 냉매(1150)의 온도를 높인다. 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정된 전류보다 작은 경우, 전류의 감소에 따라 상기 냉매(1150)의 온도가 낮아지기 때문에, 상기 제어부(1600)는 상기 냉동기(1400)를 이용하여 상기 냉매의 온도를 높인다.
상기 제어부(1600)는 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류와 미리 설정된 전류가 같은 경우, 현재의 상태를 그대로 유지한다.
상기 제어부(1600)는 미리 설정된 냉매의 온도 변화만큼 상기 냉동기(1400) 또는 가열장치(1500)가 상기 냉매(1150)의 온도를 변화시키도록 제어할 수 있다. 상기 미리 설정된 냉매의 온도 변화는 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류 와 미리 설정한 전류의 차이에 따라 상기 냉매의 온도 변화를 미리 예상하고 설정한 값을 의미한다. 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류와 미리 설정한 전류의 차이에 대응되는 냉매의 온도 변화의 설정은 다양하게 설정될 수 있다.
예를 들면, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정한 전류보다 10A 큰 경우 냉매의 온도는 10K 높아진다고 설정하였다면, 상기 제어부(1600)는 상기 냉동기(1400)가 상기 냉매를 10K 낮추도록 제어한다. 반면에, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정한 전류보다 20A 작은 경우 냉매의 온도는 15K 낮아진다고 설정하였다면, 상기 제어부(1600)는 상기 가열장치(1500)가 상기 냉매를 15K 높이도록 제어한다.
또 다른 예를 들면, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정한 전류보다 1A ~ 10A 큰 경우 냉매의 온도는 15K 높아진다고 설정하였다면, 상기 제어부(1600)는 상기 냉동기(1400)가 상기 냉매를 15K 낮추도록 제어한다. 반면에, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정한 전류보다 10A ~ 20A 작은 경우 냉매의 온도는 20K 낮아진다고 설정하였다면, 상기 제어부(1600)는 상기 가열장치(1500)가 상기 냉매를 20K 높이도록 제어한다.
상기 실시예들은 일실시예에 불과한 것이고, 사용자가 다양하게 설정할 수 있는 것은 당연한 것이다.
이에 따라, 본 발명에 따른 냉각 시스템은 상기 초전도 소자(1000)로 흐르는 전류의 변화량을 미리 검출하고, 상기 냉매의 온도가 변화되기도 전에 미리 냉동기(1400) 또는 가열장치(1500)를 작동시켜 냉매의 온도 변화를 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 냉각 시스템은 상기 초전도 소자(1000)의 임계 전류의 변화가 최소화되어 안정하게 작동될 수 있게 한다. 또한, 상기 냉각 시스템은 빠르게 냉매의 온도를 보상함으로써 일부 영역에서만 퀀치 현상이 일어나 초전도 소자(1000)가 소손되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제어부(1600)는 상기 온도 센서(1300)로부터 입력된 온도가 미리 설정된 온도보다 큰 경우, 상기 냉동기(1400)를 작동시켜 상기 냉매(1150)의 온도를 낮춘다. 반면에, 상기 제어부(1600)는 상기 온도 센서(1300)로부터 입력된 온도가 미리 설정된 온도보다 작은 경우, 상기 가열 장치(1500)를 작동시켜 상기 냉매의 온도를 높인다. 예를 들면, 상기 온도 센서(1300)로부터 입력된 온도가 90K이고, 미리 설정된 온도가 80K인 경우, 상기 제어부(1600)는 상기 냉동기(1400)를 작동시켜 상기 냉매의 온도를 10K 낮춘다. 반면에, 상기 온도 센서(1300)로부터 입력된 온도가 75K이고, 미리 설정된 온도가 80K인 경우, 상기 제어부(1600)는 상기 가열장치(1500)를 작동시켜 상기 냉매의 온도를 5K 높인다.
이에 따라, 상기 제어부(1600)가 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류와 미리 설정한 전류의 차이을 이용하여 상기 냉매를 제어하는데 오차가 발생한 경우라도, 상기 온도 센서(1200)를 이용한 상기 냉매의 온도 제어를 추가적으로 실행함으로써 상기 냉매의 온도를 더욱 정확하게 유지할 수 있게 된다. 또한, 만약 상기 전류 측정기(1200)가 작동되지 않는 경우에도, 상기 제어부(1600)는 상기 온도 센서(1200)를 이용한 상기 냉매의 온도 제어를 실행함으로써 불의의 사고를 방지할 수 있다.
도 3b는 도 3a의 일실시예에 따른 냉각시스템을 구체화한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 상기 초전도 한류기용 냉각 시스템은 용기(900), 초전도 소자(1000), 전류 리드(1100), 냉매(1150), 전류 측정기(1200), 온도 센서(1300), 냉동기(1400), 냉각판(1450), 가열장치(1500) 및 제어부(1600)를 포함한다.
상기 용기(900)는 상기 초전도 소자(1000) 및 상기 초전도 소자(1000)를 둘러싸고 있는 냉매를 수용할 수 있다. 상기 용기(900)는 단열재로 구성하는 것이 바람직할 것이다.
상기 전류 리드(current lead)(1100)는 외부에서 인가되는 전류를 상기 초전도 소자(1000)로 인가한다.
상기 냉매(1150)는 상기 초전도 소자(100)의 온도를 변화시킬 수 있다.
상기 전류 측정기(1200)는 상기 전류 리드(1100)를 통해 상기 초전도 소자(1000)로 인가되는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 상기 제어부(1600)로 전송한다.
상기 온도 센서(1300)는 상기 초전도 소자를 감싸고 있는 냉매의 온도를 측정하여 상기 제어부(1600)로 전송한다.
상기 냉동기(refrigerating machine)(1400)는 상기 초전도 소자(1000)를 감싸고 있는 상기 냉매에 온도를 낮춰줄 수 있다. 상기 냉동기(1400)의 일측면에는 상기 냉각판(1450)이 더 포함될 수 있다. 상기 냉동기(1400)는 상기 냉각판(1450)을 이용해서 냉매의 온도를 낮추게 된다.
상기 가열장치(1500)는 상기 초전도 소자(1000)을 감싸고 있는 냉매의 온도가 낮아진 경우, 상기 제어부(1600)의 제어에 따라 상기 냉매의 온도를 높여준다. 상기 가열장치(1500)에서 발생하는 열은 위쪽으로 올라가려는 성질이 있기 때문에, 상기 가열장치(1500)는 상기 용기(900)의 하부 또는 상기 냉매(120)의 하단부에 존재하는 것이 바람직하나, 상기 위치에 한정되는 것은 아니다.
상기 제어부(1600)는 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류와 미리 설정한 전류의 차이에 대응되는 미리 설정된 냉매의 온도 변화만큼 상기 냉동기(1400) 또는 가열장치(1500)가 상기 냉매의 온도를 변화시키도록 제어할 수 있다.
상기 제어부(1600)는 상기 온도 센서(1200)로 입력된 상기 측정된 온도에 따라 상기 냉동기(1300)의 작동을 제어하여 상기 냉매의 온도를 낮추거나 상기 가열 장치(1500)의 작동을 제어하여 상기 냉매의 온도를 높인다.
또 다른 일실시예는, 상기 냉각 시스템에서 상기 가열장치(1500)를 제외한 구성요소로 만으로 냉각 시스템을 구성할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 냉각 시스템 제어 방법의 일실시예에 관한 흐름도이다.
도 3a 및 도 4를 참조하면, 전류 측정기(1200)는 초전도 소자(1000)로 인가되는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 제어부(1600)로 전송한다(S600). 상기 제어 부(1600)는 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류와 미리 설정된 전류를 비교한다(S610).
상기 비교한 결과, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정된 전류보다 큰 경우, 상기 제어부(1600)는 냉동기(1400)를 작동시켜 냉매의 온도를 낮춘다(S620). 또한, 상기 제어부(1600)는 미리 설정된 냉매의 온도 변화만큼 냉동기(1400)를 작동시켜 상기 냉매의 온도를 낮출 수도 있다. 상기 미리 설정된 냉매의 온도 변화는 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류와 미리 설정한 전류의 차이에 따라 상기 냉매의 온도 변화를 미리 예상하고 설정한 값을 의미한다.
상기 비교한 결과, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정된 전류보다 작은 경우, 상기 제어부(1600)는 가열장치(1500)를 작동시켜 냉매의 온도를 높인다(S630). 또한, 상기 제어부(1600)는 미리 설정된 냉매의 온도 변화만큼 상기 가열장치(1500)를 작동시켜 상기 냉매의 온도를 높일 수도 있다.
상기 비교한 결과, 상기 전류 측정기(1200)로부터 입력된 전류가 미리 설정된 전류와 같은 경우, 상기 제어부(1600)는 현재의 상태를 그대로 유지한다(S640).
상기 미리 설정된 전류를 이용하여 온도를 변화시키는 방법은 도 3a에서 상술하였다.
온도 센서(1300)는 상기 초전도 소자(1000)를 감싸고 있는 냉매의 온도를 측정하고, 측정된 상기 온도를 상기 제어부(1600)로 전송한다(S650). 상기 제어부(1600)는 상기 온도센서(1300)로부터 입력된 온도와 미리 설정된 온도를 비교한다(S660).
상기 비교한 결과, 상기 온도센서(1300)로부터 입력된 온도가 미리 설정된 온도보다 큰 경우, 상기 제어부(1600)는 상기 온도센서(1300)로부터 입력된 온도와 미리 설정한 온도의 차이만큼 상기 냉동기(1400)를 작동시켜 상기 냉매의 온도를 낮춘다(S670).
상기 비교한 결과, 상기 온도센서(1300)로부터 입력된 온도가 미리 설정된 온도보다 작은 경우, 상기 제어부(1600)는 상기 온도센서(1300)로부터 입력된 온도와 미리 설정 온도의 차이만큼 상기 가열장치(1500)를 작동시켜 상기 냉매의 온도를 높인다(S680).
상기 비교한 결과, 상기 온도센서(1300)로부터 입력된 온도가 미리 설정된 온도와 같은 경우, 상기 제어부(1600)는 현재의 상태를 그대로 유지한다(S690). 상기 모든 과정들은 반복하여 실행될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 냉각 시스템 제어방법은 빠르게 냉매의 온도를 보상함으로써 냉매의 온도 변화를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 초전도 소자(1000)의 소손을 방지할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 냉각 시스템 제어방법은 전류를 이용한 제어가 불완전하거나 오작동하는 경우에도, 온도 센서를 이용한 상기 냉매의 온도 제어를 추가적으로 실행함으로써 상기 냉매의 온도를 더욱 정확하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 냉각시스템의 안전성도 높다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으 나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 냉각 시스템의 일실시예에 관한 구성도를 도시한 도면.
도 2는 도 1b의 일실시예에 따른 냉각시스템에서 발생할 수 있는 열유입의 종류를 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 일실시예에 관한 구성도를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 냉각 시스템 제어 방법의 일실시예에 관한 흐름도.

Claims (15)

  1. 초전도 소자의 온도를 변화시킬 수 있는 냉매의 온도를 낮춰주기 위한 냉동기;
    상기 초전도 소자에 인가되는 전류를 측정하기 위한 전류 측정기;및
    상기 전류 측정기에서 측정된 전류에 따라 상기 냉동기의 작동을 제어하여 상기 냉매의 온도를 낮추기 위한 제어부를 포함하는 냉각시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 냉동기의 작동을 제어하여 상기 냉매의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제어부는,
    상기 전류 측정기에서 측정된 전류와 미리 설정한 전류를 비교하고, 상기 비교 결과에 대응되는 미리 설정된 냉매의 온도 변화만큼 상기 냉동기가 냉매의 온도 를 낮추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매의 온도를 높이기 위한 가열장치를 더 포함하고,
    상기 전류 측정기에서 측정된 전류에 따라 상기 가열장치가 상기 냉매의 온도를 높이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제어부는,
    상기 전류 측정기에서 측정된 전류와 미리 설정한 전류를 비교하고, 상기 비교 결과에 대응되는 미리 설정된 냉매의 온도 변화만큼 상기 가열장치가 냉매의 온도를 높이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉매의 온도를 높이기 위한 가열장치를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 가열장치가 상기 냉매의 온도 를 높이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열장치는 상기 냉매의 하단부에 존재하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  8. 초전도 소자로 인가되는 전류를 측정하는 전류 측정 단계;
    상기 측정된 전류와 미리 설정된 전류를 비교하는 전류 비교 단계;및
    상기 전류 비교 단계에서의 판단 결과, 상기 측정된 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 큰 경우, 냉동기를 작동시켜 초전도 소자의 온도를 변화시킬 수 있는 냉매의 온도를 낮추는 제1 냉각 단계를 포함하는 냉각시스템 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 단계는,
    상기 측정된 전류와 상기 미리 설정된 전류의 차이에 대응되는 미리 설정된 냉매의 온도 변화만큼 냉동기가 작동하여 냉매의 온도를 낮추도록 하는 것을 특징 으로 하는 냉각 시스템 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전류 비교 단계에서의 판단 결과, 상기 측정된 전류가 상기 미리 설정된 전류보다 작은 경우, 냉매 가열 장치를 작동시켜 냉매의 온도를 높이는 제1 가열 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 가열 단계는,
    상기 측정된 전류와 상기 미리 설정된 전류의 차이에 대응되는 미리 설정된 냉매의 온도 변화만큼 가열장치가 작동되어 상기 냉매의 온도를 높이도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템 제어 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 전류 비교 단계에서의 판단 결과, 상기 측정된 전류가 상기 미리 설정된 전류와 같은 경우, 냉각 시스템을 그대로 유지하는 제1 유지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템 제어 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉매의 온도를 측정하는 온도 측정 단계;및
    상기 측정된 온도와 미리 설정된 온도를 비교하는 온도 비교 단계;
    상기 온도 비교 단계에서의 판단 결과, 상기 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 큰 경우, 냉동기를 작동시켜 냉매의 온도를 낮추는 제2 냉각 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 온도 측정 단계에서의 판단 결과, 상기 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 작은 경우, 가열장치를 작동시켜 냉매의 온도를 높이는 제2 냉동기 작동 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템 제어 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 온도 측정 단계에서의 판단 결과, 상기 측정된 온도가 미리 설정된 온도와 같은 경우, 냉각 시스템을 그대로 유지하는 제2 유지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템 제어 방법.
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