KR101090427B1 - Magnetic force measurement system - Google Patents

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박병준
한영희
정세용
이정필
박병철
한상철
김철희
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한국전력공사
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Abstract

자기력 측정 시스템이 개시된다. 자기력 측정 시스템은 자기장을 생성하는 자성체, 임계 온도 이하에서 자기장에 의한 초전도 특성을 갖는 초전도체, 초전도체를 냉각시키기 위해 냉각제를 저장하는 냉각제 저장부, 자성체와 연결되어 초전도 특성에 의한 하중을 측정하는 로드셀 및 자성체, 초전도체 및 냉각제 저장부를 수납하고, 내부를 관찰하도록 적어도 일부분이 투명한 챔버를 포함한다.A magnetic force measuring system is disclosed. The magnetic force measuring system includes a magnetic body generating a magnetic field, a superconductor having superconducting properties due to a magnetic field below a critical temperature, a coolant storage unit storing a coolant to cool the superconductor, a load cell connected to the magnetic body to measure a load due to the superconducting property, and It contains a magnetic body, a superconductor and a coolant reservoir, and includes a chamber at least partially transparent to observe the interior.

초전도체, 자기력측정, 로드셀 Superconductor, Magnetic Force Measurement, Load Cell

Description

자기력 측정 시스템{MAGNETIC FORCE MEASUREMENT SYSTEM}Magnetic force measuring system {MAGNETIC FORCE MEASUREMENT SYSTEM}

본 발명은 자기력 측정 시스템에 관한 것으로 특히, 신속하고 정확하게 자기력을 측정할 수 있는 자기력 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic force measuring system, and more particularly, to a magnetic force measuring system capable of measuring the magnetic force quickly and accurately.

초전도체가 임계 온도 이하에서 냉각되면 착자된 자석의 위치 변화에 따른 자기장의 변화에 의해 자기력이 변화된다. 자석으로부터 일정 거리에 이격된 초전도체가 냉각될 경우 초전도체는 자석의 위치 변화에 대응하는 자기 고정력을 발생시킨다. 또한, 초전도체만 냉각된 상태에서 자석이 근접할 경우 초전도체는 자기 반발력을 발생시킨다. 이러한 자기 고정력 또는 자기 반발력을 측정하는 방법으로 액체 질소를 이용하여 초전도체를 냉각하는 직접 냉각 방법이 이용된다.When the superconductor is cooled below the critical temperature, the magnetic force is changed by the change of the magnetic field according to the change in the position of the magnetized magnet. When the superconductor spaced a certain distance from the magnet is cooled, the superconductor generates a magnetic fixing force corresponding to the change in position of the magnet. In addition, the superconductor generates a magnetic repulsion force when the magnets are in close proximity while only the superconductor is cooled. As a method of measuring the magnetic fixation force or the magnetic repulsive force, a direct cooling method using liquid nitrogen to cool the superconductor is used.

그러나, 초전도체를 냉각하는 과정에서 액체 질소와 주변의 온도 차이로 인해 초전도체와 자석 사이에는 얼음이 생성되고, 얼음에 자기 고정력 또는 자기 반발력은 정확하게 측정되지 않는다.However, in the process of cooling the superconductor, ice is generated between the superconductor and the magnet due to the difference between the liquid nitrogen and the ambient temperature, and the magnetic fixation force or the magnetic repulsive force on the ice is not measured accurately.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자기력 측정시 온도 또는 습도에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있는 자기력 측정 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a magnetic force measurement system that can reduce noise due to temperature or humidity during magnetic force measurement.

상술된 과제를 해결하기 위하여, 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템은 자기장을 생성하는 자성체, 임계 온도 이하에서 상기 자기장에 의한 초전도 특성을 갖는 초전도체, 상기 초전도체를 냉각시키기 위해 냉각제를 저장하는 냉각제 저장부, 상기 자성체와 연결되어 상기 초전도 특성에 의한 하중을 측정하는 로드셀 및 상기 자성체, 상기 초전도체 및 상기 냉각제 저장부를 수납하고, 내부를 관찰하도록 적어도 일부분이 투명한 챔버를 포함한다.In order to solve the above problems, a magnetic force measuring system according to an embodiment of the present invention is a magnetic material for generating a magnetic field, a superconductor having superconductivity characteristics by the magnetic field below a critical temperature, a coolant for storing a coolant to cool the superconductor A storage unit includes a load cell connected to the magnetic body to measure a load due to the superconducting property, and a chamber at least partially transparent to accommodate the magnetic body, the superconductor and the coolant storage unit, and to observe the inside thereof.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 챔버는 상기 냉각제 저장부에 상기 냉각제를 공급하는 냉각제 공급관 및 상기 냉각제에 의한 상기 챔버 내부의 압력을 이용하여 수분을 외부로 방출하는 체크 밸브를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the chamber may include a coolant supply pipe for supplying the coolant to the coolant storage unit and a check valve for discharging moisture to the outside by using a pressure inside the chamber by the coolant. .

본 발명에 따른 자기력 측정 시스템은 질소 분위기 내에서 초전도체를 직접 냉각하여 자기력을 측정하므로, 자기력 측정 환경에서 온도 또는 습도에 의한 노이즈의 영향을 감소시키고, 초전도체에서의 자기력을 신속하게 측정할 수 있다. 또 한, 초전도체의 냉각시 얼음 생성을 방지하여 초전도체의 수명을 연장하고, 초전도체에서의 자기력을 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 투명한 챔버를 이용하여 오염물질로부터 자기력 측정 환경을 보호하고, 초전도체의 냉각시 발생하는 문제점을 쉽게 파악할 수 있다. 이에 따라, 냉각시 초전도체의 변화를 실시간으로 관측할 수 있고, 초전도체의 위치 변경이 용이하다.The magnetic force measuring system according to the present invention measures the magnetic force by directly cooling the superconductor in a nitrogen atmosphere, thereby reducing the influence of noise caused by temperature or humidity in the magnetic force measuring environment, and rapidly measuring the magnetic force in the superconductor. In addition, ice generation during cooling of the superconductor can be prevented to extend the life of the superconductor, and the magnetic force in the superconductor can be accurately measured. In addition, by using a transparent chamber to protect the magnetic force measurement environment from contaminants, it is easy to identify the problems occurring during the cooling of the superconductor. Accordingly, the change in the superconductor during cooling can be observed in real time, and the position of the superconductor can be easily changed.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 예시하고 상세한 설명에서 상세히 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 단어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The words used in the present application are merely used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. A singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명에 따른 자기력 측정 시스템의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of a magnetic force measuring system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and duplicated thereto. The description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a magnetic force measuring system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템은 자기장을 생성하는 자성체(110), 임계 온도 이하에서 자기장의 변화에 대응하여 자기력을 생성하는 초전도체(120), 초전도체(120)를 냉각시키기 위한 냉각제(133)를 저장하는 냉각제 저장부(130), 자기력에 의한 하중을 측정하는 로드셀(160) 및 자성체(110), 초전도체(120) 및 냉각제 저장부(130)를 수납하고, 적어도 일부분이 투명한 챔버(200)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템은 자성체(110)를 고정하는 자성체 고정지그(140), 자성체(110)의 위치를 변경시키는 작동기(150) 및 로드셀(160)과 연결되는 로드셀 연결지그(170)를 더 포함한다.As shown in FIG. 1, the magnetic force measuring system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a magnetic body 110 that generates a magnetic field, a superconductor 120 that generates a magnetic force in response to a change in the magnetic field below a critical temperature, and a superconductor ( The coolant storage unit 130 storing the coolant 133 for cooling the 120, the load cell 160 and the magnetic body 110, the superconductor 120 and the coolant storage unit 130 for measuring the load by the magnetic force is accommodated And at least a portion of the transparent chamber 200. In addition, the magnetic force measuring system according to an embodiment of the present invention is a magnetic body fixing jig 140 for fixing the magnetic body 110, an actuator 150 for changing the position of the magnetic body 110 and a load cell connected to the load cell 160 The jig 170 further includes.

자성체(110)는 자기장을 생성한다. 자성체(110)는 영구 자석 또는 전자석으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 자성체(110)가 전자석으로 이루어질 경우 상기 자성체(110)는 일정한 세기로 자기장을 생성한다.The magnetic body 110 generates a magnetic field. The magnetic body 110 may be made of a permanent magnet or an electromagnet. However, when the magnetic body 110 is made of an electromagnet, the magnetic body 110 generates a magnetic field with a constant intensity.

초전도체(120)는 임계 온도를 초과한 상태에서 자성체(110)의 자기장으로 인한 자기력선을 투과시킨다. 또한, 초전도체(120)는 임계 온도 이하로 냉각된 상태에서 자기력선을 차단하는 초전도 특성을 갖는다. 초전도체(120)의 초전도 특성은 자성체(110)의 자기장 변화에 대응하여 변화된다. 초전도체(120)의 초전도 특성은 자성체(110)와 초전도체(120) 사이의 자기력선의 고정 또는 반사에 의해 발생된다.The superconductor 120 transmits a line of magnetic force due to the magnetic field of the magnetic body 110 in a state where the critical temperature is exceeded. In addition, the superconductor 120 has a superconducting property to block the line of magnetic force in the state of being cooled below the critical temperature. The superconductivity of the superconductor 120 changes in response to the magnetic field change of the magnetic body 110. The superconductivity of the superconductor 120 is generated by the fixation or reflection of the lines of magnetic force between the magnetic body 110 and the superconductor 120.

초전도체(120)와 자성체(110)가 일정 거리로 이격된 상태에서 초전도체(120)가 임계 온도 이하로 냉각될 경우 초전도체(120)와 자성체(110) 사이에는 자기 고정력이 발생한다. 구체적으로, 초전도체(120)를 투과하는 자기력선은 초전도체(120)가 냉각될 때 초전도체(120) 내에 갇혀 자성체(110)와 초전도체(120) 사이의 거리를 유지시키는 자기력을 발생시킨다. 자기 고정력은 자성체(110)와 초전도체(120) 사이의 거리를 일정하게 유지시킨다. 이러한 자기 고정력은 자기장의 변화에 대응하여 본래의 상태로 되돌아가려는 성질을 갖는다. 예를 들어, 외력에 의해 자성체(110)와 초전도체(120) 사이의 거리가 단축되면, 자기장의 변화에 대응하여 자성체(110)와 초전도체(120) 사이에 자기 고정력이 작용한다. 자기 고정력은 외력에 의해 단축된 자성체(110)와 초전도체(120) 사이의 거리를 원 상태로 되돌리도록 작용한다.When the superconductor 120 is cooled below a critical temperature in a state where the superconductor 120 and the magnetic body 110 are separated by a predetermined distance, a magnetic fixing force is generated between the superconductor 120 and the magnetic body 110. Specifically, the magnetic force line passing through the superconductor 120 is trapped in the superconductor 120 when the superconductor 120 is cooled to generate a magnetic force that maintains the distance between the magnetic body 110 and the superconductor 120. The magnetic fixing force keeps the distance between the magnetic body 110 and the superconductor 120 constant. This magnetic fixing force has a property of returning to its original state in response to the change of the magnetic field. For example, when the distance between the magnetic body 110 and the superconductor 120 is shortened by an external force, a magnetic fixing force acts between the magnetic body 110 and the superconductor 120 in response to a change in the magnetic field. The magnetic fixing force acts to return the distance between the magnetic body 110 and the superconductor 120 shortened by the external force to its original state.

또한, 초전도체(120)가 임계 온도 이하로 냉각된 상태에서 초전도체(120)에 자성체(110)가 근접할 경우 초전도체(120)와 자성체(110) 사이에는 자기 반발력이 발생한다. 구체적으로, 임계 온도 이하로 냉각된 초전도체(120)는 자기력선을 차단 하여 자기력선이 자성체(110)를 향하도록 만든다. 초전도체(120)에 의해 차단된 자기력선은 자성체(110)와 초전도체(120) 사이에서 자기 반발력을 발생시킨다. 이러한 자기 반발력은 자성체(110)가 초전도체(120)로부터 적어도 일정 거리만큼 이격되도록 작용한다. 예를 들어, 외력에 의해 초전도체(120)로 자성체(110)가 근접하면, 자기장의 변화에 대응하여 자성체(110)와 초전도체(120) 사이에 자기 반발력이 작용하여 자성체(110)가 초전도체(120)로부터 밀려난다.In addition, when the magnetic conductor 110 is close to the superconductor 120 while the superconductor 120 is cooled below a critical temperature, a magnetic repulsion force is generated between the superconductor 120 and the magnetic body 110. In detail, the superconductor 120 cooled below the critical temperature blocks the magnetic force lines so that the magnetic force lines face the magnetic body 110. The magnetic field lines blocked by the superconductor 120 generate magnetic repulsion between the magnetic body 110 and the superconductor 120. The magnetic repulsive force acts to cause the magnetic body 110 to be spaced apart from the superconductor 120 by at least a certain distance. For example, when the magnetic body 110 approaches the superconductor 120 by an external force, the magnetic repulsive force acts between the magnetic body 110 and the superconductor 120 in response to the change in the magnetic field, and the magnetic body 110 is the superconductor 120. Pushed away).

냉각제 저장부(130)는 초전도체(120)를 냉각시키는 냉각제(133)를 저장한다. 또한, 냉각제 저장부(130)는 초전도체(120)를 지지하고, 냉각제(133)를 이용하여 초전도체(120)를 냉각시킨다. 여기서, 냉각제(133)는 액체 질소를 포함한다. 냉각제 저장부(130)는 초전도체(120)를 고정하기 위한 초전도체 고정 볼트(135)를 더 포함한다.The coolant storage unit 130 stores the coolant 133 for cooling the superconductor 120. In addition, the coolant storage unit 130 supports the superconductor 120 and cools the superconductor 120 using the coolant 133. Here, the coolant 133 contains liquid nitrogen. The coolant storage unit 130 further includes a superconductor fixing bolt 135 for fixing the superconductor 120.

자성체 고정지그(140)는 자성체(110)와 결합하여 자성체(110)를 고정한다.The magnetic body fixing jig 140 is coupled to the magnetic body 110 to fix the magnetic body 110.

작동기(150)는 자성체(110)와 연결되어 자성체(110)의 위치를 변경시키거나, 자성체(110)에 진동을 가한다. 작동기(150)는 상하 및 좌우로 자성체(110)의 위치를 변경할 수 있다. 작동기(150)는 자성체(110)의 위치를 변화시켜 자성체(110)와 초전도체(120) 사이의 자기장을 변화시킨다.The actuator 150 is connected to the magnetic body 110 to change the position of the magnetic body 110 or to apply vibration to the magnetic body 110. The actuator 150 may change the position of the magnetic body 110 vertically and horizontally. The actuator 150 changes the position of the magnetic body 110 to change the magnetic field between the magnetic body 110 and the superconductor 120.

로드셀(160)은 작동기(150)와 연결되고, 외력에 의한 하중을 측정한다. 로드셀(160)은 자성체(110)의 위치 변화 또는 자성체(110)의 진동 발생시 하중을 측정하여 자기 고정력 또는 자기 반발력을 측정할 수 있다. 일 예로, 초전도체(120)와 자성체(110)를 일정 거리로 이격시킨 후 초전도체(120)를 냉각시키고, 작동기(150) 를 이용하여 자성체(110)의 위치를 상하로 변화시켜 자기 고정력을 발생시킨다. 로드셀(160)은 자기 고정력에 의한 자성체(110) 및 작동기(150)의 하중을 측정함으로써 자기 고정력을 측정한다. 다른 예로, 초전도체(120)를 냉각시킨 후 작동기(150)를 이용하여 자성체(110)를 초전도체(120)에 근접시켜 자기 반발력을 발생시킨다. 로드셀(160)은 자기 반발력에 의한 자성체(110) 및 작동기(150)의 하중을 측정함으로써 자기 반발력을 측정한다.The load cell 160 is connected to the actuator 150 and measures the load by the external force. The load cell 160 may measure a magnetic fixation force or a magnetic repulsive force by measuring a load when the position change of the magnetic body 110 or the vibration of the magnetic body 110 occurs. For example, after separating the superconductor 120 and the magnetic body 110 by a predetermined distance, the superconductor 120 is cooled, and the position of the magnetic body 110 is changed up and down using the actuator 150 to generate a magnetic fixing force. . The load cell 160 measures the magnetic holding force by measuring the load of the magnetic body 110 and the actuator 150 by the magnetic fixing force. As another example, after the superconductor 120 is cooled, the magnetic body 110 is approached to the superconductor 120 using the actuator 150 to generate magnetic repulsive force. The load cell 160 measures the magnetic repulsive force by measuring the load of the magnetic body 110 and the actuator 150 by the magnetic repulsive force.

로드셀 연결지그(170)는 로드셀(160)과 자성체 고정지그(140) 사이에 배치되어 로드셀(160)과 자성체 고정지그(140)를 연결한다. 로드셀 연결지그(170)는 자기 고정력 또는 자기 반발력에 의한 하중을 로드셀(160)에 전달한다. 로드셀 연결지그(170)는 자성체 고정지그(140)와 일체로 이루어질 수도 있다.The load cell connecting jig 170 is disposed between the load cell 160 and the magnetic fixing jig 140 to connect the load cell 160 and the magnetic fixing jig 140. The load cell connecting jig 170 transmits the load by the magnetic fixing force or the magnetic repulsive force to the load cell 160. The load cell connecting jig 170 may be formed integrally with the magnetic fixing jig 140.

챔버(200)는 자성체(110), 자성체 고정지그(140), 초전도체(120), 냉각제 저장부(130), 및 로드셀 연결지그(170)를 수납한다. 챔버(200)는 액체 질소인 냉각제(133)를 이용하여 내부를 질소 분위기로 유지한다. 챔버(200)는 질소 분위기를 유지하여 내부의 수분을 외부로 배출한다. 이에 따라, 내부에 수분이 제거된 챔버(200)는 얼음 생성을 방지하여 정확한 자기력 측정 환경을 제공한다.The chamber 200 accommodates the magnetic body 110, the magnetic fixing jig 140, the superconductor 120, the coolant storage unit 130, and the load cell connecting jig 170. The chamber 200 maintains the interior in a nitrogen atmosphere using the coolant 133 that is liquid nitrogen. The chamber 200 maintains a nitrogen atmosphere to discharge moisture therein. Accordingly, the chamber 200 in which moisture is removed therein prevents ice generation, thereby providing an accurate magnetic force measurement environment.

챔버(200)는 내부를 관찰할 수 있도록 투명한 물질로 이루어진다. 예를 들어, 챔버(200)는 전체가 유리, 쿼츠(quartz), 고분자 및 섬유강화플라스틱 중 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다.The chamber 200 is made of a transparent material to observe the inside. For example, the chamber 200 may be entirely made of at least one material of glass, quartz, polymer, and fiber reinforced plastic.

챔버(200)는 시편 및 부속품이 왕래하는 출입포트(210), 챔버(200)의 내부에서 시편 및 부속품을 조작하기 위한 글로브(220), 냉각제 저장부(130)에 냉각 제(133)를 공급하는 냉각제 투입관(230) 및 챔버(200)의 압력에 따라 기체를 외부로 배출하는 체크 밸브(240)를 포함한다.The chamber 200 supplies the coolant 133 to the access port 210 through which the specimen and accessories pass, the glove 220 for manipulating the specimen and the accessories in the chamber 200, and the coolant storage unit 130. It includes a check valve 240 for discharging the gas to the outside according to the pressure of the coolant input pipe 230 and the chamber 200.

출입포트(210)는 챔버(200)의 일측면에 형성되고, 시편 및 부속품이 출입하는 통로를 제공한다.The access port 210 is formed on one side of the chamber 200, and provides a passage through which the specimen and the accessory enter and exit.

글로브(220)는 챔버(200)의 일측면에 형성되고, 챔버(200)의 내부에서 초전도체(120), 자성체(110), 냉각제 저장부(130) 및 냉각제 투입관(230) 등을 조작한다. 글로브(220)는 냉각제(133)에 대한 내구성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 글로브(220)는 챔버(200) 내의 시편 및 부속품을 조작하여 자기력 측정 환경의 오염을 감소시킨다.The glove 220 is formed on one side of the chamber 200, and manipulates the superconductor 120, the magnetic body 110, the coolant storage unit 130, and the coolant inlet tube 230 in the chamber 200. . The glove 220 may be made of a material having durability against the coolant 133. The glove 220 manipulates specimens and accessories in the chamber 200 to reduce contamination of the magnetic force measurement environment.

냉각제 투입관(230)은 냉각제(133)에 대해 내구성을 갖는 물질로 이루어져서 관 형태로 형성된다. 예를 들어, 냉각제 투입관(230)은 스테인리스스틸(SUS)로 이루어진다. 냉각제 투입관(230)은 일측 단부가 냉각제 저장부(130)에 연결되고, 타측 단부가 챔버(200)의 외부에 배치된다. 냉각제 투입관(230)은 외부로부터 액체 질소인 냉각제를 공급받아 냉각제 저장부(130)에 냉각제를 제공한다.The coolant input pipe 230 is formed of a material having durability with respect to the coolant 133 and is formed in a tube shape. For example, the coolant input pipe 230 is made of stainless steel (SUS). One end of the coolant input pipe 230 is connected to the coolant storage unit 130, and the other end of the coolant input pipe 230 is disposed outside the chamber 200. The coolant inlet tube 230 receives a coolant, which is liquid nitrogen, from the outside to provide a coolant to the coolant storage unit 130.

체크 밸브(240)는 냉각제가 공급되어 챔버(200) 내부에 질소가 일정 수준 이상 유지되면 수분을 포함하는 기체를 외부로 배출한다. 이때, 체크 밸브(240)는 챔버(200) 내부의 압력 변화에 의해 기체를 배출할 수 있다.When the check valve 240 is supplied with a coolant to maintain nitrogen in the chamber 200 or more, the check valve 240 discharges gas containing moisture to the outside. In this case, the check valve 240 may discharge the gas by the pressure change in the chamber 200.

본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템은 질소 분위기 내에서 초전도체(120)를 직접 냉각하여 자기력을 측정하므로, 자기력 측정 환경에서 온도 또는 습도에 의한 노이즈의 영향을 감소시키고, 초전도체(120)에서의 자기력을 신속 하게 측정할 수 있다. 또한, 초전도체(120)의 냉각시 얼음 생성을 방지하여 초전도체(120)의 수명을 연장하고, 초전도체(120)에서의 자기력을 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 투명한 챔버(200)를 이용하여 오염물질로부터 자기력 측정 환경을 보호하고, 초전도체(120)의 냉각시 발생하는 문제점을 쉽게 파악할 수 있다. 이에 따라, 냉각시 초전도체(120)의 변화를 실시간으로 관측할 수 있고, 초전도체(120)의 위치 변경이 용이하다.The magnetic force measuring system according to an embodiment of the present invention measures the magnetic force by directly cooling the superconductor 120 in a nitrogen atmosphere, thereby reducing the influence of noise due to temperature or humidity in the magnetic force measurement environment, and in the superconductor 120 The magnetic force of the can be measured quickly. In addition, it is possible to extend the life of the superconductor 120 by preventing ice generation during cooling of the superconductor 120, and to accurately measure the magnetic force in the superconductor 120. In addition, the transparent chamber 200 may be used to protect the magnetic force measurement environment from contaminants, and to easily identify a problem occurring when the superconductor 120 is cooled. Accordingly, the change in the superconductor 120 during cooling can be observed in real time, and the position of the superconductor 120 can be easily changed.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템을 나타내는 도면이다. 여기서는, 도 1에 도시된 자기력 측정 시스템과 동일한 구성요소에 대한 중복되는 설명을 생략하거나 간략하게 서술한다.2 is a view showing a magnetic force measuring system according to another embodiment of the present invention. Here, duplicate descriptions of the same components as those of the magnetic force measuring system shown in FIG. 1 will be omitted or briefly described.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템은 자기장을 생성하는 자성체(110), 자기장의 변화에 대응하여 자기력을 생성하는 초전도체(120), 초전도체(120)를 냉각시키기 위한 냉각제를 저장하는 냉각제 저장부(130), 자기력에 의한 하중을 측정하는 로드셀(160) 및 자성체(110), 초전도체(120) 및 냉각제 저장부(130)를 수납하고, 적어도 일부분이 투명한 챔버(200)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템은 자성체(110)를 고정하는 자성체 고정지그(140), 자성체(110)의 위치를 변경시키는 작동기(150) 및 로드셀(160)과 연결되는 로드셀 연결지그(170)를 더 포함한다.As shown in FIG. 2, the magnetic force measuring system according to another exemplary embodiment of the present invention cools the magnetic body 110 generating the magnetic field, the superconductor 120 and the superconductor 120 generating the magnetic force in response to the change of the magnetic field. A chamber for storing a coolant storage unit 130, a load cell 160 and a magnetic body 110, the superconductor 120 and the coolant storage unit 130 for measuring the load by the magnetic force, at least a portion is a transparent chamber 200. In addition, the magnetic force measuring system according to an embodiment of the present invention is a magnetic body fixing jig 140 for fixing the magnetic body 110, an actuator 150 for changing the position of the magnetic body 110 and a load cell connected to the load cell 160 The jig 170 further includes.

챔버(200)는 자성체(110), 자성체 고정지그(140), 초전도체(120), 냉각제 저장부(130), 및 로드셀 연결지그(170)를 수납한다. 챔버(200)는 액체 질소인 냉각제 를 이용하여 내부를 질소 분위기로 유지한다. 챔버(200)는 질소 분위기를 유지하여 내부의 수분을 외부로 배출한다. 이에 따라, 내부에 수분이 제거된 챔버(200)는 얼음 생성을 방지하여 정확한 자기력 측정 환경을 제공한다.The chamber 200 accommodates the magnetic body 110, the magnetic fixing jig 140, the superconductor 120, the coolant storage unit 130, and the load cell connecting jig 170. The chamber 200 maintains the interior in a nitrogen atmosphere using a coolant that is liquid nitrogen. The chamber 200 maintains a nitrogen atmosphere to discharge moisture therein. Accordingly, the chamber 200 in which moisture is removed therein prevents ice generation, thereby providing an accurate magnetic force measurement environment.

챔버(200)는 시편 및 부속품이 왕래하는 출입포트(210), 챔버(200)의 내부에서 시편 및 부속품을 조작하기 위한 글로브(220), 냉각제 저장부(130)에 냉각제를 공급하는 냉각제 투입관(230), 챔버(200)의 압력에 따라 기체를 외부로 배출하는 체크 밸브(240) 및 챔버(200)의 내부를 관측하기 위한 윈도우(250)를 포함한다.The chamber 200 includes an access port 210 through which the specimen and accessories pass, a glove 220 for manipulating the specimen and accessories in the chamber 200, and a coolant input pipe for supplying a coolant to the coolant storage unit 130. 230, a check valve 240 for discharging gas to the outside according to the pressure of the chamber 200, and a window 250 for observing the inside of the chamber 200.

챔버(200)는 냉각제에 의한 온도 저하에 대한 내열성을 갖는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 챔버(200)는 액체 질소에 의한 초저온의 영향이 로드셀(160)에 미치지 않도록 스테인리스스틸(SUS) 등으로 이루어질 수 있다.The chamber 200 is made of a material having heat resistance against temperature drop by the coolant. For example, the chamber 200 may be made of stainless steel (SUS) or the like so that the effect of the ultra low temperature by liquid nitrogen does not reach the load cell 160.

윈도우(250)는 챔버(200)의 일 측면에 투명하고 냉각제에 대한 내열성을 갖는 물질로 형성된다. 예를 들어, 윈도우(250)는 유리, 쿼츠, 고분자 및 섬유강화플라스틱 중 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 윈도우(250)는 사용자가 챔버(200)의 내부를 쉽게 관측할 수 있는 면적으로 형성된다. 예를 들어, 윈도우(250)는 자기력 측정을 쉽게 진행하기 위해 소정의 면적으로 글로브(220)가 배치된 챔버(200)의 일 측면에 형성될 수 있다.The window 250 is formed of a material transparent to one side of the chamber 200 and having a heat resistance to the coolant. For example, the window 250 may be made of at least one material of glass, quartz, polymer, and fiber reinforced plastic. In this case, the window 250 is formed with an area where the user can easily observe the inside of the chamber 200. For example, the window 250 may be formed at one side of the chamber 200 in which the glove 220 is disposed in a predetermined area to facilitate the magnetic force measurement.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템은 열의 전도를 차단하는 물질로 이루어져 윈도우(250)를 포함하는 챔버(200)를 구비함으로써, 로드셀(160)로의 열 전도를 방지하고, 쉽게 내부를 관측할 수 있다.The magnetic force measuring system according to another embodiment of the present invention includes a chamber 200 including a window 250 made of a material that blocks heat conduction, thereby preventing heat conduction to the load cell 160 and easily observing the inside. can do.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템에서 측정된 자기력을 나타내는 그래프이다. 도 3에서 가로축은 작동기에 의해 위치가 변경된 로드셀의 이동 거리를 나타내고, 세로축은 로드셀에서 측정된 하중을 나타낸다.3 is a graph showing the magnetic force measured in the magnetic force measurement system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, the horizontal axis represents the moving distance of the load cell whose position is changed by the actuator, and the vertical axis represents the load measured in the load cell.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템은 초전도체의 특성을 확인하기 위해 초전도체와 자성체 사이의 자기력을 측정한다. 여기서, 자기력은 작동기에 의해 변경되는 로드셀의 변위로 로드셀에서 측정되는 하중을 나눈 값으로 정의될 수 있다.As shown in FIG. 3, the magnetic force measuring system according to an exemplary embodiment of the present invention measures a magnetic force between the superconductor and the magnetic material to check the characteristics of the superconductor. Here, the magnetic force may be defined as a value obtained by dividing the load measured in the load cell by the displacement of the load cell changed by the actuator.

작동기는 상하로 로드셀의 변위를 변경하여 로드셀과 연결된 자성체의 위치를 변경하고, 자기장을 변화시킨다. 자기장의 변화에 따라 초전도체와 자성체 사이에는 자기 고정력이 발생한다. 자기 고정력의 발생으로 인해 자성체와 연결된 로드셀은 자기 고정력에 대응하는 하중을 측정한다. 도 3에서 측정값(300)은 로드셀 및 자성체가 기준 위치인 약 -30mm에서 상하로 이동한 후 기준 위치로 돌아갈 때 로드셀에서 측정된 하중을 나타낸다. 여기서, 자기 고정력은 로드셀에서 측정된 하중을 로드셀의 변위로 나눈 값으로 정의된다.The actuator changes the displacement of the load cell up and down to change the position of the magnetic material connected to the load cell and to change the magnetic field. As the magnetic field changes, a magnetic fixing force is generated between the superconductor and the magnetic body. Due to the generation of the magnetic holding force, the load cell connected to the magnetic body measures the load corresponding to the magnetic holding force. In FIG. 3, the measured value 300 represents a load measured in the load cell when the load cell and the magnetic material move up and down at a reference position of about −30 mm and then return to the reference position. Here, the magnetic fixing force is defined as a value obtained by dividing the load measured in the load cell by the displacement of the load cell.

측정값(300)에서 로드셀 및 자성체가 동일한 지점임에도 불구하고 서로 다른 하중이 측정된다. 이는, 초전도체의 특성에 의해 로드셀 및 자성체의 이동 방향에 따라 서로 다른 자기 고정력이 발생되는 것을 나타낸다. 초전도체의 특성이 우수하면 측정값(300)은 하나의 라인을 보일 수도 있다.Although the load cell and the magnetic body are the same point in the measured value 300, different loads are measured. This indicates that different magnetic fixing forces are generated depending on the direction of movement of the load cell and the magnetic body due to the characteristics of the superconductor. If the characteristics of the superconductor are excellent, the measured value 300 may show one line.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a magnetic force measuring system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템을 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a magnetic force measuring system according to another embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기력 측정 시스템에서 측정된 자기력을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the magnetic force measured in the magnetic force measurement system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110: 자성체 120: 초전도체110: magnetic material 120: superconductor

130: 냉각제 저장부 160: 로드셀130: coolant storage unit 160: load cell

200: 챔버200: chamber

Claims (10)

자기장을 생성하는 자성체;Magnetic material generating magnetic fields; 임계 온도 이하에서 상기 자기장에 의한 초전도 특성을 갖는 초전도체;A superconductor having superconductivity due to the magnetic field below a critical temperature; 상기 초전도체를 냉각시키기 위해 냉각제를 저장하는 냉각제 저장부;A coolant storage unit storing a coolant to cool the superconductor; 상기 자성체와 연결되어 상기 초전도 특성에 의한 하중을 측정하는 로드셀; 및A load cell connected to the magnetic material to measure a load due to the superconducting property; And 상기 자성체, 상기 초전도체 및 상기 냉각제 저장부를 수납하고, 내부를 관찰하도록 적어도 일부분이 투명한 챔버를 포함하되,A chamber containing the magnetic material, the superconductor and the coolant reservoir and at least partially transparent to observe the interior; 상기 챔버는The chamber is 상기 냉각제 저장부에 상기 냉각제를 공급하는 냉각제 투입관; 및A coolant input pipe for supplying the coolant to the coolant storage unit; And 상기 냉각제에 의한 상기 챔버 내부의 압력을 이용하여 수분을 외부로 방출하는 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.And a check valve for releasing moisture to the outside by using the pressure inside the chamber by the coolant. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 냉각제 저장부는 상기 초전도체를 수납하여 고정하는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.The coolant storage unit is a magnetic force measuring system, characterized in that for receiving and fixing the superconductor. 삭제delete 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 챔버는The chamber is 상기 초전도체의 출입 통로를 제공하는 출입 포트; 및An access port providing an access passage of the superconductor; And 상기 챔버 내에서 초전도체를 조작하는 글로브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.And a glove for manipulating the superconductor in the chamber. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 자성체를 고정하는 자성체 고정 지그;A magnetic body fixing jig for fixing the magnetic body; 상기 로드셀과 상기 자성체 고정 지그를 연결하는 로드셀 연결 지그; 및A load cell connecting jig connecting the load cell and the magnetic body fixing jig; And 상기 로드셀에 연결되어 상기 로드셀 및 상기 자성체의 위치를 변화시키는 작동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.And an actuator connected to the load cell to change positions of the load cell and the magnetic material. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 자성체 고정 지그 및 상기 로드셀 연결 지그는 일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.The magnetic force fixing jig and the load cell connecting jig is formed in one piece. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 챔버는 유리, 쿼츠, 고분자, 섬유강화플라스틱 중 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.The chamber is a magnetic force measuring system, characterized in that made of at least one of glass, quartz, polymer, fiber-reinforced plastic. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 챔버는 투명한 윈도우를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.And the chamber further comprises a transparent window. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 윈도우는 유리, 쿼츠, 고분자, 섬유강화플라스틱 중 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.The window is magnetic force measuring system, characterized in that made of at least one of glass, quartz, polymer, fiber-reinforced plastic. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 로드셀은 상기 자성체와 상기 초전도체 사이의 자기력선 고정에 의해 자기 고정력을 측정하고, 상기 자성체와 상기 초전도체 사이의 자기력선 반발에 의해 자기 반발력을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기력 측정 시스템.The load cell measures a magnetic fixing force by fixing a magnetic force line between the magnetic body and the superconductor, and measures a magnetic repulsive force by magnetic force line repulsion between the magnetic body and the superconductor.
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