KR102360551B1

KR102360551B1 - 초전도 기기의 냉각 시스템

Info

Publication number: KR102360551B1
Application number: KR1020210149208A
Authority: KR
Inventors: 김희선; 김혜림; 한영희; 양성은; 유승덕
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2022-02-09
Also published as: KR20210134291A; KR102355859B1; KR20210134294A; KR102355860B1; KR20210134295A; KR102355862B1; KR20210134292A; KR102355858B1; KR20210135448A; KR102355861B1; KR20210134296A; KR20210134293A; KR102355863B1; KR102337181B1; KR20160137125A

Abstract

본 발명은 초전도 기기의 냉각시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 초전도 기기의 냉각시스템은, 내부에 초전도체가 수용되며, 내부에는 저온액체와 기체가 수용되는 초전도 저장탱크와, 상기 초전도 저장탱크의 내부에 수용된 저온액체를 순환시키기 위한 순환라인과, 상기 순환라인을 통해 이동되는 저온액체를 냉각하기 위한 냉각탱크와, 상기 순환라인을 통해 이동되는 저온액체를 이용하여 상기 초전도 저장탱크에 수용된 기체의 압력을 가압하기 위한 가압탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 초전도 한류기 및 이와 유사한 초전도 마그넷, 변압기, 플라이휠과 같은 에너지 저장장치 등의 대형 초전도 기기 냉각에 적합한 저온 냉각 시스템에 대한 것으로, 보다 자세하게는 냉각 장치와 가압 시스템에 의해 과냉된 저온액체를 초전도 전력기기로 순환시켜 냉각함으로써 온도 균일도와 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

Description

초전도 기기의 냉각 시스템{COOLING SYSTEM FOR SUPERCONDUCTING MACHINE}

본 발명은 초전도 한류기 및 이와 유사한 초전도 마그넷, 변압기, 플라이휠과 같은 에너지 저장장치 등의 대형 초전도 기기 냉각에 적합한 저온 냉각 시스템에 대한 것으로, 보다 자세하게는 냉각 장치와 가압 시스템에 의해 과냉된 저온액체를 초전도 전력기기로 순환시켜 냉각함으로써 온도 균일도와 안정성을 확보할 수 있는 초전도 기기의 냉각 시스템에 관한 것이다.

전력 기술은 긴 역사와 큰 규모 속에서 기술 발전의 한계에 다다른 것으로 여겨져 왔다. 그러나 지속적으로 증가하는 전력수요와 그 밀도, 그리고 친환경에 대한 요구 등을 해결할 신기술로 초전도 전력기기가 주목받고 있다.

초전도체는 온도, 자기장과 전류 밀도에 의해 특정 지어지는 임계 상태 이하에서 전기 저항이 완전히 0이 되며, 고 전류 밀도로 인해 고효율 전력기기 구현에 적합하다.

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사회 경제 기반을 책임지는 전력기기는 운영 신뢰도와 운전의 용이성 확보가 가장 중요하다. 초전도 전력기기의 경우, 상용화의 가장 큰 장애물은 저온 냉각 기술이다.

초전도체는 - 196℃ 이하의 저온 환경을 반드시 필요로 한다. 따라서 초전도 전력기기에는 대용량의 저온 냉각 시스템이 필요하나, 저온 기술은 세계적으로 아직 발전 정도가 미흡하다. 따라서 전체 시스템의 신뢰도를 저하시키고 운영 난이도를 높이는 기술적 허들(Huddle)이라 할 수 있다.

종래에 초전도 기기는 주로 저온액체에 담가 냉각하고 냉동기로 온도를 유지했다. 여기서 저온액체는 액체질소일 수 있다. 이는 전류 부하가 급변할 경우의 열적인 충격을 액체에서 흡수하여 안정성을 확보하기 위해서이다.

이러한 냉각 시스템에서는 전력기기의 고전압이라는 특수한 환경으로 인해, 액체 내부에서의 기포 발생을 억제하고, 전체적인 절연성능을 높여야 한다.

그러므로 온도는 낮추고 압력은 높여 과냉 상태(Sub-cooled state)를 조성함이 바람직하다. 그러나 주변에서 열이 계속 들어와 액체를 가열하고, 한편으로 냉동기 쪽에서는 계속 가스를 재액화 시키므로 전체적으로 액화와 증발이 활발하게 일어나는 포화 상태(Saturated state)로 변하려고 하는 경향이 있다.

초전도 기기 냉각 관련 종래 기술은 대한민국 공개특허 제10-2007-0036027호(발명의 명칭:초전도 전력기기용 냉각 시스템, 공개일자:2007년 04월 02일)가 있다.

상기와 같은 종래기술에 따른 초전도 기기 냉각 시스템의 문제점은 다음과 같다. 도 5에는 종래기술에 따른 초전도 전력기기용 냉각 시스템의 도면이 도시되어 있다.

종래기술에 따른 초전도 전력기기용 냉각 시스템은, 도 5에 도시된 바와 같이, 장선의 초전도 케이블(11) 냉각에 대한 것이다. 리저버 탱크(1) 내부(1b)에서 저온액체를 저장하고, 순환펌프(5)를 이용해 강제 순환시키며, 냉동기(7)를 통해 냉각시키고 17~18번의 기화기를 통해서 저온 용기의 압력을 높여 과냉 저온액체의 순환루프를 얻는 구조이다.

이는 냉각 대상이 케이블과 같이 얇고 긴 덕트(duct) 형상에만 한정되어 있어 초전도 한류기, 변압기, 에너지 저장장치 등 초전도체의 크기만 수 m에 이르는 대용량 초전도 전력기기에 적용할 수 없는 한계가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 초전도 한류기 및 이와 유사한 초전도 마그넷, 변압기, 플라이휠과 같은 에너지 저장장치 등의 대형 초전도 기기 냉각에 적합한 저온 냉각 시스템에 대한 것으로, 보다 자세하게는 냉각 장치와 가압 시스템에 의해 과냉된 저온액체를 초전도 전력기기로 순환시켜 냉각함으로써 온도 균일도와 안정성을 확보할 수 있는 초전도 기기의 냉각 시스템에 관한 것이다.

또한, 초전도 저장탱크의 하단에 저온액체 공급 라인을 위치시키고, 회수 라인을 액면 근처에 둠으로써 상시 액면의 일정한 유지가 가능하고, 탱크 위쪽의 뜨거워진 저온액체를 회수해 냉각하므로 냉각 효율을 높일 뿐 아니라 내부 온도를 균일하게 할 수 있는 초전도 기기의 냉각 시스템에 관한 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템은, 내부에 초전도체가 수용되며, 내부에는 저온액체와 기체가 수용되는 초전도 저장탱크와, 상기 초전도 저장탱크의 내부에 수용된 저온액체를 순환시키기 위한 순환라인과, 상기 순환라인을 통해 이동되는 저온액체를 냉각하기 위한 냉각탱크와, 상기 순환라인을 통해 이동되는 저온액체를 이용하여 상기 초전도 저장탱크에 수용된 기체의 압력을 가압하기 위한 가압탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 순환라인은, 상기 초전도 저장탱크에서 상기 냉각탱크로 저온액체를 이동시키기 위한 액체 회수 배관과, 상기 냉각탱크에서 냉각된 저온액체를 상기 초전도 저장탱크로 공급하기 위한 액체 공급 배관이 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각탱크에는, 상기 액체 회수 배관에서 상기 냉각탱크로 유입되는 저온액체를 냉각하기 위한 열교환기와, 상기 액체 회수 배관에서 상기 열교환기로 저온액체를 공급하고, 상기 열교환기에서 냉각된 저온액체를 상기 액체 공급 배관을 매개로 상기 초전도 저장탱크로 이동시키기 위한 순환펌프와, 상기 열교환기와 열교환하기 위해 열교환기의 외부와 적어도 일부분 접촉하는 제2의 저온액체가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각탱크에는, 상기 제2의 저온액체의 온도를 유지하기 위한 냉각장치가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액체 회수 배관의 일측은 상기 초전도 저장탱크의 기설정된 높이에 설치되며, 상기 액체 공급 배관 일측은 상기 초전도 저장탱크의 가장 하부에 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환기에서 냉각된 저온액체는 상기 초전도 저장탱크에 수용된 저온액체 이하의 온도를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 초전도 저장탱크 내부의 기체는, 저온액체의 포화 압력보다 높은 압력을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압탱크는, 저온액체와 기체가 내부에 수용되되, 상기 액체 회수 배관을 매개로 이동되는 저온액체가 분기되어 유입될 수 있으며, 상기 기체가 수용되는 공간이 상기 초전도 저장탱크 내부의 기체가 수용된 공간과 기체 공급 배관 으로 연결되어 서로 동일한 압력을 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압탱크에는, 내부에 수용된 저온액체를 기화시켜 기체의 압력을 증가시켜 상기 초전도 저장탱크의 압력을 조절하기 위한 열원이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압탱크 내부에 수용된 기체의 압력을 조절하기 위한 기체방출 배관이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각탱크에는, 상기 냉각장치의 오작동시 작동되는 비상 냉각장치가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 초전도 한류기 및 이와 유사한 초전도 마그넷, 변압기, 플라이휠과 같은 에너지 저장장치 등의 대형 초전도 기기 냉각에 적합한 저온 냉각 시스템에 대한 것으로, 보다 자세하게는 냉각 장치와 가압 시스템에 의해 과냉된 저온액체를 초전도 전력기기로 순환시켜 냉각함으로써 온도 균일도와 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 초전도 저장탱크의 하단에 저온액체 공급 라인을 위치시키고, 회수 라인을 액면 근처에 둠으로써 상시 액면의 일정한 유지가 가능하고, 탱크 위쪽의 뜨거워진 저온액체를 회수해 냉각하므로 냉각 효율을 높일 뿐 아니라 내부 온도를 균일하게 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템의 개념도이다.
도 5에는 종래기술에 따른 초전도 전력기기용 냉각 시스템의 도면이 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

<제1실시예>

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템의 개념도가 도시되어 있다.

본 발명의 제1실시예는 초전도체(110)를 내부에 저장하는 초전도 저장탱크(미도시)를 포함한다. 초전도 저장탱크는 겉에 단열층을 포함하는 이중의 저온 용기(cryostat)일 수 있다.

상기 초전도 저장탱크 안에는 적어도 부분적으로 초전도체(110)를 저온으로 유지시키기 위한 과냉의 저온액체(101)가 있을 수 있다. 상기와 같은 과냉의 저온액체(101)는 예컨대, 저온액체(N₂)일 수 있다.

상기 과냉의 저온액체(101)는 전체적인 시스템의 동작에 의해 항상 끓는 점 이하의 온도인 과냉 상태를 유지할 수 있다.

특히, 초전도체(110)가 한류(current limitation)를 위한 초전도 한류 모듈일 경우, 동작 시에 저온액체가 빠르게 증발하므로 내부 압력이 갑자기 증가할 수 있다.

따라서, 이에 대한 완충을 위해, 초전도 저장탱크의 내부에는 기체 상태의 질소 가스의 층이 내부에 존재할 수 있으며, 이 기체(102)는 상기 과냉의 저온액체(101)와 동일한 물질(질소 가스)일 수 있다.

기체(102)와 액체 사이에는 액면(103)이 특정 위치에 경계로서 존재하며. 이는 초전도 저장탱크의 70 %의 높이 위일 수 있다.

상기 초전도체(110)에 전류를 통전하기 위해 외부로부터 전기적으로 연결되는 전류도입선(111,112)이 초전도 저장탱크에 포함될 수 있다.

상기 초전도 저장탱크 내부의 과냉 저온액체(101)가 냉각되어 저온의 온도를 유지하기 위해 제1실시예는 냉각탱크(200)를 포함하며, 이 냉각탱크(200)는 단열층을 갖춘 이중의 저온 용기일 수 있다.

또한, 상기 초전도 저장탱크(110)의 내부에 수용된 과냉 저온액체(101)를 후술할 냉각탱크(200)와 압력탱크(300)로 순환시키기 위한 배관인 순환라인이 구비되는데, 이러한 순환라인은 후술할 액체 회수 배관(120)과 액체 공급 배관(130)을 포함한다.

상기 냉각탱크(200)의 내부에는 적어도 부분적으로 포화 저온액체(201)가 포함될 수 있으며, 통상 저온액체인 경우가 많다. 상기 포화 저온액체(201)를 항상 목표 온도 T1으로 유지하기 위해 냉각탱크(200)는 냉각 장치(240)를 포함한다.

상기 냉각탱크(200)의 내부에는 열교환기(210)가 설치될 수 있는데 상기 열교환기(210)는 파이프형 열교환기일 수 있다. 상기 열교환기(210)는 액체 회수 배관(120)에서 상기 냉각탱크(200)로 유입되는 저온액체를 냉각하기 위한 것이다.

포화 저온액체(201)는 제2의 저온액체이며, 열교환기(210)와 열교환하기 위해 열교환기(210)의 외부와 적어도 일부분 접촉하고 있다.

상기 초전도 저장탱크에 수용된 과냉 저온액체(101)는 순환펌프(220)에 의해 초전도 저장탱크 상부로부터 열교환기(210)까지 연결된 액체 회수 배관(120)을 통해 열교환기(210) 내부로 흐를 수 있으며, 상기 순환펌프(220)는 냉각탱크(200) 내부에 위치할 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.

상기 열교환기(210)의 내부로 흐르는 과냉 저온액체(101)는 포화 저온액체(201)와의 열교환을 통해 T1에 매우 근접하게 온도가 낮아질 수 있다.

상기 포화 저온액체(201)는 증발하여 기체(202)가 될 수 있으며, 이는 냉각 장치(240)에 의해 다시 재액화되어 냉각탱크(200) 내부의 온도와 압력은 정상 상태에 근접하게 유지될 수 있다.

이때, 압력 P1은 온도 T1에 해당하는 포화 압력일 수 있다.

상기 열교환기(210)를 거쳐 차가워진 과냉 저온액체(101)는 필터(230)를 통과하면서 액체 내의 이물질이 제거될 수 있고, 열교환기(210)를 거치기 전에 필터(230)를 통과할 수도 있다.

상기와 같이 차가워진 과냉 저온액체(101)는 초전도 저장탱크의 가장 하부로 연결되는 액체 공급 배관(130)을 통해 다시 초전도 저장탱크로 공급될 수 있다.

상기와 같이 상대적으로 차가워진 과냉 저온액체(101)가 초전도 저장탱크의 하부에서부터 유입되어 저장탱크의 내부에서 확산 혹은 적층되고, 자연 대류에 의해 초전도 저장탱크의 상부 액면 근처로 모인 상대적으로 따뜻한 과냉 저온액체(101)는 다시 액체 회수 배관(120)에 의해 냉각탱크(200)쪽으로 회수되므로 초전도 저장탱크 내부의 과냉 저온액체(101)의 전체적인 온도는 T1과 같거나 조금 높은 온도인 T1'으로 유지될 수 있으며, 내부의 최대 온도 격차가 1℃ 이내로 유지될 수 있다.

상기 액체 회수 배관(120)의 위치는 액면(103)으로부터 최소한 열확산 깊이 및 과냉 저온액체(101)의 온도변화에 따른 부피변화를 고려하여 기설정된 높이에 위치할 수 있으며, 액면이 이상 현상으로 감소하여 액체 회수 배관(120)의 위치 이하로 내려갈 경우 순환 펌프(220)가 정지하고, 시스템 전체가 정지함으로써 빠르게 이상 현상을 감지, 대처할 수 있는 장점이 있다.

상기 초전도 저장탱크 내부는 고전압일 수 있으므로 높은 절연 내력을 얻고 과냉 저온액체(101) 내부에 기체의 기포가 발생하는 것을 최대한 억제하기 위해 T1의 포화 압력보다 높은 P2의 압력을 유지할 수 있다.

따라서, 초전도 저장탱크 내부 압력을 높이기 위해 제1실시예는 초전도 저장탱크의 내부와 연결되고 같은 압력 P2를 가진 가압탱크(300)를 포함한다.

상기 가압탱크(300)는 단열층을 갖춘 이중의 저온 용기일 수 있으며, 적어도 부분적으로 내부에 포화 저온액체를 저장할 수 있고, 포화 저온액체는 압력 P2에 상응하는 포화 온도 T2일 수 있다.

상기 포화 저온액체와 과냉 저온액체(101)는, 가압탱크(300) 하부의 액체 보충 배관(330)과 초전도 저장탱크 상부의 액체 회수배관(120) 또는 하부의 액체 공급 배관(130) 간의 기계적 연결에 의해 유동적으로 연결되어 있을 수 있으며, 동일한 물질(액체질소)일 수 있다.

상기 가압탱크(300) 내부에 수용된 포화 저온액체는 히터와 같은 열원(310)에 의해 가열되어 포화 상태를 유지할 수 있으며, 이 열원은 가압탱크(300)에 내부나 외부에 포함되어 포화 저온액체와 열교환을 할 수도 있다.

상기 가압탱크(300)는 내부에 적어도 부분적으로, 포화 저온액체와 동일한 성분의 기체(302)층을 가질 수 있으며, 이 공간은 초전도 저장탱크의 기체(102) 층과 기체 공급 배관(340)에 의해 연결되어 있을 수 있다.

상기 기체 공급 배관(340)은 수동 또는 전동식 밸브에 의해 개폐될 수도 있으며, 초전도 저장탱크를 가압하여야 할 경우, 개요도에 나타나지 않은 열원의 열 출력 제어 장치가 각 탱크의 압력으로 판단하여 열원의 열 출력을 제어함으로써 가압탱크(300)의 내부에 수용된 포화 저온액체을 증발시켜 기체(302)층의 압력을 높일 수 있고, 기체 공급 배관(340)이 열려 있어 초전도 저장탱크의 기체(102)층 압력을 함께 높일 수 있다.

반대로, 압력이 너무 높을 경우에는 개요도에 생략된 밸브 제어 장치에 의해 기체 방출 배관(320)이 포함할 수 있는 개폐 밸브가 열려 기체를 외부로 방출함으로써 일정압력 이하로 압력을 낮출 수 있다.

이러한 동작에 의해 최종적으로 초전도 저장탱크 내부의 압력이 유지될 수 있다.

상기 가압탱크(300) 내부의 포화 액체의 액면(303)이 일정 이하로 낮아질 경우 개요도에서 생략된 밸브 제어 장치에 의해, 가압탱크(300) 하단의 액체 보충 배관(330)이 열려 액체 회수 배관(120)에서 분기되는 과냉 저온액체(101)가 보충될 수 있다.

상기 액체 보충 배관(330)은 초전도 저장탱크로부터 과냉 저온액체(101)를 열교환기(210)로 회수하는 액체 회수 배관(120)과 연결되어 있어 과냉 저온액체(101)의 일부가 가압탱크(300) 내부로 유입되면서 포화 액체로 보충되어 액면(303)을 일정 이상으로 복구시킬 수 있다.

<제2실시예>

도 2에는 본 발명의 제2실시예에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템의 개념도가 도시되어 있다.

본 발명의 제2실시예는 거의 모든 부품과 동작 원리가 상술한 제1실시예와 같으며, 다만 안정성을 보완하였다. 기본적인 냉각장치(240)가 정전 등의 이유로 정지하였을 때는 시스템 온도가 올라가 초전도 기기가 기능을 상실할 수 있다.

이러한 비상 상황에 대비하여 냉각탱크(200) 내부의 포화 저온액체(201)를 냉각할 수 있는 비상 냉각 장치(251)와, 이 장치와 냉각탱크(200)를 연결하는, 평소에는 닫혀 있다가 비상시에 개방되는 비상 밸브(250)를 포함하는 것이 제2실시예이 상술한 제1실시예와의 차이점이다.

상기 비상 냉각 장치(251)는 수 시간 이내(냉각장치(240)를 유지보수 하기 위한 시간)로 짧은 시간 동안 동작할 수 있으며, 포화 저온액체(201)를 감압식으로 냉각하기 위한 배기 펌프(미도시), 기화기(미도시) 등으로 구성될 수 있다.

<제3실시예>

도 3에는 본 발명의 제3실시예에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템의 개념도가 도시되어 있다.

본 발명의 제3실시예는 과냉 저온액체(101)가 회수 배관(120)에서 공급 배관(130)을 거쳐 순환하면서 동시에 냉각 장치(241)와 직접 열교환하는 구조로, 상술한 제1실시예 및 제2실시예와 달리 냉각탱크(200), 냉각탱크(200)의 내부에 수용된 포화 저온액체(201) 등이 생략될 수 있어 전체적인 구조가 간단해질 수 있다.

이때, 사용되는 냉각 장치(241)는 상술한 제1실시예와 제2실시예의 냉각장치(240)와 열교환 방식에서 상이할 수 있는데, 상술한 제1실시예와 제2실시예의 냉각장치(240)는 기체를 액체로 재액화하는 유형일 수 있고, 제3실시예의 냉각 장치(241)는 액체의 온도를 낮추는 유형의 장치일 수 있다. 제3실시예의 냉각장치(241)는 복수개가 병렬로 액체 회수 배관(120)과 액체 공급 배관(130) 사이에 연결될 수도 있을 것이다.

나머지 부분의 동작 원리는 상술한 제1실시예 및 제2실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

<제4실시예>

도 4에는 본 발명의 제4실시예에 따른 초전도 기기의 냉각 시스템의 개념도가 도시되어 있다.

본 발명의 제4실시예는 상술한 제3실시예 보다 더 간단한 구조를 가질 수 있으며, 시스템 전체 크기 또한 줄일 수 있다.

상기 초전도 저장탱크 내부의 과냉 저온액체(101)를 저온액체 가압 배관(350)으로 일부 분리하여, 배관에 열교환하는 히터 혹은 열원(310)을 통해 배관 내에서 기화시킬 수 있다.

상기 저온액체 가압 배관(350)은 초전도 저장탱크 내부의 과냉 저온액체(101)의 증발기체(102) 공간과 연결되어 있으므로 배관 내 기화는 곧 초전도 저장탱크 내부의 압력 상승을 유발할 수 있다.

압력이 상승할 시, 기체 질소 방출 배관(360)의 밸브 개폐 등으로 기체를 외부로 방출할 수 있으며, 혹은 저온액체 가압 배관(350)으로의 과냉 저온액체(101) 유입을 차단하거나, 열원(310)의 출력을 제어하여 압력을 제어할 수 있다.

그 외의 동작 원리는 상술한 제1실시예 및 제3실시예와 동일하다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

101-저온액체
110-액체 회수 배관
120-액체 공급 배관
200-냉각탱크
201-저온액체
210-열교환기
300-가압탱크

Claims

내부에 초전도체가 수용되며, 내부에는 저온액체와 기체가 수용되는 초전도 저장탱크와,
상기 초전도 저장탱크의 내부에 수용된 저온액체를 순환시키기 위한 순환라인과,
상기 순환라인을 통해 이동되는 저온액체를 냉각하기 위한 냉각탱크와,
상기 순환라인을 통해 이동되는 저온액체를 이용하여 상기 초전도 저장탱크에 수용된 기체의 압력을 가압하기 위한 가압탱크를 포함하며,
상기 순환라인은,
상기 초전도 저장탱크에서 상기 냉각탱크로 저온액체를 이동시키기 위한 액체 회수 배관과,
상기 냉각탱크에서 냉각된 저온액체를 상기 초전도 저장탱크로 공급하기 위한 액체 공급 배관이 포함되며
상기 초전도 저장탱크 내부의 기체는 저온액체의 포화 압력보다 높은 압력을 갖고,
상기 가압탱크는 저온액체와 기체가 내부에 수용되되, 상기 액체 회수 배관을 매개로 이동되는 저온액체가 분기되어 유입될 수 있으며, 상기 기체가 수용된 공간이 상기 초전도 저장탱크 내부의 기체가 수용된 공간과 기체 공급 배관을 매개로 연결되어 서로 동일한 압력을 유지하며, 내부에 수용된 저온액체를 기화시켜 기체의 압력을 증가시켜 상기 초전도 저장탱크의 압력을 조절하기 위한 열원이 더 포함되고
상기 냉각탱크에는,
냉각장치의 오작동시 작동되는 비상 냉각장치가 포함되고,
평소에는 닫혀 있다가 비상시에 개방되는 비상 밸브(250)를 포함하고,
상기 초전도 저장탱크 내부의 기체는,
저온액체의 포화 압력보다 높은 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도 기기의 냉각시스템.