[공압 어플리케이션] 극저온 Cryostat 어플리케이션, 백프레셔 레귤레이터를 사용하여 온도제어의 정밀성을 업그레이드

[공압 어플리케이션] 극저온 Cryostat 어플리케이션, 백프레셔 레귤레이터를 사용하여 온도제어의 정밀성을 업그레이드

 

 

 

 

Equilibar 사는 돔 형식의 다이아프램을 이용한 백프레셔 레귤레이터(back pressure regulator)를 전문으로 제조하는 회사입니다.

 

Equilibar 사만의 심플한 레귤레이터 디자인으로 인하여 다양한 사용조건에서 사용할 수 있는 레귤레이터를 제공하고 있습니다.

 

Equilibar 제품에 대하여 궁금하신 분들은 아래의 사진을 클릭해주세요.

 

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Cryogenic 어플리케이션이란 사용자의 물질이나 공정이 극도로 낮은 온도에서 어떻게 작용하는지를 연구하는 물리학이나 공학 분야입니다. 일반적으로 150ºC이하의 상태를 Cryogenic이라고 할 수 있습니다. 

Cryogenic 상태에서는 일반적인 재료의 상태 또한 변화시키므로 연구와 산업적 응용에 있어 여러가지 기회를 제공합니다. 예를 들어, 질소나 헬륨과 같은 일반적인 기체는 극저온에서 기체에서 액체로 변화합니다. 이러한 액체상태의 질소와 헬륨은 손상되기 쉬운 취약한 것들(세포조직, 전자제품)을 보관하는데 사용될 수 있습니다. 

Cryogenic 어플리케이션에 사용되는 레귤레이터의 가장 중요한 요소는 아마 극저온을 견뎌낼 수 있는지의 여부입니다.

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Cryostat(극저온 공간)에 설치된 전파 망원경 어플리케이션

 

Harvard-Smithsonian 천체 물리학 센터의 연구원은 센터의 전파 망원경 장비가 위치된 Cryostat(극저온 상태의 공간)의 온도 변화를 줄이는 방법을 찾고 있었습니다. 천문학 탐지기는 극저온을 유지하는 장치인 크라이오스타트(Cryostat)에 위치하기 때문에 온도의 편차가 줄어들면 전파 망원경의 성능과 효율성이 증가하기 때문이었습니다.

 

크라이오스타트(Cryostat)의 온도를 조절하는 전통적인 방법은 크라이오쿨러에서 약 350psig의 헬륨을 4kelvin의 온도로 순환시키는 것입니다. 이 방법에 Equilibar 사의 백프레셔 레귤레이터(back pressure regulator)를 병렬로 설치하여 크라이오스타트 내부의 압력 상승에 대한 조정으로 헬륨의 일부가 크라이오스타트를 우회하고 컴프레셔로 직접 복귀할 수 있도록 하였습니다. 

 

그 결과 보다 정밀한 압력 제어로 인해 온도 변동성이 감소되는 결과를 얻었습니다. 

 

아래의 그림은 어플리케이션의 간략한 구조를 도식화하고 있습니다.

 

Compressor에서 헬륨이 크라이오스타트로 이동하게 됩니다.

기존의 방식대로면 단순 순환시키는 것으로 끝나게 되지만

Equilibar 백프레셔 레귤레이터(back pressure regulator)를 설치함에 따라 크라이오스타트 내부의 압력이 증가하게 되면 해당 압을 배출하면서 일정한 압력을 유지할 수 있도록 합니다.

 

이로써 일정한 온도 유지가 가능하게 됩니다. 

 

ASME 2011 International Mechanical Engineering Congress & Exposition에 참가하여 위 어플리케이션의 결과를 발표하였는데요, 최종적으로 온도 안정성이 66% 증가하는 결과를 얻을 수 있었습니다.

 

이와 관련된 내용은 아래의 'COLD FACTS' 매거진을 통해 알 수 있습니다.

 

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EQUILIBAR 사의 백프레셔 레귤레이터(BACK PRESSURE REGULATOR)에 대해 궁금하신 점이 있으시면,

 

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