Multi-Objective Optimization and Experimental Study on a CO₂ Based Mixed Refrigerant Joule-Thomson Refrigerator for Ultra-Low Temperature

본 연구의 목적은 줄-톰슨 냉동시스템에서 혼합냉매의 어는점 내림 현상을 이용해 삼중점 이하의 온도에서 R23 냉매를 대체하기 위한 CO₂ 냉매의 적용성을 실험적으로 검토하는 것이다. 작동유체는 R1234yf, CO₂, R32, R14 혼합물을 사용하였으며 성능계수와 지구온난화 지수에 대한 다목적 최적화를 통해 혼합냉매의 조성비들을 도출하여 각 조성에 대한 실험을 수행하였다. 실험결과 CO₂를 용해시킬 수 있는 냉매와 함께 사용하여 삼중점 이하의 온도에서 CO₂를 동결없이 사용할 수 있음을 확인하였다. 혼합냉매의 조성에 따라 0.92 ~ 1.1 kW 냉각능력과 0.06 ~ 0.07의 COP를 얻을 수 있음을 확인하였다. CO₂의 비율 증가는 압축기 토출온도 및 압력의 상승을 야기하는 것으로 나타났다.