• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.10
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• pp.966-978
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• 2011

Transpiration cooling is the most effective cooling technique for the high-performance liquid rockets and air-breathing engines operating in aggressive environments with higher pressures and temperatures. When applying transpiration cooling, combustor liners and turbine blades/vanes are cooled by the coolant(air or fuel) passing through their porous walls and also the exit coolant acting as an insulating film. Practical implementation of the cooling technique has been hampered by the limitations of available porous materials. But advances in metal-joining techniques have led to the development of multi-laminate porous structures such as Lamilloy$^{(R)}$ fabricated from several diffusion-bonded, etched metal thin sheets. And also with the availability of lightweight, ceramic matrix composites(CMC), transpiration cooling now seems to be a promising technique for high-performance engine cooling. This paper reviews recent research activities of transpiration cooling and its applications to gas turbines, liquid rockets, and the engines for hypersonic vehicles.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05b
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• pp.362-367
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• 1996

CANDU-6형 원자력발전소인 월성 2,3,4호기 비상급수계통의 성능을 평가하기 위하여 설계기능 수행과 관련된 변수로서 격납건물내 집수조(sump) 온도와 열수송계통으로 주입되는 냉각재온도를 사용한 분석을 수행하였다. 이 온도들은 NTU(Number of Transfer Unit)방법을 이용한 비상노심 냉각계통 열교환기의 열전달속도와 열전달계수의 해석을 열평형관계식과 함께 조합한 프로그램을 사용하여 계산하였다. 또한 증기발생기 급수량과 추후 수조에 공급되는 보충수에 대한 설계요건을 검토하였다. 이러한 변수와 설계요건은 비상급수계통이 발전소 정상 열제거기능 상실후 노심의 붕괴열제거에 유효한 열침원으로서의 기능을 수행함을 보여 주었다. 또 격납건물의 건전성 유지와 관련된 집수조내 최고온도가 허용치 이하로 유지되었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.3
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• pp.294-298
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• 2001

A research for transmutation reactor is in progress to transmute high radioactive isotopes into low radioactive ones. In this study, thermal-hydraulic and structural analysis was performed to design liquid metal target system that would be used in subcritical transmutation reactor. Diffuse plate installation was considered to enhance cooling of window. And thermal-structural analysis of window was performed varying window thickness, beam power, and coolant flow rate to determine target system design valuers. It is ensured that maximum window temperature and stress would be acceptable in the design condition.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1989.07a
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• pp.113-114
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• 1989

원자력, 화력발전소, 제철소 등의 다양한 임해 공업시설로부터 방출되는 냉각용 온배수는 연안일대 해수의 열균형을 파괴시켜 생태계의 보존 및 환경관리에 좋지 못한 영향을 야기케 된다. 이러한 영향은 해안 또는 만내의 수중온도를 전반적으로 높일뿐 아니라 가동중단시 갑자기 수온을 떨어뜨려 해양생물상에 피해를 줄수도 있다. 또한 온배수에 의하여 온도가 상승된 해수가 취수구를 통하여 재순환되어 냉각기능의 부진을 초래하게되면 발전효율 또는 기계가동율을 저하시키게 된다. 이러한 측면에서 온배수의 확산에 대한 정성, 정량적인 예측은 환경영향평가, 취.배수구 설계조건의 산정 등에 매우 중요한 문제라 하겠다. 본 연구는 정지수역으로 유입하는 3차원 정상류 표면온배수 해석모형의 개발로서 개발된 모형의 수치실험을 통하여 온배수 확산의 물리적 특성을 규명한다. 지배방정식에 나타나는 Reynolds 응력항($)과 온도유동 프럭스항($)의 해석에서 필요한 난류모델은 k-$\varepsilon$ 모형에 난류 평균자승 온도유동($) 및 그 감쇄방정식을 추가한 4-방정식 모델로서 구성하였다. 아울러 3차원 정상류 모형에서 야기되는 타원형 방정식을 포물형 방정식의 형태로 전환하여 효과적으로 해석할 수 있도록 모델의 특성을 정리하였다. 본 모델의 검증을 위하여 Lal 및 Rajaratnam(1977)의 물리적 실험값과 비교해본 결과 온배수 거동의 물리적현상이 잘 일치하였다. 또한 McGuirk 및 Rodi(1979)에 의해 개발된 2-방정식 k-$\varepsilon$ 난류모형의 해석결과에 대하여 비교분석을 실시하였다.

• Food Science and Preservation
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• v.11 no.2
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• pp.250-256
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• 2004

The objectives of this study were to develop a new commercial grain cooler suited to domestic weather and post-harvesting conditions for paddy, and to evaluate the performance. A prototype grain cooler capable of cooling paddy of 200 tons within 24 hours was developed. The grain cooler was designed to control the refrigeration capacity from 0 to 100% by controlling the capacity of compressor with unloading solenoid valve and by changing the flow rates of hot refrigerant gas flowing into reheater and evaporator from compressor. And a controller with one chip microprocessor was developed to control temperature and relative humidity of cooling air. The maximum cooling capacity of the grain cooler was 35,284㎉/hr at condensing/evaporating pressure of 16.5/3.6 kgf/$\textrm{cm}^2$. Maximum flow rate of cooling air was 120 ㎥/min at static pressure of 279 mmAq. The total maximum required power was 22.8㎾, and total required energy was saved from 26.7 to 33.3% of maximum power depending on operating conditions. The coefficient of performance of refrigeration devices and total coefficient of performance of the grain cooler were 4.71 and 1.8, respectively.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.23 no.1
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• pp.66-80
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• 1991

The LOFT intermediate break experiment L5-1, which simulates 12 inch diameter ECC line break in a typical PWR, has been analyzed using the reactor thermal/hydraulic analysis code RELAP5/MOD2, Cycle 36.04. The base calculation, which modeled the core with single flow channel and two heat structures without using the options of reflood and gap conductance model, has been successfully completed and compared with experimental data. Sensitivity studies were carried out to investigate the effects of nodalization at reactor vessel and core modeling on major thermal hydraulic parameters, especially on peak cladding temperature(PCT). These sensitivity items are : single flow channel and single heat structure (Case A), two flow channel and two heat structures (Case B), reflood option added (Case C) and both reflood and gap conductance options added (Case D). The code, RELAP5/MOD2 Cycle 36.04 with the base modeling, predicted the key parameters of LOFT IBLOCA Test L5-1 better than Cases A,B,C and D. Thus, it is concluded that the single flow channel modeling for core is better than the two flow channel modeling and two heat structure is also better than single heat structure modeling to predict PCT at the central fuel rods. It is, therefore, recommended to use the reflood option and not to use gap conductance option for this L5-1 type IBLOCA.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.274-274
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• 2010

한국은 국제핵융합실험로 (ITER) 사업에 참여하고 있으며, 삼중수소 증식을 시험하기 위한 시험 모듈(TBM, Test Blanket Module)로서 HCML (Helium Cooled Molten Lithium) TBM을 설계, 개발하고 있다. 헬륨 및 액체 리튬을 냉각재와 증식재로 사용하는 개념으로, 구조재로서 Ferritic Martensitic (FM) 강이 사용될 예정이다. 특히, HCML TBM의 일차벽은 중성자 및 플라즈마로부터 입사되는 입자들을 차폐하기 위한 Be 차폐체와 FM강으로 구성되어 있으며, 일차벽 제작법 개발을 위해서는 Be과 FM강 간의 접합과 FM강 간의 접합 방법이 개발되어야 한다. FM강 간의 접합은 기존의 연구를 통해 접합 조건이 이미 도출되었고, 고열부하 시험을 통해 검증 완료한 상태이다. 그러나, Be과 FM강 간의 접합은 현재 개발단계에 있다. 본 논문에서는 고려 중인 구조재와 Be 차폐체 사이의 접합법 개발을 위해, 고온등방가압(HIP, Hot Isostatic Pressing) 조건을 도출하고, 운전조건과 유사 혹은 가혹한 조건에서 고열부하를 인가하여, 그 건전성을 평가하는 일련의 과정을 기술하였다. 본 연구에서는 Be과 FM강 간의 접합법 개발 및 검증을 위해 제작된 $80{\times}80{\times}1$ Be/FM강 mock-up을 국내에서 구축된 고열부하 시험 장비인 KoHLT를 활용하여 수행한 고열부하 시험에 대한 것이다. 본 mock-up은 $80{\times}80{\times}10mm(t)$의 Be tile 3개를 동일 크기에 두께가 각각 25mm와 50 mm인 FM강과 스테인레스강에 접합된 것으로, 고열부하 장비에 설치하여 고열부하 시험을 수행하였다. 냉각수의 온도 및 속도는 25 C, 0.15 kg/sec로 유지되었고, 열부하는 $0.5\;MW/m^2$로 유지하였다. 시험 조건에 대한 예비해석을 통해, 가열시의 온도 및 stress, strain 분포를 얻었고, 이를 통해, cycle to failure 값을 도출하였다. 1000 사이클의 가열 실험을 마친후 초음파를 활용한 접합 계면의 결함확인 및 파괴검사를 통한 접합 건전성을 확인하였다. 3가지 접합법 모두 일부 접합면이 이탈되었으며, 향후 보다 건전한 접합방법 개발이 진행되어야 할 것으로 보인다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.8
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• pp.821-828
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• 2012

Increasing heat generation in CPUs can hamper effective recirculation and by-pass because of the large temperature difference between the exhaust and the intake air through a server room. This increases the overall temperature inside a data center and decreases the efficiency of the data center's cooling system. The purpose of the data center's cooling system is to separate the intake and exhaust air by controlling the computer room air-conditioner(CRAC). In this study, ICEPAK is used to conduct a numerical analysis of a data center's cooling system. The temperature distribution and the entire room are analyzed for different volumetric flow rates. The optimized volumetric flow rate is found for each CPU power. The heat removal and temperature distribution for CPU powers of 100, 120, and 140 W are found to be the best for a volumetric flow rate of $0.15m^3/s$. The numerical analysis is verified through RTI indicators, and the results appear to be the most reliable when the RTI value is 81.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.18 no.4
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• pp.273-280
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• 1986

The purpose of this study is to obtain the experimental data of the forced flow dryout heat flux in a heat generating debris bed which simulates the degraded nuclear reactor core after severe accident. An experimental investigation has been conducted of dryout heat flux in an inductively heated bed of steel particles with upward forced flow rising coolant circulation system under atmospheric pressure. The present observations were mainly focused on the effects of coolant mass flux, particle size, bed height, and coolant subcooling on the dryout heat flux The data were obtained when carbon steel particles in the size distribution 1.5, 2.5, 3.0 and 4.0 mm were placed in a 55 mm ID Pyrex glass column and inductively heated by passing radio frequency current through a multiturn work coil encircling the column. Distilled water was supplied with variation of mass flux from 0 to 3.5 kg/$\textrm{cm}^2$ s as a coolant in the tests, while the bed height was selected as 55 mm and 110 mm. Inlet temperature of coolant varied by 2$0^{\circ}C$ and 8$0^{\circ}C$. The principal results of the tests are: (1) Dryout heat flux increases with increase of upward forcing mass flux and particle size; (2) The dryout heat flux at the zero mass flux obviously depends on the Particle size as Previous studies; (3) The forced flow dryout heat flux in the shallow bed is somewhat higher than that in the deep bed,

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2003.10a
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• pp.74-74
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• 2003

로켓엔진의 연소실에서는 고온의 연소가스로부터 다량의 열이 발생하기 때문에 이로부터 연소실을 보호하기 위한 방법이 필수적으로 요구된다. 한국 최초의 액체 로켓인 KSR-III 로켓의 주엔진인 KL-3 엔진에서는, 연소실을 보호하기 위한 방법으로 실리카/페놀(Silica/Phenolic) 내열재를 이용하는 용융냉각 방식을 채택하였다 용융냉각 방식은 내열재와 고온의 연소가스와의 물리ㆍ화학적 상호작용에 의해 삭마가 발생하게 되는데, 이러한 삭마는 연소실에서도 가장 고온부인 노즐목에 집중적으로 발생하는 경향이 있다. 그러나 노즐목에서 삭마의 진행은 노즐목의 크기를 증가시키고 연소압 및 추력을 감소시키는 부작용을 초래하게 된다. 본 연구에서는 이러한 열적 삭마에 의한 노즐목 크기의 증가량을 알아내기 위해 KL-3 엔진 노즐목의 형상을 측정하고자 시도하였으며, 노즐목의 삭마에 영향을 미치는 주요 인자를 확인하고 진행과정을 고찰하였다. 노즐목의 형상 측정을 위해서는 기존에 사용하던 3차원 변위 측정기를 이용한 방식의 접근이 곤란함에 따라 영상처리 기법을 도입한 측정 방식을 고안하여 사용하였으며, 이 장비는 만족스런 성능을 보여주었다. 시험결과를 통해서 삭마에 영향을 주는 주요 인자로 분무형태, 연소시간, 연소 온도를 제시하였고 이 중에서 분무형태는 삭마 형상에, 연소 시간 및 연소온도는 삭마량에 주로 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 또한 시간에 따른 삭마의 진행이 3개의 구간으로 나누어 설명할 수 있음을 밝혔는데, 노즐목이 원형을 그대로 유지하며 삭마진행이 미미한 구간, 원형에서 벗어나 요철형상이 발달하면서 삭마진행이 가속되는 구간, 요철형상이 이미 정착되어서 요철의 깊이만 증가하되 삭마량은 미미한 구간이다. 결과적으로 60초 연소 후 노즐목 면적 증가율은 +5.82% 정도이며, 이에 따른 연소압 및 추력의 감소 또한 1% 미만으로 미비하였다. 따라서 본 KL-3 엔진에 사용된 내열재의 내열 성능은 임무를 수행하기에 적절하다고 판단하였다.