KR101104234B1 - 초전도 한류기 내부 온도 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

액체 질소의 온도를 안정적으로 유지하여 안정적으로 초전도 한류기의 동작을 제어하는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치에서는 냉동기의 온도 및 전도 냉각 구리 밴드의 온도를 측정하고, 이에 따라서 안전 밸브의 개폐를 제어하여, 압력 조절에 의해 액체 질소의 온도 상승을 억제한다.

Description

초전도 한류기 내부 온도 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATURE INSIDE OF SUPERCONDUCTING FAULT CURRENT LIMITER}

본 발명은, 고장전류 제어에 의한 계통안정화 목적으로 개발된 초전도 한류기의 운용에 있어서, 초전도 한류기의 내부 온도를 제어하며, 특히 정전 등의 비상시에 있어서의 초전도 한류기 내부의 온도를 제어하는 기술에 관한 것이다.

현재의 전력 제어 관련 기술에서는, 고장전류에 대한 제어를 하여, 계통 안정화를 달성하기 위한 목적으로 다양한 전력 관련 업체에서 초전도 한류기(SFCL, SUPERCONDUCTING FAULT CURRENT LIMITER)를 개발하여 실계통 운용을 위한 연구를 계속하고 있다.

현재 수행된 초전도 한류기의 실험 결과에서, 정상 상태의 운전에는 문제가 없으나, 예기치 않은 정전 상황 시 문제점이 지적되어왔다. 초전도 한류기 냉각 장치에 기계적인 안정 장치가 있음에도 불구하고, 문제가 발생하였을 때 정상 통전이 불가능할 뿐 아니라 정전 복구 후 정상상태로의 복귀에도 상당한 시간이 소요되어 이에 대처할 수 있는 기술이 필요하게 된다.

종래에 제시된 초전도 한류기에 대한 냉각장치는, 액체 질소 용기와 냉동기 및 콤프레서 등으로 구성되었다. 액체 질소는 기화 온도가 약 77K(대기압 하)이다. 따라서, 질소를 한류기의 질소 용기에 액체 상태로 보관 및 유지하기 위해서는 외부로부터의 열유입을 차단할 수 있는 극저온 용기가 필요하게 된다.

이에 더불어, 한류기 운용 중 발생할 수 있는 통전에 의한 줄열 및 외부로부터의 전도열과 복사열의 존재에 따라서, 온도 상승을 제거하기 위한 냉동기가 부가적으로 요구된다. 초전도 한류기에 고장 전류가 유입되면, 초전도체의 QUENCH(켄치) 현상에 의하여 저항이 발생하고, 이 때문에 최대한 단시간 내에 정상 상태로 복귀하기 위한 목적으로 보통은 액체 질소 용기 내부에 임의의 기체를 채워 수 기압을 유지하도록 내부 압력을 조정한다.

이렇게 되면, 액체 질소의 온도는 상승하게 되어, 냉동기를 통해 인위적으로 온도를 낮춰 과냉(sub-cooled) 상태로 운용하게 된다. 그러나 만약 전류 등의 고장으로 인하여 냉동기의 운전 상태에 문제가 발생하는 경우, 질소의 온도가 일정하지 않아 불안정하게 되면 초전도체의 임계 전류 값에도 변화가 생겨 전류 제한 동작에 심각한 영향을 미치는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 초전도 한류기 냉각 장치에서 정전 등의 문제 발생 시에도 정상 운전이 가능한 한편, 최단 시간 내에 정상 상태로 복귀할 수 있는 냉각 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. 이에 따라서, 이미 개발된 초전도 한류기의 실계통 운전을 안정적으로 실시할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기 언급한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치는, 초전도 소자의 온도를 변화시키는 냉매의 온도를 낮추기 위해 설치된 냉동기의 온도를 측정하는 제1 온도 센서; 초전도 한류기의 액체질소 용기 내부에 설치된 전도 냉각 구리 밴드의 온도를 측정하는 제2 온도 센서; 액체질소 용기 내부의 가스를 방출하는 안전 밸브; 및 제1 및 제2 온도 센서에서 측정한 온도 정보 및 초전도 한류기의 정전 여부에 근거하여, 안정 밸브의 개폐 및 상기 액체질소 용기 내부에 대한 가스 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제어부는, 초전도 한류기가 정전 시, 제2 온도센서에서 측정한 온도, 즉 전도 냉각 구리 밴드의 온도가 제1 온도센서에서 측정한 온도, 즉 냉동기의 온도를 초과하는 순간 안전 밸브를 개방하도록 제어 명령을 생성한다.

안전 밸브가 개방되어 순간적으로 질소 가스가 빠져 나가고, 초전도 한류기의 정전이 복귀되어 정산 운전 상태로 변환한 상태에서, 제1 온도센서에서 측정한 온도가 제2 온도센서에서 측정한 온도를 초과하게 되면, 제어부는 안전 밸브를 닫도록 하는 제어 명령을 생성하게 된다.

제어부는 안전 밸브가 닫히고 나면, 액체질소 용기 내부의 기압을 소정 범위(예를 들어 3기압)로 조절하기 위해서 액체질소 용기 내부에 기체 가스를 공급하도록 하는 제어 명령을 생성할 수 있다.

안전 밸브는, 액체질소 용기의 상부 측벽에 형성된 관통공에 설치되어 있을 것이며, 제1 온도 센서는 냉동기 중 특히 냉동기에 설치된 콜드 헤드(Cold Head)의 온도를 측정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 방법은, 제1 온도센서가 초전도 소자의 온도를 변화시키는 냉매의 온도를 낮추기 위해 설치된 냉동기의 온도를 측정하는 단계; 제2 온도센서가 초전도 한류기의 액체질소 용기 내부에 설치된 전도 냉각 구리 밴드의 온도를 측정하는 단계; 제어부가 제1 및 제2 온도 센서에서 측정한 온도 정보 및 초전도 한류기의 정전 여부에 근거하여, 안전 밸브의 개폐 및 액체질소 용기 내부에 대한 가스 공급을 제어하는 단계; 및 안전 밸브가 제어부의 제어에 근거하여 액체질소 용기 내부의 가스를 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제어하는 단계는, 초전도 한류기의 정전 시, 제2 온도센서에서 측정한 온도가 제1 온도센서에서 측정한 온도를 초과할 때 안전 밸브를 개방하도록 제어하는 단계이다.

제어하는 단계는, 제어부에 의해 안전 밸브가 개방되어 있고, 초전도 한류기의 정전이 복구되어 정상 운전 상태로 변환된 경우, 제1 온도센서에서 측정한 온도가 제2 온도센서에서 측정한 온도를 초과할 때 안전 밸브를 닫도록 제어한다.

안전 밸브가 닫히고 나면, 제어하는 단계는 액체 질소 용기 내부의 기압을 소정 범위로 유지하기 위하여 기체가스를 공급하도록 제어하는 단계를 포함하게 된다.

본 발명에 의하면, 간단한 안전 밸브의 설치와 가스량 제어만으로, 초전도 한류기의 내부 온도를 효과적으로 조절할 수 있다. 이에 따라서, 종래의 냉동기의 구동을 제어하는 방식에 비하여, 전력 등 에너지를 절약할 수 있고, 제어 방식에 있어서 매우 간단한 효과가 있다. 또한 냉동기 등의 정전에 상관없이 별도로 초전도 한류기의 온도를 제어할 수 있기 때문에, 동작에 있어서의 안정성을 확보할 수 있는 효과 역시 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 2 및 3은 안전 밸브의 작동점을 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 4 및 5는 초전도 한류기의 정전 시 냉동기 및 액체 질소의 각 부분의 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 6 및 7은 기존의 초전도 한류기와 본 발명의 효과를 대비한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 방법의 플로우차트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치 및 방법에 대하여 설명하기로 한다. 이하의 설명에서, 동일한 참조부호는 동일한 구성을 의미할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치의 구성을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치는, 제1 온도센서(100), 제2 온도센서(110), 안전밸브(200) 및 제어부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 온도센서(100)는, 냉동기(400)에 설치되어 있다. 냉동기(400)는, 초전도 한류기에서, 초전도 소자(720)의 온도를 변화할 수 있는 냉매의 온도를 낮추기 위해 설치된 장치이다.

냉동기(400)는, 상기 언급한 바와 같이 초전도 한류기에 고장 전류가 유입되면, 초전도체의 켄치(QUENCH) 현상에 의하여 저항이 발생하고, 이로부터 최대한 단시간 내에 다시 정상 상태로 복귀하기 위한 목적으로 보통 액체 질소 용기(700)의 내부에 임의의 기체를 채워 소정 기압(예를 들어 3대기압)을 유지하도록 내부 압력을 조정하게 된다.

이러한 조건 하에서 액체질소의 온도는 계속 상승하게 되어, 냉동기(400)를 통하여 인위적으로 온도를 낮춰서 포화 냉각 상태를 운용하게 된다. 이 때, 냉동기(400)의 운전 상태에 정전 등의 문제가 발생하여, 냉동기(400)가 제대로 작동하지 않을 때에는, 액체 질소의 온도가 일정하지 않고 불안정하게 변화하면 초전도체의 임계전류 값에도 변화가 생겨서, 전류 제한 동작 등에 심각한 영향을 미치게 되는 것이다.

냉동기(400)에는 냉매를 냉각시키기 위하여 열을 낮추는 설비가 설치되어 있으며, 이를 위하여 콜드 헤드(410)를 포함한 복수의 구성이 설치되어 있다.

제1 온도센서(100)는, 냉동기(400)의 온도 정보를 제어부(300)에 송신하며, 바람직하게는 냉동기(400)에 설치된 콜드 헤드(410)에 설치되어 콜드 헤드(410)의 온도 정보를 제어부(300)에 송신할 수 있다.

기본적으로, 냉동기(400) 및 구리 밴드(710)의 온도는 통상 65K(절대온도) 내지는 76.5K의 온도로 유지되기 때문에, 제1 및 제2 온도 센서(100, 110) 역시 상기의 온도 범위에서 온도를 측정할 수 있는 온도 센서여야 할 것이다.

제2 온도센서(110)는 전도 냉각 구리 밴드(710)에 설치되어 구리 밴드(710)의 온도를 측정하게 된다. 전도 냉각 구리 밴드(710)는, 액체질소 용기(700) 측벽에 설치되어 있으며, 냉매인 액체 질소의 온도를 낮추는 기능을 수행한다.

즉, 구리 밴드(710)는 냉동기와 전기 및 열적으로 연결되어, 냉동기의 낮은 온도를 액체질소 용기(700) 내부에 전달하여, 냉매의 온도를 낮추는 것이다.

제2 온도센서(110)는 구리밴드(710)에 연결되어 구리 밴드(710)의 온도를 측정하게 된다. 즉, 액체질소 용기(700) 내부에서 냉매의 온도를 측정하는 기능을 수행하는 것이다.

안전밸브(200)는, 액체질소 용기(700) 내부의 가스를 순간적으로 빠르게 방출하는 기능을 수행한다. 이를 위하여, 안전 밸브(200)는 액체질소 용기(700)의 상부 측벽에 형성된 관통공에 설치되어 있을 수 있다.

액체 질소의 온도가 상승하게 되면, 기화된 가스가 액체질소 용기(700)의 내부에 축적되면서, 압력이 상승하게 된다. 압력이 상승하게 되면, 액체 질소 등의 온도가 상승하게 될 것이며, 이를 위하여 안전 밸브(200)는 온도를 빠르게 낮추기 위해 빠른 속도로 수 초 안에 기체를 외부로 방출할 수 있는 기능을 수행하는 것이다.

따라서 안전밸브(200)는 제어부(300)의 제어에 따라서 수초간 개방되어 액체질소 용기(700) 내부의 가스를 방출하고 닫히는 기능을 수행하게 된다.

제어부(300)는, 안전밸브(200)의 개폐를 제어하고, 액체질소 용기(700) 내부에 대한 가스 공급을 제어하는 기능을 수행한다.

제어부(300)는 상기의 제어 기능을 수행함에 있어서, 제1 및 제2 온도 센서(100, 110)에서 측정한 온도 정보 및 초전도 한류기의 정전 여부에 따라 제어 기능을 수행하게 된다.

자세하게는, 제어부(300)는 초전도 한류기가 정전이 되면, 즉 냉동기(400)의 작동이 정상 상태에서 벗어난 정전 등의 이상 작동 상태가 되면, 제1 및 제2 온도센서(100, 110)에서 측정하는 냉동기(400)의 콜드 헤드(410)의 온도 및 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도 정보를 수신하여 비교하게 된다.

만약, 정전 상태에서 제2 온도센서(110)에서 측정하는 구리 밴드(710)의 온도가 제1 온도센서(100)에서 측정하는 냉동기(400)의 온도를 초과하는 때라면, 액체 질소의 온도가 매우 상승하게 되는 것이므로, 안전밸브(200)를 개방하는 제어명령을 생성하게 된다.

액체질소의 온도를 제어하지 않는 경우 정전 등에 의하여 액체질소의 온도는 87K를 초과하는 정도까지 상승하기 때문에, 이러한 경우 상기 언급한 바와 같이 초전도 한류기의 동작이 비정상적으로 될 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 안전 밸브(200)을 신속하게 개방하여 기체를 외부로 방출하게 되고, 이 결과 액체질소 용기(700)의 내부의 압력이 급격하게 감소하면서, 압력과 온도의 상관관계에 의해 액체질소 용기(700) 내부의 온도가 낮아지게 되는 것이다.

그러나 만약, 제2 온도센서(110)에서 측정하는 구리 밴드(710)의 온도가 제1 온도센서(100)에서 측정하는 냉동기(400)의 온도를 초과하기 전에, 정전이 복구된다면, 제어부(300)는 안전밸브(200)를 개방시키지 않고 정상적인 운전을 계속하도록 할 것이다.

안전밸브(200)가 개방된 상태에서, 초전도 한류기의 정전이 복구되어 정상 운정 상태로 변환되면, 제어부(300)는 다시 제1 및 제2 온도센서(100, 110)의 온도 측정값을 비교하게 된다.

이 결과, 제1 온도센서(100)에서 측정한 온도가 제2 온도센서(110)에서 측정한 온도를 초과하게 되면, 즉 냉동기(400)의 온도가 구리밴드(710)의 온도를 초과하게 되면, 안전 밸브(200)를 닫도록 제어하게 된다.

안전밸브(200)가 닫히면, 액체질소 용기(700) 내부에는 적은 양의 기체가 존재하기 때문에, 기체의 압력 역시 정상 운전 시 보다 낮게 될 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 안전밸브(200)가 닫히고 나면, 액체질소 용기(700) 내부의 기압을 소정 범위(예를 들어 3대기압)으로 유지하기 위하여 기체 가스를 액체질소 용기(700) 내부로 공급하도록 제어할 수 있을 것이다.

기체 가스를 액체질소 용기(700) 내부로 공급하기 위해, 제어부(300)의 제어에 따라서 작동하는 가스 공급 장치(600)가 액체질소 용기(700)에 연결되어 있을 수 있다.

도 2 및 3은 안전 밸브의 작동점을 개략적으로 도시한 그래프이다. 이하의 설명에서, 도 1에 대한 설명과 중복되는 부분은 설명을 생략하기로 한다.

도 2를 참조하면, 안전밸브(200)의 개방 작동점을 볼 수 있다. 초전도 한류기가 정전 등에 의하여 냉동기(400)의 작동에 이상이 발생하게 되면, 냉동기(400)에 설치된 콜드헤드(410)를 포함한 냉동기(400)의 온도(T1)가 상승하게 되고, 이와 더불어 액체질소 용기(700) 내부의 냉매의 온도를 낮추기 위해 설치된 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도(T2)가 상승하게 된다.

이 중 냉매의 온도(T2)가 냉동기(400)의 온도(T1)를 초과하게 되는 시점(t1)이 되면, 제어부(300)는 구리 밴드(710) 및 냉동기(400)의 온도(T1, T2)를 낮춰주기 위하여 안전 밸브(200)를 개방하여 기체를 방출하게 된다.

도 3을 참조하면, 기체가 방출되면서 구리 밴드(710)의 온도(T2)와 냉동기(400)의 온도(T1)이 낮아지기 시작한다.

이 중, 구리 밴드(710)의 온도(T2)보다 냉동기(400)의 온도(T1)가 높아지는 시점(t2)이 되면, 더 이상 기체를 방출할 필요가 없으므로 제어부(300)는 안전밸브(200)를 닫고 정상 운전 상태로 복귀하도록 하는 제어 명령을 생성할 수 있다. 동시에, 방출된 기체에 의하여 낮아진 압력을 보상하기 위하여 가스 공급 장치(600)에서 가스를 액체 질소 용기(700) 내부로 공급하도록 하는 제어 명령을 생성할 수 있다.

가스 공급 장치(600)의 가스는 액체 질소 용기(700) 내부로 공급되더라도, 냉동기(400)가 정상적으로 작동하기 때문에, 액체 질소의 온도는 냉동기(400)에 의하여 정상적인 온도(예를 들어 77K)를 유지할 수 있게 될 것이다.

도 4 및 5는 초전도 한류기의 정전 시 냉동기 및 액체 질소의 각 부분의 온도 변화를 도시한 그래프이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 3에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 4 및 5를 참조하면, 초전도 한류기의 동작 중 액체질소 용기(700) 내부의 냉매인 액체질소의 온도가 77K인 조건 하에서 정상적으로 운전 중인 냉동기가 정지된 경우에, 도 4 및 5와 같은 특성을 보이게 된다. 이 때, 액체질소의 3 대기압 하에서의 포화온도는 87K가 된다.

도 4에서, 냉동기(400)의 콜드 헤드(410)의 온도(101)는 65K에서 94K까지 상승하게 되고, 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도(111)는 75.8K에서 90K까지 상승하게 된다.

또한, 도 5를 참조하면, 액체질소의 온도(701)는, 액체질소의 상면 근처에서는 76.5K에서 88K까지 상승하게 되며, 구리밴드(710) 바로 아래의 10cm 지점의 온도는 76.5K에서 79.5K까지 상승하게 된다.

이상 언급한 바와 같이 냉동기(400) 및 구리밴드(710)의 온도가 상승한 상태에서는, 초전도체의 임계 전류값이 변화하게 된다. 이에 따라서, 초전도 한류기의 정상 상태의 통전과 전류 제한 동작이 불가능하게 되고, 결과적으로는 실계통에서 한류기의 운영에 있어서 심각한 이상을 초래할 수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치를 설치하여, 온도의 상승을 억제함으로써, 초전도 한류기의 실계통에서 안정적으로 운용할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 6 및 7은 기존의 초전도 한류기와 본 발명의 효과를 대비한 그래프이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 5에 대한 설명과 중복되는 부분에 대한 설명을 생략하기로 한다.

도 6을 먼저 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치를 적용하지 않은 기존의 초전도 한류기의 작동을 도시한 것이다.

도 6의 측정 그래프에 나타난 바와 같이, 소정 시간에 정전이 발생하기 되면, 액체 질소의 온도(702)가 급격하게 상승하는 것을 볼 수 있다. 그래프의 가로축이 일별로 시간 단위가 설정되어 있어서 실제 실시간 상승량이 크지는 않을 수 있어도, 정전 복구 등에 걸리는 시간이 상당하다는 것을 고려할 때, 도 6의 그래프에 나타난 액체 질소의 온도(702)의 상승치는 초전도 한류기의 작동에 있어서 큰 영향을 미치는 것이다.

냉동기(400) 역시 정전에 영향을 받게 되므로, 기존의 초전도 한류기에서는 정전으로 인한 액체 질소의 온도(702)가 도 6과 같이 상승하는 것을 막을 수 없어, 큰 문제를 초래하고 있다.

이에 비하여 도 7에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치를 적용한 실험 결과에 따른 그래프를 조면, 액체 질소의 온도(703)의 급격한 상승을 차단할 수 있는 것을 볼 수 있다.

본 발명에 의해 구현된 냉각 장치 등의 운전 실시 예에서는, 초전도 한류기 운전 중 정전 모의시험을 100A 통전 중 냉동기(400)를 15분간 정지한 조건으로 실험한 것이다. 실험 결과, 정전 시작 후 약 13분 후에 액체질소 용기(700) 내부의 기체 헬륨이 안전밸브(200)를 통해 배기되었고, 이 결과 액체질소 용기(700) 내부의 압력이 3 대기압에서 1 대기압으로 문제없이 변화하여 액체질소 온도의 변화가 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.

상기의 동작에 의하여, 초전도체의 임계온도 값의 변화 없이 정상적인 통전이 가능하게 되며, 정전 복구 후에도, 정상 상태로 안정적으로 복귀하는 것 또한 가능해졌다.

이 결과, 초전도 한류기의 운전 시 액체 질소의 온도가 정상 운전 정보인 77.3K 이하로 유지하는 것이 가능하여, 정상적인 통전 및 신속한 정상 상태 복귀가 가능한 것을 볼 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 방법의 플로우차트이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 7에 대한 설명과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 방법에서는 먼저, 제1 온도센서(100)가 냉동기(400)의 온도를 측정하는 단계(S1)와 제2 온도센서(110)가 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도를 측정하는 단계(S2)가 수행된다.

제어부(300)에서는, 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도가 냉동기(400)의 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계(S3)를 수행한다. 이 결과, 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도가 냉동기(400)의 온도를 초과하는 것으로 판단되는 순간, 안전 밸브(200)를 개방하도록 하는 제어 명령을 생성하는 단계(S4)를 수행하게 된다.

S4 단계에 의해 안전 밸브(200)가 개방되어 헬륨 기체가 외부로 방출되면서, 액체질소 용기(700) 내부의 압력이 감소함에 따라서 액체 질소의 온도가 낮아지게 되면, 제어부는 다시 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도와 냉동기(400)의 온도를 비교하여 냉동기(400)의 온도가 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도를 초과하는지 및 정전이 복구 되었는지 여부를 판단하는 단계(S5)를 수행하게 된다.

전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도가 냉동기(400)의 온도보다 낮아지게 되면, 안전 밸브(200)를 닫는 단계(S6)를 수행하고, 이와 동시에 낮아진 압력을 보상하기 위하여 액체 질소 용기(700) 내부에 가스를 공급하는 단계(S7)를 수행하게 된다.

S7 단계를 수행하게 되거나, 정전 상태가 아니거나, 전도 냉각 구리 밴드(710)의 온도가 냉동기(400)의 온도를 초과하지 않는 경우라면, 초전도 한류기는 정상적인 작동 상태를 유지하게 된다(S8).

상기 언급한 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 한류기의 온도 제어 장치 및 발명에 대한 설명은 특허청구범위를 제한하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 실시 예 이외에도, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.

Claims (10)

1. 초전도 소자의 온도를 변화시키는 냉매의 온도를 낮추기 위해 설치된 냉동기의 온도를 측정하는 제1 온도 센서;
   초전도 한류기의 액체질소 용기 내부에 설치된 전도 냉각 구리 밴드의 온도를 측정하는 제2 온도 센서;
   상기 액체질소 용기 내부의 가스를 방출하는 안전 밸브; 및
   상기 제1 및 제2 온도 센서에서 측정한 온도 정보 및 초전도 한류기의 정전 여부에 근거하여, 상기 안전 밸브의 개폐 및 상기 액체질소 용기 내부에 대한 가스 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 초전도 한류기의 정전 시, 상기 제2 온도센서에서 측정한 온도가 상기 제1 온도 센서에서 측정한 온도를 초과하는 순간 안전 밸브를 개방하는 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 안전 밸브가 개방되어 있고, 상기 초전도 한류기의 정전이 복구되어 정상 운전 상태로 변환 시, 상기 제1 온도센서에서 측정한 온도가 상기 제2 온도센서에서 측정한 온도를 초과하는 순간 상기 안전 밸브를 닫도록 하는 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 안전 밸브가 닫히고 난 뒤, 상기 액체질소 용기 내부의 기압을 소정 범위로 유지하기 위하여 기체 가스를 공급하도록 하는 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 안전 밸브는,
   상기 액체질소 용기의 상부 측벽에 형성된 관통공에 설치된 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 온도 센서는,
   상기 냉동기에 설치된 콜드 헤드(Cold Head) 측의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 장치.
7. 제1 온도센서가 초전도 소자의 온도를 변화시키는 냉매의 온도를 낮추기 위해 설치된 냉동기의 온도를 측정하는 단계;
   제2 온도센서가 초전도 한류기의 액체질소 용기 내부에 설치된 전도 냉각 구리 밴드의 온도를 측정하는 단계;
   제어부가 상기 제1 및 제2 온도 센서에서 측정한 온도 정보 및 상기 초전도 한류기의 정전 여부에 근거하여, 안전 밸브의 개폐 및 상기 액체질소 용기 내부에 대한 가스 공급을 제어하는 단계; 및
   상기 안전 밸브가 상기 제어부의 제어에 근거하여 액체질소 용기 내부의 가스를 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제어하는 단계는,
   상기 초전도 한류기의 정전 시, 상기 제2 온도센서에서 측정한 온도가 상기 제1 온도센서에서 측정한 온도를 초과할 때 안전 밸브를 개방하도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 방법.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 제어하는 단계는,
   상기 제어부에 의해 상기 안전 밸브가 개방되어 있고, 상기 초전도 한류기의 정전이 복구되어 정상 운전 상태로 변환된 경우, 상기 제1 온도센서에서 측정한 온도가 상기 제2 온도센서에서 측정한 온도를 초과할 때 안전 밸브를 닫도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 안전 밸브가 닫히고 난 뒤, 상기 액체질소 용기 내부의 기압을 소정 범위로 유지하기 위하여 기체 가스를 공급하도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 초전도 한류기의 온도 제어 방법.

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