• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.20-24
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• 2024

Over the past four years, as the COVID-19 pandemic has struck the world, cold chain of COVID-19 vaccination has become a hot topic. In order to overcome the pandemic situation, it is necessary to establish a cold chain that maintains a low-temperature environment below approximately 203K (-70℃), which is the appropriate storage temperature for vaccines, from vaccine suppliers to local hospitals. Usually, cryocoolers are used to maintain low temperatures, but it is difficult for small-scale local distribution to have cryocooler due to budget and power supply issues. Accordingly, in this paper, a cryogenic TSU (Thermal storage unit) system for vaccination cold chain is designed that can maintain low temperatures below -70℃C for a long time without using a cryocooler. The performance of the TSU system according to the energy storage material for using as TSU is experimentally evaluated. In the experiments, four types of cold storage materials were used: 20% DMSO aqueous solution, 30% DMSO aqueous solution, paraffin wax, and tofu. Prior to the experiment, the specific heat of the cold storage materials at low temperature were measured. Through this, the thermal diffusivity of the materials was calculated, and paraffin wax had the lowest value. As a result of the TSU system's low-temperature maintenance test, paraffin wax showed the best low-temperature maintenance performance. And it recorded a low-temperature maintenance time that was about 24% longer than other materials. As a result of analyzing the temperature trend by location within the TSU system, it was observed that heat intrusion from the outside was not well transmitted to the low temperature area due to the low thermal conductivity of paraffin wax. Therefore, in the TSU system for vaccine storage, it was experimentally verified that the lower the thermal diffusivity of the cold storage material, the better low temperature maintenance performance.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.345-358
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• 2021

본 연구에서는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas) 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 방법으로 액화 공기를 생산하는 공정을 개발하였다. 액화 공기는 LNG 수출국으로 운송하여 천연가스 액화를 위한 냉매를 부분적으로 대체하는 용도로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 액화 공기는 LNG 운반선에 저장 가능한 압력을 만족하여야 한다. 따라서, 가장 널리 사용되는 멤브레인 탱크로 액화 공기를 운송하기 위해 약 1.3 bar에서 공기가 액체 상태로 존재할 수 있도록 설계하였다. 제안한 공정에서, 공기는 LNG와의 열교환 이후 추가적인 질소 냉매 사이클과의 열교환을 통해 과냉된다. LNG 운반선의 최대 용량만큼 액화 공기를 생산할 때 운송비용 측면에서 가장 경제적일 수 있으며, 천연가스 액화공정에서 활용할 수 있는 냉열이 많아지게 된다. 이를 비교하기 위하여, 동일한 1 kg/s의 LNG 공급 조건 하에서 기존 공정을 이용한 Base case와 제안공정 내 유입 공기 유량을 각각 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s으로 하는 Case1, Case2, Case3를 구성하고 열역학적 및 경제적 측면에서 분석하였다. 액화 공기 생산량이 많을수록 1kg의 생산량 당 더 많은 에너지가 요구되는 경향을 보였으며 Case3는 Base case 대비 0.18 kWh 높게 나타났다. 그 결과 Case3의 액화 공기 1 kg 당 생산 비용이 $0.0172 더 높게 나타났다. 그러나 액화 공기의 생산량이 증가함에 따라 1 kg 당 운송 비용이 $0.0395 감소하여 전체 비용 측면에서 Case3는 Base case에 비해 1 kg 당 $0.0223 적은 비용으로 액화 공기를 생산 및 운송할 수 있음을 확인하였다.