KR20150051130A - 극저온 냉각장치 및 초전도 기기용 접속 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극저온 냉각장치의 온도센서 등의 감지센서의 수리 또는 교체하는 경우, 극저온 냉각장치 및 이와 연결된 시스템 전체의 진공상태를 해제하지 않고, 감지센서 등을 교체할 수 있는 극저온 냉각장치 및 초전도 기기용 접속 구조체에 관한 것이다.

Description

극저온 냉각장치 및 초전도 기기용 접속 구조체{Very Low Temperature Cooling Device And Connecting Structure of Superconducting Device}

본 발명은 극저온 냉각장치 및 초전도 기기용 접속 구조체에 관한 것이다.

극저온 냉각 기술은 초전도체를 사용한 전력 전송기술, 의료 기술, 핵융합 기초기술 및 인공위성 관련기술 등을 포함하여, 다양한 분야에서 폭넓게 활용 및 연구되고 있다.

극저온 냉각 방법으로 많이 사용되는 방법은 냉각 대상이 수용된 냉각용기 외측에 순환하는 액상 질소 등의 냉매를 사용하여 냉각하는 냉각부가 구비되고, 상기 냉각부 외측에 진공 단열을 위한 징공부가 구비되는 방법이 사용될 수 있다.

이와 같은 방법에 의하여, 극저온으로 냉각된 냉매에 의하여 냉각대상이 냉각되고, 진공 단열부를 통해 열의 출입을 차단하여 극저온 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

이러한 극저온 냉각은 냉각 조건이 일정하게 유지되어야 하는 경우가 많다. 예를 들면, 초전도체의 경우 전기저항이 제로에 가까이 수렴하므로, 낮은 전압에서도 전류의 큰 전송능력을 가진다는 특징이 있지만, 극저온 조건이 해제되면, 초전도체의 저항이 급격히 증가하여 정상적인 전력 전송이 불가능하고, 안전사고 등이 발생될 수 있다.

따라서, 극저온 냉각장치는 냉각 대상의 극저온 상태가 안정적으로 유지되어야 하며, 더 나아가 냉각 대상의 극저온 상태가 의도된 바와 같이, 안정적으로 유지되는지 여부에 대하여 지속적으로 모니터링 해야 한다.

따라서, 극저온 냉각장치는 냉각 대상의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 구비할 수 있다.

이러한 온도센서는 냉각 대상의 온도를 직접 측정하는 방법 또는 액상 냉매의 온도를 직접 측정하는 방법이 고려될 수 있으나, 온도 센서를 냉각대상 또는 냉매에 설치하기 곤란한 경우가 많고, 냉각 센서의 전기적 연결을 위한 배선 등을 통한 열침입 및 온도센서의 고장나는 경우 온도센서의 유지 또는 보수를 위하여, 온도센서를 상기 냉각부를 형성하는 냉매용기의 표면에 설치하여 냉매용기의 표면의 온도를 측정하여 냉매의 온도를 추정하고 더 나아가 냉각대상의 온도를 판단할 수 있다.

이 경우, 상기 온도센서의 고장 또는 수명이 다한 경우에 상기 온도센서의 보수 및 교체를 위해서는 냉각부를 구성하는 냉매용기와 진공 단열부를 구성하는 진공용기 사이의 진공상태가 해제가 불가피하다.

극저온 냉각장치에 구비된 온도센서의 보수 및 교체를 위하여 진공상태를 해제하는 것은 냉각장치의 냉각대상 전체의 진공의 해제를 의미하는 것이며, 온도센서 교체 후의 냉각장치 및 이와 연결된 시스템 전체를 다시 진공화하는 시간과 노력은 냉각장치가 연결된 시스템의 크기 또는 규모에 비례한다.

본 발명은 극저온 냉각장치의 온도센서 등의 감지센서의 수리 또는 교체하는 경우, 극저온 냉각장치 및 이와 연결된 시스템 전체의 진공상태를 해제하지 않고, 감지센서 등을 교체할 수 있는 극저온 냉각장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

구체적인 예로서, 본 발명은 초전도 케이블과 연결된 초전도 기기용 접속 구조체에 구비된 감지센서의 유지보수를 위해 상기 접속 구조체의 전체 진공상태를 해제하지 않고 일부 영역만 진공을 해제하여 상기 감지센서의 분리 및 장착을 빠른 시간 내에 간편하게 수행할 수 있는 극저온 냉각장치로서의 초전도 기기의 접속 구조체를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 감지센서의 유지보수를 위해 상기 접속 구조체의 일부 영역에 진공상태를 해제하는 경우에 외부의 공기 및 수분 등이 유입되지 않도록 하는 극저온 냉각장치로서의 초전도 기기의 접속 구조체를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 냉각대상 외측에 구비되며, 순환하는 액상 냉매를 수용하는 냉매용기를 포함하며, 상기 냉각대상을 냉각하는 냉각부; 상기 냉각부 외측에 구비되며, 상기 냉각부를 진공 단열하기 위하여 진공화된 진공용기를 포함하는 진공 단열부; 상기 냉각부를 구성하는 상기 냉매용기의 표면에 구비되는 감지센서; 상기 진공용기를 관통하여 상기 감지센서가 구비된 상기 냉매용기의 표면까지 연장되며, 상기 진공 단열부와 차폐된 감지센서 포트; 상기 진공용기의 외부에 구비되어, 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트 내부로 음압을 제공하는 퍼지 포트;를 포함하는 극저온 냉각장치를 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 감지센서는 상기 냉매용기에 착탈 가능하게 장착되며, 상기 감지센서 포트는 상기 냉매용기에서 상기 진공용기를 향해 연장되어 그 일단이 상기 진공용기를 관통하여 외부와 연통되도록 구비되는 파이프 부재; 및 상기 파이프 부재의 일단부를 밀폐하는 커버;를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 감지센서는 상기 냉매용기의 표면에 장착된 장착부에 착탈 가능하게 체결될 수 있다.

또한, 상기 파이프 부재의 적어도 일부 구간은 주름관 구조를 가질 수 있다.

이 경우, 상기 감지센서 포트와 상기 퍼지 포트를 연결하는 연결관이 구비되고, 상기 연결관은 상기 진공용기보다 상기 냉매용기에 근접한 위치에서 상기 감지센서 포트와 연통되도록 연결될 수 있다.

또한, 상기 퍼지포트에 상기 연결관을 선택적으로 차단하는 밸브를 구비할 수 있다.

또한, 상기 감지센서 포트 내부의 진공상태를 해제하는 경우에 상기 퍼지 포트를 통하여 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급할 수 있다.

여기서, 상기 감지센서 포트 내부를 진공상태로 형성하는 경우에 상기 감지센서 포트 내부에 상기 퍼지 포트를 통해 음압을 인가할 수 있다.

이 경우, 상기 진공 단열부는 복수 개로 분할되며, 각각의 진공 단열부 내부에 각각의 감지센서를 구비할 수 있다.

또한, 복수 개로 분할된 상기 진공 단열부 각각에 감지센서 포트 및 상기 감지센서 포트와 연결되는 퍼지 포트가 구비되고 상기 감지센서는 각각의 진공 단열부에 구비된 감지센서 포트 내부의 냉매용기 측에 장착될 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하부에 액상 냉매가 수용되는 극저온부, 상기 극저온부 상부에 기상 냉매가 수용되어 기상 냉매의 온도 구배가 존재하는 온도 구배부를 구비하며 상부가 개방된 냉매용기; 상기 냉매용기를 진공 단열시키기 위하여 상기 냉매용기를 감싸는 진공용기; 상기 냉매용기에서 상기 진공용기를 관통하여 구성되며, 상기 냉매용기의 온도 또는 상기 냉매용기에 수용된 냉매의 온도를 감지하기 위한 적어도 1개의 감지센서가 착탈 가능하게 구비되는 감지센서 포트; 상기 진공용기의 외벽에 구비되어, 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트 내부로 음압을 제공하는 퍼지 포트; 상기 냉매용기와 구획되며, 절연오일 또는 절연가스가 수용되어 상온부를 구성하는 상온부 관체; 상기 온도 구배부를 상기 상온부와 구획하기 위하여 상기 냉매용기의 개방된 상부를 밀봉하는 밀봉부재; 및 상기 냉매용기의 액상 냉매 내에서 초전도 케이블의 초전도 도체층에 접속되고, 상기 밀봉부재를 관통하여 상기 상온부 관체로 연장되는 도체선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체를 제공할 수 있다.

또한, 상기 냉매용기의 적어도 일부에 상기 감지센서가 착탈 가능하게 장착되는 장착부를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 감지센서 포트는 상기 냉매용기에서 상기 진공용기를 향해 연장되어 그 일단이 상기 진공용기를 관통하여 외부와 연통되도록 구비되는 파이프 부재; 및 상기 파이프 부재의 일단부를 밀폐하는 커버;를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 파이프 부재는 적어도 일부에 상기 냉매용기와 상기 진공용기 사이의 열전도 경로를 늘리는 열전도방지수단을 구비할 수 있다.

또한, 상기 열전도방지수단은 상기 파이프 부재의 적어도 일부에 구비되는 요철부 또는 주름관으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 커버에는 상기 감지센서에서 연장된 케이블이 전기적으로 연결되는 신호용 단자가 장착될 수 있다.

이 경우, 상기 감지센서 포트와 상기 퍼지 포트를 연결하는 연결관을 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 연결관은 상기 냉매용기에 인접하여 상기 감지센서 포트와 연결될 수 있다.

이 경우, 상기 진공용기 외부의 상기 연결관의 소정 위치에 상기 연결관을 선택적으로 차단하는 밸브를 더 구비할 수 있다.

여기서, 상기 감지센서 포트 내부의 진공상태를 해제하는 경우에 상기 퍼지 포트 및 상기 연결관을 통하여 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하고, 상기 감지센서 포트 내부를 진공상태로 형성하는 경우에 상기 감지센서 포트 내부에 상기 퍼지 포트를 통해 음압을 제공할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부에 냉매가 수용되는 냉매용기와, 상기 냉매용기를 진공 단열시키기 위하여 상기 냉매용기를 감싸는 진공용기와, 상기 냉매용기에서 상기 진공용기를 관통하여 그 일단에 커버가 구비되며 상기 냉매의 온도를 감지하기 위한 감지센서가 착탈 가능하게 구비되는 감지센서 포트와, 상기 진공용기의 외벽에 구비되어 상기 감지센서 포트와 연결되는 퍼지 포트를 구비하는 초전도 기기용 접속 구조체의 감지센서 장착방법에 있어서, 상기 감지센서 포트 내부로 상기 퍼지 포트를 통해 불활성 가스를 공급하는 단계; 상기 커버를 분리하여 상기 감지센서 포트의 내부의 진공상태를 해제하는 단계; 상기 감지센서를 상기 감지센서 포트 내부에서 분리하고, 상기 감지센서 포트 내부에 상기 감지센서를 장착하는 단계 및 상기 퍼지 포트를 통해 상기 감지센서 포트 내부로 음압을 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체의 감지센서 장착방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 극저온 냉각장치 및 그 예로서의 초전도 기기용 접속 구조체에 온도센서 등과 같은 감지센서를 구비하는 경우에 냉각부를 구성하는 냉매용기와 진공 단열부를 구성하는 진공용기 사이의 공간과 구획되며, 나아가 상기 감지센서가 장착되는 공간을 제공하는 별도의 감지센서 포트를 구비하여 상기 감지센서의 분리 및 장착이 빠른 시간 내에 간편하게 수행될 수 있다. 즉, 상기 감지센서를 분리 또는 장착하는 경우에 상기 극저온 냉각장치 및 그 예로서의 초전도 기기용 접속 구조체와 초전도 케이블을 포함하는 전체 시스템의 진공상태를 해제하지 않고, 단순히 상기 감지센서 포트만의 진공상태를 해제하여 상기 감지센서의 분리 및 장착이 간편하고 빠르게 수행될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 극저온 냉각장치 및 그 예로서의 초전도 기기용 접속 구조체는 상기 감지센서 포트와 함께 상기 감지센서 포트로 불활성 가스 및 음압을 선택적으로 제공할 수 있는 퍼지 포트를 구비하여, 상기 감지센서의 유지보수를 위해 상기 감지센서 포트 내부의 진공상태가 해제되기 전에 상기 퍼지 포트를 통해 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하여 상기 감지센서 포트 내부로 외부의 공기 및 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 감지센서의 장착 이후에 상기 감지센서 포트의 내부를 진공상태로 만드는 경우에 상기 퍼지 포트를 통해 상기 감지센서 포트 내부로 음압을 제공하여 신속하고 간편하게 상기 감지센서 포트 내부를 진공상태로 만들 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 극저온 냉각장치 및 그 예로서의 초전도 기기용 접속 구조체를 구성하는 경우에 상기 감지센서 포트의 파이프 부재에 열전도 경로를 늘리는 주름관과 같은 열전도방지수단을 구비하여 상기 진공 단열부를 구성하는 진공용기 외부의 열이 상기 감지포트 유닛을 통해 상기 냉각부를 구성하는 냉매용기로 전달되는 것을 최대한 방지하여, 상기 초전도 케이블의 초전도 조건을 유지할 수 있다.

나아가, 상기 감지센서에서 취득한 온도정보를 유선으로 전송하는 경우에 상기 감지센서 포트를 밀폐하는 커버에 신호용 단자를 장착하고, 상기 신호용 단자에 상기 감지센서의 케이블을 연결하여 상기 온도정보를 외부로 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 온도정보의 전송을 위한 별도의 장치 등을 필요로 하지 않으므로, 상기 감지센서 포트의 구성을 단순화하여 그 조립 및 제작에 소요되는 시간 및 비용을 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 구성도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 예로서 초전도 기기용 접속 구조체와 연결되어 극저온 냉각되는 초전도 케이블의 부분 절개 사시도를 도시한다.
도 3은 도 2의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 예로서 초전도 기기용 접속 구조체의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 예로서 초전도 기기용 접속 구조체의의 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5의 단면도를 도시한다.
도 7은 도 6의 'A'영역의 일부 확대 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 구성도를 도시한다.

본 발명에 따른 극저온 냉각장치(1)는 냉각대상(100)이 중심부에 배치되어 상기 냉각대상(100) 외부에 냉매에 의한 냉각이 수행되는 냉각부(200)와 상기 냉각부(200)를 진공 단열하기 위한 진공 단열부(500)를 구비한다.

상기 냉각대상(100)은 예를 들면, 초전도 케이블에서 초전도체를 포함하여 구성되는 코어부 등일 수 있다. 초전도 케이블과 관련된 구체적인 설명은 도 2 이하를 참조하여 다시 자세하게 설명한다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 극저온 냉각장치(1)는 초저온 냉각이 필요한 냉각대상(100)이라면 다양하게 적용이 될 수 있다.

본 발명에 따른 극저온 냉각장치(1)은 냉각대상을 극저온으로 냉각하기 위하여 액상 냉매를 수환시켜 냉각대상(100)을 냉각하는 냉각부(200) 및 상기 냉각부 둘레를 진공 단열하도록 상기 냉각부(200)를 감싸는 진공 단열부(500)를 포함하고, 냉각대상(100)의 온도를 감지하기 위한 온도센서 등과 같은 적어도 하나의 감지센서(2820)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 냉각부(200)는 극저온 냉각장치 외부에서 냉각된 액상 냉매가 공급되어 냉각대상과 열교환한 후 냉각장치를 빠져나가고 재냉각되어, 냉각장치로 다시 공급되는 냉매 유로가 구비될 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 극저온 냉각장치는 냉각대상 외측에 구비되며, 순환하는 액상 냉매를 수용하는 냉매용기(300)를 포함하며, 상기 냉각대상을 냉각하는 냉각부(200), 상기 냉각부(200) 외측에 구비되며, 상기 냉각부(200)를 진공 단열하기 위하여 진공화된 진공용기(600)를 포함하는 진공 단열부(500), 상기 냉각부(200)를 구성하는 상기 냉매용기(300)의 표면에 구비되는 감지센서(2820), 상기 진공용기(600)를 관통하여 상기 감지센서(2820)가 구비된 상기 냉매용기(300)의 표면까지 연장되며, 상기 진공 단열부(500)와 차폐된 감지센서 포트(2800), 상기 진공용기(600)의 외부에 구비되어, 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 음압을 제공하는 퍼지 포트(2900)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 감지센서(2820)로는 냉각대상(100)의 온도를 간접적으로 측정하기 위한 온도센서일 수 있다.

상기 감지센서(2820)를 냉각대상에 직접 장착하려면, 감지센서(2820)에서 감지된 정보를 외부의 장치의 제어부 측으로 인출하기 위해서는 냉매가 흐르는 냉각부를 관통해야 하고, 기밀성을 저해하므로, 냉각부를 구성하는 냉매용기(300) 측에 장착하는 방법이 사용될 수 있다.

상기 냉매용기(300)는 금속재질로 구성되므로 상기 냉매용기 측에 장착된 감지센서(2820)의 온도를 통해 냉매의 온도, 더 나아가 냉각대상의 온도를 판단할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 극저온 냉각장치는 감지센서(2820)를 유지 보수 하는 경우, 극저온 냉각장치를 구성하는 진공 단열부(500) 전체의 진공을 파괴하지 않도록 하기 위하여 감지센서(2829)를 설치하기 위한 감지센서 포트(2800)를 구비한다.

상기 감지센서 포트(2800)는 감지센서가 장착되는 영역을 극소부위로 구획하여 별도로 설정된 진공영역으로 감지센서가 교체 또는 수리되어야 하는 경우, 감지센서(2820) 포트(2800)의 진공만을 해제하여 감지센서(2820)의 유지 보수를 가능하게 하므로, 전체 진공 단열부(500)에 영향을 미치지 않을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 극저온 냉각장치를 구성하는 진공 단열부(500)는 하나의 냉각장치에 복수 개가 구비될 수도 있다.

즉, 도 1(a)에 도시된 실시예는 극저온 냉각장치에 하나의 진공 단열부(500)가 구비된 예를 도시하며, 도 1(b)에 도시된 실시에는 하나의 극저온 냉각장치를 구성하는 진공 단열부(500)가 제1 진공 단열부(300a), 제2 진공 단열부(300b) 및 제3 진공 단열부(300c)로 구성된 예를 도시한다.

하나의 극저온 냉각장치 내부의 극저온 상태의 냉각부를 진공 단열하기 위한 진공 단열부(500)를 복수 개로 분할하면, 극저온 냉각장치를 구성하는 진공용기 등이 파손되는 등의 문제가 발생되는 경우 또는 전술한 감지센서 포트가 파손되는 등의 문제가 발생된 경우에도 특정 진공 단열부의 진공만 해제되어 전체 시스템의 진공이 함께 파괴되는 것을 방지할 수 있고, 시스템을 보수하는 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 극저온 냉각장치(1)는 감지센서 포트 역시 일반적인 작동상태에서는 진공 상태로 유지되어야 한다. 그러나, 감지센서를 교체하는 상황에서는 감지센서 포트의 진공 상태는 해제되어야 한다.

이 경우, 상기 냉매용기는 극저온 상태이며 냉매용기에 장착된 감지센서는 감지센서 포트의 진공이 해제됨과 동시에 심한 성에가 발생될 수 있고, 이러한 성에에 의하여 온도센서의 분리 또는 교체를 어렵게 하므로, 감지센서 포트의 진공을 해제함과 동시에 외부의 습한 공기 유입을 차단하여 성에 발생을 억제하는 방법이 필요하다. 따라서, 상기 퍼지 포트(2900)는 상기 진공용기(2400)의 외벽에 구비되어, 상기 감지센서 포트(2800)를 진공 해제하는 경우 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트(2800)를 진공화시켜야 하는 상황에서 감지센서 포트(2800) 내부로 음압을 제공할 수 있다.

이러한 목적을 쉽게 달성하기 위하여, 상기 감지센서 포트(2800)와 상기 퍼지 포트(2900)를 연결하는 연결관(2910)이 구비되고, 상기 연결관(2910)은 상기 진공용기(600)보다 상기 냉매용기(300)에 근접한 위치에서 상기 감지센서 포트(2800)와 연통되도록 연결되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 감지센서 포트(2800)의 진공 해제시 퍼지포트를 통해 분사되는 불활성 가스 등이 가장 효과적으로 상기 감지센서 측으로 공급되도록 하기 위함이다.

그리고, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 상기 진공 단열부(500)가 복수 개가 구획되어 구비되는 경우, 각각의 진공 단열부(300a, 300b, 300c) 내측에 감지센서(2800a, 2800b, 2800c)가 구비되고 각각의 감지센서의 유지보수를 위하여 감지센서 포트 및 퍼지 포트를 구비할 수 있다.

도 1(b)에 도시된 실시예에서, 상기 제1 진공 단열부(300a), 제2 진공 단열부(300b) 및 제3 진공 단열부(300c)에 각각 제1 감지센서 포트(2800a), 제2 감지센서 포트(2800b) 및 제3 감지센서 포트(2800c)가 구비되고, 각각의 감지센서 포트에와 연결관에 의하여 연결되는 제1 퍼지 포트(2900a), 제2 퍼지 포트(2900b) 및 제3 퍼지 포트(2900c)가 구비될 수 있다.

도 1(a) 및 도 1(b)에 도시된 극저온 냉각장치를 구성하는 감지센서(2820)는 상기 냉매용기(300)에 착탈 가능하게 장착되며, 상기 감지센서 포트(2800)는 상기 냉매용기(300)에서 상기 진공용기(600)를 향해 연장되어 그 일단이 상기 진공용기(600)를 관통하여 외부와 연통되도록 구비되는 파이프 부재(2830) 및 상기 파이프 부재(2830)의 일단부를 밀폐하는 커버(2840)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 감지센서(2820)에서 감지된 정보는 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 상기 감지센서(2820)에 연결된 케이블(2824)가 상기 감지센서 포트(2800)를 경유하여 외부로 인출되도록 구성하여 상기 케이블(2824)를 통해 감지 정보를 수신할 수 있다.

또한, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 상기 커버(2840)에 상기 감지센서(2820)에서 연장된 케이블(2824)이 전기적으로 연결되는 신호용 단자(2842)가 장착될 수 있다. 즉, 커버(2840)를 관통하여 신호용 단자(2842)가 장착되고 상기 신호용 단자(2842)의 일단에 상기 감지센서(2820)에서 연장된 케이블(2824)이 전기적으로 연결되고, 상기 신호용 단자(2842)에 감지 정보를 위한 별도의 커넥터 등을 장착할 수 있도록 구성할 수 있다. 따라서, 도 1(a)와 같이, 케이블이 직접 노출되지 않도록 구성할 수 있고, 다른 주변 기기와의 연결성이 향상될 수 있다.

그리고, 상기 감지센서(2820)는 도 1(a)에 도시된 바와 같이 냉매용기에 직접 부착 또는 장착될 수도 있으나, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 상기 냉매용기(300)의 표면에 장착된 장착부(2810)에 착탈 가능하게 체결될 수 있다.

상기 감지센서(2820)에 볼트(2822) 등과 같은 체결부재에 의한 체결을 위한 체결홀이 구비된 경우 금속 재질의 장착부(2810)에 장착되도록 구성하여, 감지센서(2820)를 견고하게 고정할 수 있다.

그리고, 상기 파이프부재(2830)의 일부 영역은 주름관(2834) 구조로 구성될 수 있다. 상기 주름관(2834)는 열전도의 열이동경로를 증가시켜 열전도를 최소화할 수 있다.

상기 퍼지포트에 상기 연결관(2910)을 선택적으로 차단하는 밸브(2912)를 구비하여, 불활성 가스의 공급 또는 진공압 인가를 선택적으로 제어할 수도 있다.

상기 퍼지포트(2900)를 통해, 상기 감지센서 포트(2800) 내부의 진공상태를 해제하는 경우에 상기 퍼지 포트(2900)를 통하여 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트(2800) 내부를 진공상태로 형성하는 경우에 상기 감지센서 포트(2800) 내부에 상기 퍼지 포트(2900)를 통해 음압을 인가할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 예로서 초전도 기기용 접속 구조체와 연결되어 극저온 냉각되는 초전도 케이블의 부분 절개 사시도를 도시하며, 도 3은 도 2의 단면도를 도시한다.

상기 초전도 케이블(1000)은 그 내부에서 외부를 향해 포머(110), 상기 포머(110) 외부를 감싸도록 상기 포머(110)의 길이방향으로 나란히 배치되는 복수 개의 초전도체를 포함하는 적어도 2층 이상의 초전도 도체층(130), 상기 초전도 도체층(130)을 감싸는 절연층(140), 상기 절연층(140) 외부를 감싸도록 상기 포머(110)의 길이방향으로 나란히 배치되는 복수 개의 초전도체를 포함하여 구성되는 적어도 2층 이상의 초전도 차폐층(180)을 포함하는 코어부(100)와, 상기 코어부(100)를 냉각하기 위하여, 상기 코어부(100) 외측에 구비되며, 상기 코어부(100)를 냉각하기 위한 액상 냉매의 냉매유로를 구비하는 냉각부(200), 상기 냉각부(200) 외측에 구비되는 내부 금속관(300), 상기 내부 금속관(300) 외측에 구비되며, 단열재(401)가 여러 층으로 감겨진 단열층을 형성하는 단열부(400), 상기 냉각부(200)를 진공 단열시키기 위하여, 상기 단열부(400) 외부의 이격된 위치에 복수 개의 스페이서(560)를 구비하는 진공 단열부(500), 상기 진공 단열부(500) 외측에 구비되는 외부 금속관(600) 및, 상기 외부 금속관(600) 외측에 구비되어 시스층을 형성하는 시스부(700)를 포함한다.

순차적으로 초전도 케이블을 구성하는 각각의 구성요소를 검토하면 다음과 같다. 상기 포머(110)는 납작하고 납작하고 긴 초전도체를 포머(110) 둘레에 장착하는 장소를 제공함과 동시에 형상을 형성하기 위한 틀로서 역할하고, 사고 전류가 흐르는 경로가 될 수 있다. 상기 포머(110)는 단면 원형의 복수의 구리(Cu) 소선(111)들을 원형으로 압축한 형태를 가질 수 있다.

상기 포머(110)를 구성하는 여러 가닥의 단면 원형의 구리(Cu) 소선(111)들을 원형으로 압축한 연선의 형태를 이루기 때문에 그의 표면이 올록볼록할 수밖에 없다. 따라서, 포머(110)의 올록볼록한 표면을 평활하게 하기 위하여 포머(110)의 외부에 평활층(120)이 피복될 수 있다. 상기 평활층(120)은 반도전성 카본지 또는 황동 테이프 등의 재질이 사용될 수 있다.

상기 평활층(120)에 의하여 평탄화된 상기 포머(110) 외측에 복수 개의 초전도체로 둘러싸여 층이 형성되는 제1 초전도 도체층(130a)이 구비될 수 있다. 제1 초전도 도체층(130a)은 복수 개의 초전도체가 나란히 인접하여 상기 평활층(120) 둘레를 감싸도록 설치될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 초전도 케이블을 통해 송전 또는 배전하려는 전류의 용량에 따라 초전도 도체층(130)은 복층으로 구성할 수도 있다.

도 2에 도시된 실시예는 총 2층의 초전도 도체층(130a, 130b)이 구비됨이 도시된다. 또한, 초전도 도체층을 단순히 적층하여 배치하면 전류의 표피효과에 따라 전류 용량이 증가되지 않는다. 이러한, 문제점을 방지하기 위하여 초전도 도체층을 복층으로 구비하는 경우에는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 절연층(140)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(140)은 절연 테이프 형태로 구성될 수 있으며, 적층되는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 배치되어 초전도 도체층(130a, 130b)을 상호 절연시켜 적층된 초전도체의 표피효과를 방지할 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에서, 상기 초전도 도체층(130)은 제1 초전도 도체층(130a)과 제2 초전도 도체층(130b) 2층으로 구성된 예가 도시되었으나, 필요에 따라 더 많은 층의 초전도 도체층이 구비될 수도 있다.

그리고, 각각의 초전도 도체층(130a, 130b)을 구성하는 초전도체는 포머(110)를 구성하는 각각의 소선들과 병렬 연결될 수 있다. 초전도체로 흐르던 전류가 초전도 조건의 파괴 등의 사고 시에 포머(110)의 소선으로 흐르도록 하기 위함이다. 이와 같은 방법으로 초전도 조건이 만족되지 않는 경우, 초전도체의 저항이 커지고 그에 따른 초전도체의 발열 또는 손상 등을 방지하기 위함이다.

상기 제1 초전도 도체층(130a) 외측에 구비되는 제2 초전도 도체층(130b)의 외부에 내부 반도전층(150)이 구비될 수 있다. 상기 내부 반도전층(150)은 초전도 도체층(130)의 영역별 전계 집중을 완화하고 표면 전계를 고르게 하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 내부 반도전층(150)은 반도전 테이프가 권선되는 방식으로 구비될 수 있다.

상기 내부 반도전층(150) 외측에는 절연층(160)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(160)은 초전도 케이블의 절연 내력을 증가시키기 위하여 구비될 수 있다. 일반적으로 고전압 케이블의 절연을 위해서는 XLPE(Cross Linking-Polyethylene) 또는 오일 방식(oil filled cable)이 사용되지만, 초전도 케이블은 초전도체의 초전도성을 위하여 극저온으로 냉각되고, 극저온에서는 XLPE가 파손되어 절연 파괴되는 문제점이 있고, 오일 방식(oil filled cable)은 환경 문제 등이 발생될 수 있으므로, 본 발명에 따른 초전도 케이블은 절연층(160)으로서 일반 종이 재질의 절연지를 사용할 수 있으며, 상기 절연층(160)은 절연지를 복수 회 권선하는 방식으로 구성될 수 있다.

상기 절연층(160) 외부에는 외부 반도전층(170)이 구비될 수 있다. 상기 외부 반도천층 역시 초전도 도체층(130)의 영역별 전계 집중을 완화하고 표면 전계를 고르게 하기 위하여 구비될 수 있으며, 상기 외부 반도전층(170) 역시 반도전 테이프가 권선되는 방식으로 구비될 수 있다.

그리고, 상기 외부 반도전층(170) 외측에는 초전도 차폐층(180)이 구비될 수 있다. 상기 초전도 차폐층(180)을 형성하는 방법은 상기 초전도 도체층(130)을 형성하는 방법과 마찬가지일 수 있다. 상기 외부 반도전층(170)의 표면이 고르지 못한 경우에는 필요에 따라 평활층(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 평활층 외부에 초전도 차폐층(180)을 형성하기 위한 초전도체를 각각 원주방향으로 나란히 배치할 수 있다.

상기 초전도 차폐층(180) 외측에는 코어부(100)의 외장 역할을 하는 코어 외장층(190)이 구비될 수 있다. 상기 코어 외장층(190)은 각종 테이프 또는 바인더 등을 포함할 수 있으며, 후술하는 냉각층에 코어부(100)가 노출될 수 있도록 외장 역할을 수행할 수 있다.

이와 같은 방법으로 초전도 케이블의 코어부(100)가 구성될 수 있으며, 도 2 및 도 3에서 상기 평활층 및 상기 반도전층은 동일 재질의 단일 층으로 구성되는 것으로 도시되었으나, 필요에 따라 다양한 부속층들이 추가될 수 있다.

상기 코어부(100) 외측에는 냉각부(200)가 구비될 수 있다. 상기 냉각부(200)는 상기 코어부(100)의 초전도체를 냉각하기 위하여 구비될 수 있으며, 상기 냉각부(200)는 그 내측에 액상 냉매의 순환유로가 구비될 수 있다. 상기 액상 냉매로는 액상 질소가 사용될 수 있으며, 상기 액상 냉매(액상 질소)는 영하 -200도 정도의 온도를 갖도록 냉각된 상태로 상기 냉객 유로를 순환하며 냉각부 내부의 코어부에 구비되는 초전도체의 초전도 조건인 극저온이 유지되도록 할 수 있다.

상기 냉각부(200)에 구비되는 냉각유로는 일방향으로 액상 냉매가 흐르도록 할 수 있으며, 초전도 케이블의 접속함 등에서 회수되어 재냉각되어 다시 상기 냉각부(200)의 냉각유로로 공급될 수 있다.

상기 냉각부(200) 외측에는 내부 금속관(300)이 구비될 수 있다. 상기 내부 금속관(300)은 후술하는 외부 금속관(600)과 함께 초전도 케이블의 포설 및 운전 중에 코어부(100)의 기계적인 손상을 방지하기 위한 초전도 케입블의 외장 역할을 수행한다. 초전도 케이블은 제작 및 운반이 용이하도록 드럼에 감기게 되며 설치 시에는 드럼에 감겨진 케이블을 전개하여 설치하므로 초전도 케이블에는 굽힘 응력 또는 인장 응력이 지속적으로 인가될 수 있다.

이러한 기계적 응력이 인가되는 상황에서도 초기 성능을 유지하도록 하기 위하여 내부 금속관(300)을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 내부 금속관(300)은 기계적 응력에 대한 강성 보강을 위하여 초전도 케이블의 길이 방향으로 융기 및 함몰이 반복되는 굴곡 구조(corrugated)를 가지며, 상기 내부 금속관(300)은 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있다.

상기 내부 금속관(300)은 상기 냉각부(200) 외측에 구비되므로, 액상 냉매의 온도에 대응되는 극저온일 수 있다. 따라서, 상기 내부 금속관(300)은 저온부 금속관으로 구분될 수 있다.

또한, 상기 내부 금속관(300) 외주면에는 반사율이 높은 금속 필름에 열전도율이 낮은 고분자가 얇게 코팅된 단열재가 여러 층으로 감겨진 단열층을 포함하는 단열부(400)가 구비될 수 있다. 상기 단열층은 멀티 레이어 인슐레이션(MLI, Multi Layer Insulation)을 구성하고, 주로 복사에 의한 열전달을 최소화할 수 있다.

따라서, 반사율이 높은 금속 필름 재질로 인하여 복사에 의한 열교환 또는 열침입을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.

상기 단열부(400) 외측에는 진공 단열부(500)가 구비될 수 있다. 상기 진공 단열부(500)는 상기 단열부(400)에 의한 단열이 충분하지 못한 경우 발생될 수 있는 상기 단열층 방향으로의 대류 등에 의한 열전달을 최소화하기 위하여 구비될 있다.

상기 진공 단열부(500)는 상기 단열부(400) 외측에 이격 공간을 형성하고, 상기 이격 공간을 진공화시키는 방법으로 형성할 수 있다.

상기 진공 단열부(500)는 상온인 외부로부터 상기 코어부 측으로 대류 등에 의한 열침입을 방지하기 위하여 구비되는 이격 공간으로서, 물리적 이격 공간을 형성하기 위하여 적어도 하나의 스페이서(560)를 구비할 수 있다. 상기 진공 단열부(500) 내의 이격 공간 그 외측에 구비되는 외부 금속관(600) 등과 상기 진공 단열부(500) 내측의 상기 단열부(400)가 접촉되는 것을 초전도 케이블의 전 영역에서 방지하기 위하여 상기 이격 공간 내에 적어도 2개의 스페이서(560)를 구비할 수 있다. 상기 스페이서(560)는 초전도 케이블의 길이방향을 따라 배치될 수 있으며, 상기 코어부(100) 외측, 구체적으로는 상기 단열부(400)를 나선형으로 감싸도록 권선할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스페이서(560)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 상기 스페이서(560)의 개수는 초전도 케이블의 종류 또는 크기에 따라 증감될 수 있다. 본 발명에 따른 초전도 케이블은 3개 내지 5개의 스페이서가 구비될 수 있다.

상기 스페이서(560)가 구비된 상기 진공 단열부(500) 외측에는 외부 금속관(600)이 구비될 수 있다. 상기 외부 금속관(600)은 상기 내부 금속관(300)과 동일한 형태와 재질로 구성될 수 있으며, 상기 외부 금속관(600)은 상기 내부 금속관(300)보다 더 큰 직경으로 구성되어 스페이서(560)를 통한 이격 공간의 형성을 가능하게 할 수 있다.

그리고, 상기 외부 금속관(600) 외측에는 초전도 케이블 내부를 보호하기 위한 외장 기능을 수행하는 시스부(700)가 구비될 수 있다. 상기 시스부는 통상적인 전력용 케이블의 시스부(700)를 구성하는 시스재가 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 예로서 초전도 기기용 접속 구조체의 단면도를 도시한다.

초전도 기기용 접속 구조체는 초전도 케이블과 상온 케이블을 연결하는 종단 구조체일 수도 있고, 초전도 케이블과 초전도 케이블을 연결하는 중간 접속 구조체일 수 있으며, 종단 구조체 및 중간 접속 구조체 모두 냉각부와 진공 단열부를 구비하여 냉각대상인 초전도 케이블의 코어를 냉각하는 극저온 냉각장치로서 작용한다.

도 4 내지 도 6에 도시된 초전도 기기용 접속 구조체는 초전도 케이블과 상온 케이블을 연결하는 종단 구조체를 예로 도시하였으나 극저온 냉각을 위한 냉각장치로서의 하나의 예로 설명한 것이다.

본 발명에 따른 초전도 기기용 접속 구조체(2000)는 초전도 케이블에 접속되고, 외측에 부싱이 구비된 도체선(2210)의 하부가 침지된 액상 냉매(l)가 수용되는 극저온부(C), 상기 극저온부(C)와 연통되어 기상 냉매(g)가 온도 구배를 갖도록 수용되고, 상기 도체선이 상방으로 연장되어 배치되며 온도 구배부(B) 및, 상기 온도 구배부(B)와 구획되며, 상기 극저온부(C) 및 상기 온도 구배부(B)의 도체선이 연장되어 인출되는 상온부(A)를 포함할 수 있다.

초전도 기기용 접속 구조체(2000)는 초전도 기기를 구성하는 초전도체 케이블에 접속되는 도체선이 극저온의 액상 냉매에 침지되는 극저온부(C)와, 상기 극저온부(C)에 수용된 액상 냉매의 액면(ls)으로부터 높이가 상승함에 따라 일정한 온도 구배를 갖도록 수용된 기상 냉매 내부에 상기 도체선이 배치된 온도 구배부(B) 및 상기 온도 구배부(B)와 구획되며, 상온 환경에서 절연오일 또는 절연가스가 수용되고 상기 도체선이 연장되어 인출되는 상온부(A)로 구획될 수 있다.

극저온의 액상 냉매가 수용되는 극저온부(C)와 기상 냉매가 수용되는 온도 구배부(B)는 상호 연통된 구조를 가지므로, 상기 극저온부(C)에 수용된 액상 냉매의 액면(ls)은 액상 냉매의 온도 및 내부의 압력에 따라 승강이 가능하다.

상기 극저온부(C)와 상기 온도 구배부(B)는 액상 냉매가 수용되는 냉매용기(2300)를 액면(ls)의 위치에 따라 구분되는 영역으로 이해될 수 있다.

상기 도체선(2210)은 상기 초전도 케이블의 코어부(100)의 초전도 도체층(130) 측에 접속된다. 여기서, 상기 도체선(2210)이 상기 초전도 도체층(130) 측에 접속된다는 의미는 상기 도체선(2210)이 초전도 도체층(130)과 연결부, 조인트 또는 기타 접속부 등의 접속수단을 통해 직접 접속되는 경우와 아래 설명된 연결도체 등을 채용하여 간접적으로 접속되는 경우 모두를 포함하는 의미로 해석되는 것이 바람직하다.

상기 극저온부(C)는 초전도 케이블의 코어부를 구성하는 초전도 도체층(130)의 단부와, 상기 단부가 접속되는 연결도체(2120)가 접속부(2110)에서 연결되며, 상기 접속부(2110)에서 접속된 연결도체(2120)는 도체선(2210)과의 조인트(2130) 등을 통해 전기적 연결이 될 수 있다. 도 4에 도시되지 않았으나, 상기 접속부(2110) 근방에 열수축에 의하여 발생될 수 있는 응력을 해소하기 위한 절연 지지물이 구비될 수도 있다.

상기 조인트(2130)는 상기 연결도체(2120)의 온도에 따른 수평방향 수축 또는 인장에도 불구하고, 상기 도체선(2210) 등과 안정적으로 연결될 수 있는 구조를 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 조인트(2130)는 유연한 재질의 편조선 연결부재 등을 포함할 수 있다.

상기 조인트(2130)에 연결된 상기 도체선(2210)은 냉매용기(2300)의 상단 방향으로 연장된다. 상기 도체선(2210)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 재질로 구성될 수 있으며, 외측에는 부싱(2220)이 구비될 수 있다. 물론, 상기 도체선(2210)은 부싱(2220)이 생략된 나도체 형태로 제공될 수 있다. 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등은 초전도 케이블이 사용되는 냉매 온도, 예를 들어 냉매로서 액체 질소를 사용할 경우, 액체 질소의 온도 근방에 있어서도 전기적 저항이 작은 금속 등의 도전성 재료의 예이다.

상기 부싱(2220)은 스테인레스관 및 그 외측에 에틸렌프로필렌 고무 또는 강화 섬유 플라스틱(FRP)등의 절연물질로 피복된 형태일 수 있다. 또한, 상기 부싱은 외주의 길이방향 상단부 및 하단부(2222)에 경사면에 수직한 방향으로 박(箔)전극(2221)이 구비될 수 있으며, 박전극(2221)이 구비된 부분은 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 상기 부싱(2220)에 구비된 상기 박전극(2221)은 전계 완화 수단으로 채용될 수 있다.

상기 극저온부(C)에 구비되는 액상 냉매(l) 및 상기 온도 구배부(B)의 기상 냉매(g)는 냉매를 수용하는 냉매용기(2300)에 저장될 수 있다. 냉매용기는 강도가 우수한 스테인리스 등의 금속으로 구성할 수 있다.

상기 냉매용기(2300)는 하부에 액상 냉매가 수용되는 극저온부(C), 상기 극저온부(C) 상부에 기상 냉매(g)가 수용되어 기상 냉매(g)의 온도 구배가 존재하는 온도 구배부(B)를 구비하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 냉매용기(2300)는 하부에 액상 냉매(l)가 수용되고, 그 상부에 기상 냉매(g)가 수용되며, 상기 도체선(2210)의 하부가 침지되는 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 냉매용기(2300) 하부에 수용된 액상 냉매(l)의 액면(ls)은 내부의 온도 또는 압력에 따라 승강될 수 있다. 상기 기상 냉매(g)는 액상 냉매가 액상 질소인 경우, 기상 질소일 수 있다.

상기 냉매용기(2300)는 전술한 초전도 케이블(1000)의 냉각부(200)와 연결되어, 상기 냉매용기(2300) 내의 액상 냉매가 상기 냉각부(200)로 순환할 수 있다.

본 발명에 따른 초전도 기기용 접속 구조체(2000)는 상기 온도 구배부(B)를 상기 상온부(A)와 구획된 상태로 밀봉하기 위한 밀봉부재(2600)를 구비할 수 있다.

상기 냉매용기(2300)의 상단은 개방된 구조를 가질 수 있으며, 상기 냉매용기(2300)를 밀폐하는 상기 밀봉부재(2600)는 내후성, 내부식성이 풍부한 플라스틱으로서의 에폭시(epoxy) 등의 재질일 수 있다.

상기 밀봉부재(2600)를 경계로 상기 온도 구배부(B) 상부에 상온부(A)가 구비될 수 있다.

상기 상온부(A)는 내측에 상기 도체선(2210)이 연장되어 배치될 수 있으며, 상기 도체선(2210)을 감싸며 내부에 절연오일 또는 절연가스(공기 또는 SF6 가스 등)가 수용되는 상온부 관체(2700)를 구비할 수 있다. 상기 상온부 관체(2700)는 자기관 형태를 가질 수 있다.

상기 상온부(A)를 경유한 도체선(2210)은 온도 변화에 따른 충격을 최소화하며 외부로 인출될 수 있다.

그리고, 상기 냉매용기(2300)를 진공 단열시키기 위하여 감싸는 진공용기(2400)를 구비할 수 있다. 상기 진공용기(2400)는 상기 초전도 케이블의 진공 단열부(500)와 연통되도록 구성될 수 있으며, 상기 냉매용기를 감싸도록 구성될 수 있다. 도 4에서, 상기 진공용기는 상기 냉매용기(2300)의 상부까지 연장되어 상기 냉매의 진공 단열을 가능하게 할 수 있다.

한편 상기 초전도 기기용 접속 구조체(2000)는 상기 극저온부 및 상기 온도 구배부의 온도를 상기 극저온부 또는 상기 온도 구배부에 구비되는 감지센서를 더 포함할 수 있다. 상기 감지센서는 온도 센서(T)일 수 있다.

상기 온도 센서(T)는 상기 냉매용기(2300)의 외벽에 구비되어 상기 냉매용기 또는 상기 냉매용기에 수용된 냉매의 온도를 측정하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 온도 센서(T)는 상기 냉매용기(2300)의 외벽에 부착되어 상기 냉매용기(2300)의 표면 온도를 측정할 수도 있고, 상기 냉매용기(2300) 내측에 수용된 액상 냉매 또는 기상 냉매의 온도를 직접 측정할 수도 있다. 도 4에 도시된 실시예는 상기 온도 센서(T)가 상기 냉매용기(2300)의 외벽에 구비되어 상기 냉매용기(2300)의 표면 온도를 측정하는 경우를 도시한다.

상기 온도센서(T)에 고장이 발생하거나, 또는 상기 온도센서의 수명이 다하게 되면 상기 온도센서의 보수 및 교체를 위해서 상기 냉매용기와 상기 진공용기 사이의 진공상태를 해제하는 것이 필수적이다. 그런데, 전술한 바와 같이, 상기 접속 구조체의 진공용기와 상기 초전도 케이블의 진공 단열부는 서로 연통하여 하나의 진공 시스템을 형성하게 된다. 따라서, 상기 온도센서의 보수 또는 교체를 위하여 상기 진공상태를 해제하는 것은 상기 종단 구조체와 상기 초전도 케이블을 포함하는 전체 시스템의 진공상태를 해제하는 것을 의미한다. 결국, 상기 온도센서의 유지보수를 위해서는 상기 종단 구조체와 상기 초전도 케이블을 포함하는 전체 시스템의 진공상태를 해제해야 하므로 그 시간 및 비용이 많이 소요된다. 특히 상기 온도센서의 유지보수 후에 상기 온도센서를 다시 장착하여 상기 종단 구조체와 상기 초전도 케이블을 포함하는 전체 시스템을 다시 진공상태로 만들기 위해서는 현저히 많은 시간이 소요되어 그 작업성이 매우 떨어지게 된다.

따라서, 이하에서는 상기 온도센서의 유지보수를 위하여 상기 온도센서를 분리하는 경우에 상기 종단 구조체와 상기 초전도 케이블을 포함하는 전체 시스템의 진공상태를 해제할 필요없이 보다 빠른 시간 안에 간편하게 작업을 완료할 수 있는 종단 구조체에 대해서 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 극저온 냉각장치의 예로서 초전도 기기용 접속 구조체의의 사시도를 도시하며, 도 6은 도 5의 단면도를 도시한다.

전술한 도 4의 실시예와 비교하여 본 실시예에 따른 종단 구조체(2000)는 감지센서(2820, 도 7 참조)이 착탈 가능하게 구비되며 상기 냉매용기(2300)에서 상기 진공용기(2400)를 관통하여 구성되는 감지센서 포트(2800)와, 상기 감지센서 포트(2800)로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 음압을 제공하는 퍼지 포트(2900)를 구비한다는 점에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 살펴본다.

도 5 및 도 6를 참조하면, 상기 종단 구조체(2000)는 전술한 실시예의 종단 구조체와 비교하여 상기 진공용기(2400)의 외부로 돌출하는 감지센서 포트(2800)와 퍼지 포트(2900)를 구비한다.

상기 감지센서 포트(2800)는 상기 냉매용기(2300)에서 상기 진공용기(2400)를 관통하여 구성되며, 상기 냉매용기(2300)의 온도 또는 상기 냉매용기(2300)에 수용된 냉매의 온도를 감지하기 위한 적어도 2개의 감지센서(2820)이 착탈 가능하게 구비될 수 있다. 또한, 상기 퍼지 포트(2900)는 상기 진공용기(2400)의 외벽에 구비되어, 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 음압을 제공할 수 있다.

상기 감지센서 포트(2800)와 상기 퍼지 포트(2900)는 상기 감지센서(2820)을 장착하기 위한 어셈블리 형태로 제공될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 진공용기(2400)의 표면을 따라 복수개로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 종단 구조체(2000)에 구비된 모든 감지센서(2820)을 상기 감지센서 포트(2800)에 장착하는 것도 가능하지만, 상기 종단 구조체(2000)의 조립 및 제작에 걸리는 시간 및 비용을 생각할 때 상기 종단 구조체(2000)에 구비된 감지센서(2820) 중에 일부를 상기 감지센서 포트(2800)에 장착하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 감지센서 중에 일부는 종래와 같이 상기 냉매용기(2300)의 표면에 장착하고(도면에서 'T'로 도시됨), 나머지는 본 실시예와 같이 상기 감지센서 포트(2800)를 이용해 장착할 수 있다. 이 경우, 상기 종단 구조체(2000)에 구비된 감지센서(2820)의 유지보수가 필요한 경우에도 상기 감지센서 포트(2800)를 통한 유지보수를 통해 신속하고 간편하게 감지센서(2820)의 유지보수를 수행할 수 있다. 물론, 상기 종단 구조체(2000)의 감지센서(2820) 중에 유지보수가 필요한 감지센서의 전체에 대해 유지보수를 하는 것이 바람직하지만, 종래 방법으로 설치된 감지센서는 그 유지보수를 위해 분리 및 재장착에 걸리는 시간 및 비용이 현저히 증가하므로, 본 실시예에 따라 상기 감지센서 포트(2800)에 설치된 감지센서(2820)만을 유지보수하여 긴급 상황 또는 이에 준하는 상황에서 상기 종단 구조체(2000)의 운행정지시간을 단축하여 빠른 시간 안에 재가동이 가능하게 된다.

도 7은 도 6의 'A' 영역, 즉 상기 감지센서 포트(2800)와 퍼지 포트(2900)의 구성을 상세히 도시하기 위한 일부 확대 단면도이다.

도 7을 참조하면, 상기 감지센서 포트(2800)는 상기 냉매용기(2300)에서 상기 진공용기(2400)를 향해 연장되어 그 일단이 상기 진공용기(2400)를 관통하여 외부와 연통되도록 구비되는 파이프 부재(2830) 및 상기 파이프 부재(2830)의 일단부를 밀폐하는 커버(2840)를 구비한다.

상기 파이프 부재(2830)는 상기 냉매용기(2300)와 상기 진공용기(2400) 사이의 공간과 상기 감지센서(2820)이 장착되는 공간을 분리 또는 구획하는 역할을 하게 된다. 즉, 상기 파이프 부재(2830)의 내부는 후술하는 바와 같이 진공상태를 유지하여 단열의 역할을 함과 동시에 그 내부에 장착되는 감지센서(2820)을 위한 별도의 장착 공간을 제공하게 된다. 따라서, 상기 파이프 부재(2830)의 내부에 장착된 감지센서(2820)을 분리하고자하는 경우에는 상기 파이프 부재(2830) 내측의 진공상태만을 해제하여 간편하고 신속하게 상기 감지센서(2820)을 분리하는 것이 가능해진다. 상기 감지센서(2820)을 다시 장착하여 상기 파이프 부재(2830)의 내측을 진공상태로 만드는 경우에도 상기 파이프 부재(2830)의 내부 공간은 상기 종단 구조체와 초전도 케이블의 진공시스템에 비해 상대적으로 매우 작게 되므로 상대적으로 짧은 시간 내에 진공상태로 만드는 것이 가능해진다.

상기 파이프 부재(2830)는 상기 냉매용기(2300)의 외벽에서 상기 진공용기(2400)를 통하여 외부와 연통하므로 상기 진공용기(2400) 외측의 열이 전도에 의해 상기 냉매용기(2300)로 전달될 수 있다. 이 경우, 상기 냉매용기(2300) 내측의 냉매의 온도를 상승시켜 초전도 조건에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 상기 파이프 부재(2830)는 적어도 일부에 상기 냉매용기(2300)와 상기 진공용기(2400) 사이의 열전도 경로를 늘리는 열전도방지수단을 구비할 수 있다. 상기 열전도방지수단은 다양하게 구현이 가능하며, 예를 들어, 상기 열전도방지수단은 상기 파이프 부재(2830)의 적어도 일부에 구비되는 요철부 또는 주름관(2834)으로 이루어질 수 있다. 도 7에서는 상기 열전도방지수단이 주름관(2834)으로 이루어진 경우를 도시하지만, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

구체적으로, 상기 파이프 부재(2830)는 상기 냉매용기(2300)의 외벽에서 상기 진공용기(2400)를 향해 소정길이로 연장 형성되는 제1 파이프부(2832)와, 상기 제1 파이프부(2832)에 소정길이로 연결되는 주름관(2834)과 상기 주름관(2834)에 연결되어 상기 진공용기(2400)의 외부와 연통하는 제2 파이프부(2835)를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 주름관(2834)은 상기 제1 파이프부(2832) 및 제2 파이프부(2835)와 용접 등의 방법에 의해 연결될 수 있다.

한편, 상기 파이프 부재(2830)를 형성하는 제1 파이프부(2832), 주름관(2834) 및 제2 파이프부(2835)는 열전도성이 낮은 재질로 제작될 수 있다. 상기 제1 파이프부(2832)와 제2 파이프부(2835)는 동일한 재질로 제작되거나, 또는 상기 제1 파이프부(2832)와 제2 파이프부(2835)가 서로 열전도성이 상이한 재질로 제작되어 열전도성을 떨어뜨릴 수 있다.

상기 감지센서 포트(2800) 내부의 감지센서(2820)은 상기 냉매용기(2300)의 외벽에 직접 장착될 수도 있지만, 이는 상기 냉매용기(2300)의 외벽의 기계적 강도를 약화시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 냉매용기(2300)의 적어도 일부에 상기 감지센서(2820)이 착탈 가능하게 장착되는 장착부(2810)를 구비하고, 상기 감지센서 포트(2800)가 상기 장착부(2810)에 구비될 수 있다.

상기 장착부(2810)는 소정 두께로 이루어질 수 있으며, 상기 냉매용기(2300)의 외벽에 용접 등의 방식에 의해 부착될 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않지만 상기 장착부(2810)가 상기 냉매용기(2300)와 일체로 구성될 수도 있다. 이 경우에는, 상기 감지센서(2820)을 장착하고자 하는 위치의 냉매용기(2300)의 외벽을 상대적으로 다른 부위에 비해 두껍게 제작하여 상기 위치에 감지센서(2820)을 장착할 수 있을 것이다.

상기 장착부(2810)를 구비한 경우에 상기 감지센서(2820)은 상기 장착부(2810)에 착탈 가능하게 구비된다. 상기 감지센서(2820)은 예를 들어 볼트(2822)와 같은 체결수단에 의해 상기 장착부(2810)에 착탈 가능하게 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 감지센서(2820)은 착탈 가능한 형태의 온도센서를 채용하여 사용할 수 있다. 따라서, 상기 볼트(2822)를 상기 장착부(2810)에 체결하는 방식에 의해 상기 감지센서(2820)을 상기 장착부(2810)에 장착하고, 또한, 상기 볼트(2822)를 푸는 동작에 의해 상기 감지센서(2820)을 상기 장착부(2810)에서 용이하게 분리할 수 있다.

한편, 상기 진공용기(2400)의 외부와 연결되는 상기 감지센서 포트(2800)의 개구된 단부는 커버(2840)에 의해 밀폐된다. 상기 커버(2840)는 볼트와 같은 체결수단에 의해 상기 파이프 부재(2830)의 단부에 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 커버(2840)와 상기 파이프 부재(2830)의 단부 사이에는 밀폐를 위한 오링 등을 구비할 수 있다.

한편, 상기 감지센서(2820)은 상기 측정된 냉매의 온도에 대한 정보를 외부의 제어수단(미도시) 등으로 전달하게 되며, 이 경우 상기 온도 정보를 유선 또는 무선으로 전송할 수 있다. 상기 감지센서(2820)을 선택하는 경우에 상기 감지센서(2820)의 조립의 간편성, 제조단가 등을 고려하여 유선으로 상기 온도정보를 전송하는 타입을 선택하는 경우에 상기 감지센서(2820)과 외부의 제어수단을 전기적으로 연결할 필요성이 있다. 이 경우, 상기 커버(2840)에는 상기 감지센서(2820)에서 연장된 케이블(2824)이 전기적으로 연결되는 신호용 단자(2842)가 장착될 수 있다. 즉, 커버(2840)를 관통하여 신호용 단자(2842)가 장착되고 상기 신호용 단자(2842)의 일단에 상기 감지센서(2820)에서 연장된 케이블(2824)이 전기적으로 연결되고, 상기 신호용 단자(2842)의 타단이 상기 제어수단과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 상기 커버(2840)에 상기 감지센서(2820)의 온도정보를 유선으로 외부로 전송할 수 있는 구성을 마련함으로써, 상기 온도정보의 전송을 위한 별도의 장치를 필요로 하지 않게 되어 상기 감지센서 포트(2800)의 구성이 간편해지며, 나아가 조립 및 설치에 소요되는 시간 및 비용을 줄일 수 있다.

한편, 상기 감지센서 포트(2800)에서 상기 감지센서(2820)을 분리하고자 하는 경우, 상기 커버(2840)를 분리하여 상기 감지센서 포트(2800) 내부의 진공상태를 해제하고 상기 감지센서(2820)을 분리하게 된다. 그런데, 상기 종단 구조체(2000)가 운행중인 경우에 상기 감지센서 포트(2800) 내부는 진공단열을 위하여 진공상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 커버(2840)를 분리하는 경우에 매우 짧은 시간 동안에 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 외부의 공기가 유입된다. 이 경우, 외부의 공기와 함께 공기 중에 포함된 수분 등도 상기 감지센서 포트(2800)의 내부로 유입되어 상기 커버(2840)를 분리하는 경우에 상기 수분 등에 의해 상기 감지센서 포트(2800) 내부가 성에로 덮일 수 있다. 이는 상기 감지센서 포트(2800) 내부에서 상기 감지센서(2820)을 분리하는 작업을 어렵게 할 수 있으며, 나아가 상기 감지센서(2820)을 재장착하는 경우에도 오작동을 유발할 수 있다. 또한, 상기 감지센서(2820)을 재장착한 후에 상기 감지센서 포트(2800) 내부를 진공상태를 만들기 위하여 음압을 제공할 수 있는 수단을 필요로 한다.

따라서, 본 실시예에 따른 종단 구조체(2000)는 감지센서 포트(2800)와 함께 상기 진공용기(2400)의 외벽에 구비되어, 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 음압을 제공하는 퍼지 포트(2900)를 구비한다. 즉, 상기 커버(2840)를 분리하기 전에 상기 퍼지 포트(2900)를 통해 상기 감지센서 포트(2800)의 내부로 질소와 같은 불활성 가스를 소정 압력으로 공급하여, 상기 커버(2840)를 분리하는 경우에도 외부의 공기와 수분이 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 감지센서(2820)을 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 재장착한 후에, 상기 커버(2840)를 밀폐하고 상기 퍼지 포트(2900)를 통해 상기 감지센서 포트(2800)의 내부에 음압을 제공하여 상기 감지센서 포트(2800)의 내부를 진공상태로 만들 수 있다. 이하, 상기 퍼지 포트(2900)에 대해 도면을 참조하여 상세히 살펴본다.

상기 퍼지 포트(2900)는 상기 진공용기(2400)의 외부로 돌출 형성된 포트부(2920)를 구비하며, 나아가 상기 감지센서 포트(2800)와 상기 퍼지 포트(2900)의 포트부(2920)를 연결하는 연결관(2910)를 구비한다.

예를 들어, 상기 연결관(2910)의 일단부는 상기 감지센서 포트(2800)의 파이프 부재(2830)에 연결되며, 상기 연결관(2910)의 타단부는 상기 포트부(2920)에 연결될 수 있다. 상기 연결관(2910)를 통해 상기 감지센서 포트(2800)의 내부로 불활성 가스를 공급하는 경우에 상기 감지센서(2820)의 근처에 외부공기의 유입으로 인한 성에 발생을 방지할 필요가 있으므로, 상기 연결관(2910)의 일단부는 상기 감지센서(2820)에 인접하여 상기 감지센서 포트(2800)와 연결될 수 있다. 상기 연결관(2910)가 상기 감지센서(2820)에 인접하여 구비되면, 상기 연결관(2910)를 통해 공급되는 불활성 가스가 상기 감지센서(2820)에서 점차 확산되므로 외부에서 유입되는 공기가 상기 감지센서(2820)으로 접근하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 연결관(2910)는 상기 냉매용기(2300)에 인접하여 상기 감지센서 포트(2800)와 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 파이프 부재(2830)가 전술한 바와 같이 제1 파이프부(2832), 주름관(2834) 및 제2 파이프부(2835)를 구비하는 경우에 상기 연결관(2910)의 일단부는 상기 제1 파이프부(2832)에 연결될 수 있다.

한편, 상기 커버(2840)를 분리하여 상기 감지센서 포트 내부의 진공상태를 해제하는 경우에는 상기 퍼지 포트(2900)의 연결관(2910)를 통해 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 불활성 가스를 공급하게 되며, 상기 감지센서(2820)의 장착 후에 상기 감지센서 포트(2800) 내부를 진공상태로 형성하는 경우에는 상기 감지센서 포트(2800) 내부에 상기 퍼지 포트(2900)의 연결관(2910)를 통해 음압을 제공하게 된다. 따라서, 상기 연결관(2910)의 단부에 불활성 가스 공급부 또는 음압을 제공하는 펌핑수단이 선택적으로 연결될 수 있으므로, 상기 진공용기(2400) 외부의 상기 연결관(2910)의 소정 위치에 상기 연결관(2910)를 선택적으로 차단하는 밸브(미도시)를 구비할 수 있다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 초전도 기기용 접속 구조체(2000)에 있어서,상기 감지센서의 유지보수를 위해 상기 감지센서(2820)의 분리/장착방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 종단 구조체(2000)에 장착된 감지센서(2820)의 유지보수를 위하여 상기 감지센서(2820)을 분리하고자 하는 경우, 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 상기 퍼지 포트(2900)를 통해 불활성 가스를 공급한다. 구체적으로, 상기 퍼지 포트(2900)의 연결관(2910)를 불활성 가스 공급원과 연결시키고, 상기 연결관(2910)를 통해 상기 감지센서 포트(2800)의 내부로 불활성 가스를 소정압력으로 공급한다.

이어서, 상기 감지센서 포트(2800)의 커버(2840)를 분리하여 상기 감지센서 포트(2800)의 내부의 진공상태를 해제하게 된다. 이 경우, 상기 감지센서 포트(2800)의 내부는 이미 불활성 가스에 의해 충진된 상태이므로 상기 커버(2840)를 분리하는 경우에도 외부의 공기 및 수분이 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상기 커버(2840)의 분리 후에, 상기 감지센서 포트(2800) 내부의 감지센서(2820)을 상기 감지센서 포트(2800) 내부에서 분리하고, 상기 감지센서(2820)의 유지보수 후에 상기 감지센서(2820)을 상기 감지센서 포트(2800) 내부에 장착하게 된다.

상기 감지센서(2820)의 장착 후에, 상기 퍼지 포트(2900)를 통해 상기 감지센서 포트(2800) 내부로 음압을 제공하여 상기 감지센서 포트(2800) 내부를 진공상태로 만들게 된다. 구체적으로, 상기 퍼지 포트(2900)의 연결관을 펌핑수단에 연결시키고 상기 펌핑수단의 구동에 의해 상기 연결관(2910)를 통해 상기 감지센서 포트(2800)로 음압을 제공하게 된다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

100 : 코어부
130 : 초전도층
200 : 냉각부
500 : 진공 단열부
2000 : 종단 구조체
2300 : 냉매용기
2400 : 진공용기
2800 : 감지센서 포트
2900 : 퍼지 포트

Claims (21)

1. 냉각대상 외측에 구비되며, 순환하는 액상 냉매를 수용하는 냉매용기를 포함하며, 상기 냉각대상을 냉각하는 냉각부;
   상기 냉각부 외측에 구비되며, 상기 냉각부를 진공 단열하기 위하여 진공화된 진공용기를 포함하는 진공 단열부;
   상기 냉각부를 구성하는 상기 냉매용기의 표면에 구비되는 감지센서;
   상기 진공용기를 관통하여 상기 감지센서가 구비된 상기 냉매용기의 표면까지 연장되며, 상기 진공 단열부와 차폐된 감지센서 포트; 및,
   상기 진공용기의 외부에 구비되어, 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트 내부로 음압을 제공하는 퍼지 포트;를 포함하는 극저온 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감지센서는 상기 냉매용기에 착탈 가능하게 장착되며, 상기 감지센서 포트는 상기 냉매용기에서 상기 진공용기를 향해 연장되어 그 일단이 상기 진공용기를 관통하여 외부와 연통되도록 구비되는 파이프 부재; 및 상기 파이프 부재의 일단부를 밀폐하는 커버;를 구비하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 감지센서는 상기 냉매용기의 표면에 장착된 장착부에 착탈 가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 파이프 부재의 적어도 일부 구간은 주름관 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 감지센서 포트와 상기 퍼지 포트를 연결하는 연결관이 구비되고, 상기 연결관은 상기 진공용기보다 상기 냉매용기에 근접한 위치에서 상기 감지센서 포트와 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 퍼지포트에 상기 연결관을 선택적으로 차단하는 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 감지센서 포트 내부의 진공상태를 해제하는 경우에 상기 퍼지 포트를 통하여 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 감지센서 포트 내부를 진공상태로 형성하는 경우에 상기 감지센서 포트 내부에 상기 퍼지 포트를 통해 음압을 인가하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 진공 단열부는 복수 개로 분할되며, 각각의 진공 단열부 내부에 각각의 감지센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
10. 제9항에 있어서,
    복수 개로 분할된 상기 진공 단열부 각각에 감지센서 포트 및 상기 감지센서 포트와 연결되는 퍼지 포트가 구비되고 상기 감지센서는 각각의 진공 단열부에 구비된 감지센서 포트 내부의 냉매용기 측에 장착되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉각장치.
11. 하부에 액상 냉매가 수용되는 극저온부, 상기 극저온부 상부에 기상 냉매가 수용되어 기상 냉매의 온도 구배가 존재하는 온도 구배부를 구비하며 상부가 개방된 냉매용기;
    상기 냉매용기를 진공 단열시키기 위하여 상기 냉매용기를 감싸는 진공용기;
    상기 냉매용기에서 상기 진공용기를 관통하여 구성되며, 상기 냉매용기의 온도 또는 상기 냉매용기에 수용된 냉매의 온도를 감지하기 위한 적어도 1개의 감지센서가 착탈 가능하게 구비되는 감지센서 포트;
    상기 진공용기의 외벽에 구비되어, 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하거나, 상기 감지센서 포트 내부로 음압을 제공하는 퍼지 포트;
    상기 냉매용기와 구획되며, 절연오일 또는 절연가스가 수용되어 상온부를 구성하는 상온부 관체;
    상기 온도 구배부를 상기 상온부와 구획하기 위하여 상기 냉매용기의 개방된 상부를 밀봉하는 밀봉부재; 및
    상기 냉매용기의 액상 냉매 내에서 초전도 케이블의 초전도 도체층에 접속되고, 상기 밀봉부재를 관통하여 상기 상온부 관체로 연장되는 도체선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
12. 제11항에 있어서,
    상기 냉매용기의 적어도 일부에 상기 감지센서가 착탈 가능하게 장착되는 장착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
13. 제11항에 있어서,
    상기 감지센서 포트는
    상기 냉매용기에서 상기 진공용기를 향해 연장되어 그 일단이 상기 진공용기를 관통하여 외부와 연통되도록 구비되는 파이프 부재; 및
    상기 파이프 부재의 일단부를 밀폐하는 커버;를 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
14. 제13항에 있어서,
    상기 파이프 부재는 적어도 일부에 상기 냉매용기와 상기 진공용기 사이의 열전도 경로를 늘리는 열전도방지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
15. 제14항에 있어서,
    상기 열전도방지수단은 상기 파이프 부재의 적어도 일부에 구비되는 요철부 또는 주름관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
16. 제13항에 있어서,
    상기 커버에는 상기 감지센서에서 연장된 케이블이 전기적으로 연결되는 신호용 단자가 장착되는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
17. 제11항에 있어서,
    상기 감지센서 포트와 상기 퍼지 포트를 연결하는 연결관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
18. 제17항에 있어서,
    상기 연결관은 상기 냉매용기에 인접하여 상기 감지센서 포트와 연결되는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
19. 제17항에 있어서,
    상기 진공용기 외부의 상기 연결관의 소정 위치에 상기 연결관을 선택적으로 차단하는 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
20. 제19항에 있어서,
    상기 감지센서 포트 내부의 진공상태를 해제하는 경우에 상기 퍼지 포트 및 상기 연결관을 통하여 상기 감지센서 포트 내부로 불활성 가스를 공급하고, 상기 감지센서 포트 내부를 진공상태로 형성하는 경우에 상기 감지센서 포트 내부에 상기 퍼지 포트를 통해 음압을 제공하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체.
21. 내부에 냉매가 수용되는 냉매용기와, 상기 냉매용기를 진공 단열시키기 위하여 상기 냉매용기를 감싸는 진공용기와, 상기 냉매용기에서 상기 진공용기를 관통하여 그 일단에 커버가 구비되며 상기 냉매의 온도를 감지하기 위한 감지센서가 착탈 가능하게 구비되는 감지센서 포트와, 상기 진공용기의 외벽에 구비되어 상기 감지센서 포트와 연결되는 퍼지 포트를 구비하는 초전도 기기용 접속 구조체의 감지센서 장착방법에 있어서,
    상기 감지센서 포트 내부로 상기 퍼지 포트를 통해 불활성 가스를 공급하는 단계;
    상기 커버를 분리하여 상기 감지센서 포트의 내부의 진공상태를 해제하는 단계;
    상기 감지센서를 상기 감지센서 포트 내부에서 분리하고, 상기 감지센서 포트 내부에 상기 감지센서를 장착하는 단계; 및
    상기 퍼지 포트를 통해 상기 감지센서 포트 내부로 음압을 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 기기용 접속 구조체의 감지센서 장착방법.

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