CryoIMS® 기술
CryoIMS® = IDP-LT® + 압력 센서 + 온도 센서 단일 플랜지 연결
- CryoIMS® :
- 극저온 통합 모니터링 시스템
- IDP-LT® :
- 내부 차압식 수위 트랜스미터
CryoIMS®란?
CryoIMS®는 단일 2인치 플랜지 연결로 수위·압력·온도를 동시에 계측합니다 — 극저온 환경에서 여러 개의 탱크 관통부가 필요 없습니다.
수위 트랜스미터
극저온 유체를 위한 차압 기반 수위 측정
- 방식 내부 차압 방식 (IDP)
- 특징 유체 물성 변화 영향 최소화
- 장점 기화 및 비등 환경에서도 안정적 측정
온도 트랜스미터
다점 열전대 온도 측정
- 방식 열전대 (TC)
- 특징 넓은 온도 범위 대응, Main Housing Pipe 통과
- 장점 4K~300K 전체 범위에서 신뢰성 있는 측정
압력 트랜스미터
극저온 대응 탱크 모니터링용 압력 트랜스미터
- 방식 극저온 압력 트랜스듀서
- 특징 빠른 압력 변화에 대한 신속한 응답 특성
- 장점 이상 압력 조건의 조기 감지
IDP-LT® — 핵심 구성 요소
IDP-LT®는 CryoIMS®의 핵심입니다. 내부 차압(IDP) 방식으로 기화·난류·상전이 환경에서도 안정적인 수위 측정을 제공합니다 — 외부 전원 불필요.
본체 컬럼
진공 단열 외피를 갖춘 주 구조 본체
전도 히터
외부 열을 내부로 전도하여 액체를 증발시킵니다. 전기 히터가 아니며 외부 전원이 불필요합니다.
증기 공간
히터와 진공 단열 사이의 공간으로, 기체 상이 형성됩니다.
DP 센서
탱크 상부와 기체 공간의 압력 차이를 측정하여 수위를 산출합니다.
플랜지
상부에 장착되어 본체 컬럼을 탱크에 고정합니다.
작동 원리
압력 평형
매니폴드 밸브를 열어 탱크 내부 압력과 증기 컬럼 압력을 평형시킵니다. 두 영역의 액면 높이가 동일해집니다.
기화 시작
밸브를 닫으면, 전도 히터가 주변 열을 이용하여 증기 컬럼 내부의 액체를 기화시킵니다. 외부 전원이 필요하지 않습니다.
증기 공간 형성
컬럼 내부의 액면이 하강하며 증기 공간이 형성됩니다. 매우 작은 체적과 구리 봉의 높은 열전도율로 수 초 내에 완료됩니다.
차압 측정
컬럼의 상부와 하부 압력 차이가 DP 센서에 의해 측정되어 정밀한 수위 값으로 변환됩니다.
증기 컬럼의 체적이 매우 작아 기화 과정이 수 초 내 완료됩니다.
성능 검증
액체질소 (LN₂) 시험
수평형 원통 LN₂ 탱크 — 정적 및 동적 조건
- IDP-LT 성능을 수평형 원통 LN₂ 탱크에서 정적 및 동적 조건 모두로 검증하였습니다.
- 눈금자를 수위 측정의 기준값으로 사용하였습니다.
- 정적 조건에서 IDP-LT 측정값은 눈금자 측정값과 높은 일치도를 보였습니다.
- 지속적인 ±10° 실린더 진동 환경에서도 IDP-LT는 안정적인 측정값을 유지하였습니다.
액체헬륨 (LHe) 시험
수직형 원통 액체헬륨 탱크 — 질량 기반 기준값 검증
- IDP-LT 성능을 수직형 원통 액체헬륨 탱크에서 검증하였습니다.
- 플랫폼 저울을 탱크 질량 측정의 기준값으로 사용하였습니다.
- IDP-LT 측정값은 기준 질량 측정값과 높은 일치도를 보였습니다.
액체수소 (LH₂) 시험
수직형 원통 LH₂ 탱크 — 주입, 정상 상태, 단열 파괴 시험
- CryoIMS 성능을 수직형 원통 액체수소 탱크에서 검증하였습니다.
- CryoIMS는 IDP-LT 1개, 압력 센서 1개, 서로 다른 높이에 설치된 온도 센서 4개로 구성되었습니다.
- 플랫폼 저울을 탱크 질량 측정의 기준값으로 사용하였습니다.
- 초기 주입 시험, 정상 상태 시험, 단열 파괴 시험의 세 가지 시험을 수행하였습니다.
- 초기 주입 및 단열 파괴 시험 중 상당한 증발 가스 발생이 확인되었습니다.
- CryoIMS는 수위·압력·온도의 신뢰성 있는 동시 계측을 제공하였습니다.
- 모든 시험에서 IDP-LT 측정값은 기준 질량 측정값과 높은 일치도를 보였습니다.