• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.383.2-383.2
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• 2016

임계 열유속 현상은 열전달 시스템에서 가열조건이나 유동조건이 변함에 따라 열전달 표면 부근의 유체상태가 액체에서 기체로 바뀌면서 열전달계수가 급격히 감소하는 현상을 말한다. 임계 열유속 발생 시 핵 비등 영역에서 순간적으로 막 비등 영역으로 넘어가면서 원전 시스템의 물리적 파괴를 일으킬 수 있게 된다. 따라서 임계 열유속 현상은 시스템 설계 및 안전해석 뿐만 아니라, 열교환 및 냉각 장치 설계에서 중요하게 고려되고 있다. 특히, 비등 열전달 시스템에서 임계 열유속 발생 시 시스템의 물리적 손상을 야기하게 된다. 따라서 원전 시스템을 보호하면서 성능을 극대화시키기 위해서는 임계 열유속 향상이 필수적이며, 임계 열유속 향상을 위한 대안 중 하나로서 열적 특성이 우수한 나노유체를 열전달 시스템에 적용하여 임계 열유속 향상을 위한 연구가 지속되고 있다. 따라서 본 연구에서는 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체를 사용하여 각각 0.5 m/s, 1.0 m/s, 1.5 m/s의 유속에서 임계 열유속과 열전달 계수를 측정하였다. 그 결과 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 유속이 증가 할수록 임계 열유속이 증가하는 것을 확인 하였으며, 순수물과 비교하여 최대 62.64% 증가함을 확인하였다. 그리고 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 비등 열전달 계수 또한 유속이 증가 할수록 비등 열전달 계수가 증가하는 것을 확인하였며 최대 24.29% 증가함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.87-94
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• 1992

본 연구에서는 실험적 해석을 통하여 액체-액체계의 직접접촉 막비등열전달 특성을 최소막비등지점과 막비등열유속의 측면에서 해석하고자 한다. 이는 직접접촉 비등에 대한 효율적인 열전달의 온도영역이나 주어진 액체-액체 계의 조합에 대한 증 기폭발의 발생가능성의 예측에 활용될 수 있을 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권4호
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• pp.503-517
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• 1995

강제대류 천이비등 열유속을 보다 실제 적으로 예측하기 위한 역학적 모델을 개발하였다. 이 모델은 가열된 벽면 근처를 어떤 기포기둥(Vapor Blanket)이 통과할 때 일어나는 다단계 비등과정 즉, 임계 기포기둥의 형성, 기포기둥밑의 미소액막(Macrolayer)의 기화 및 고갈, 그리고 얇은 기체막에서 일어나는 불안정한 막비등과정에 기초하였다. 핵비등이탈점 (DNB )과 막비등이탈점 (DFB)사이의 천이비등 곡선상의 열유속은 임계 기포기둥이 주어진 벽면을 통과할 동안 상기한 각 비등과정의 지속 시간비(Time Fraction)를 각 비등열유속에 곱한 후 그것을 합하여 정량화하였다. 이 모델의 예측치를 현재까지 발표된 문헌들에 나타난 실험치와 비교한 결과, 본 모델은 저건도 및 10 bar 근처의 고압조건의 실험치를 잘예측하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권7호
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• pp.665-676
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• 2011

본 연구에서는 순수 물에 탄소나노튜브를 분산시킨 나노유체를 작동유체로 하여 $60^{\circ}C$ 에서 정사각형 구리 평면 히터를 이용하여 핵 비등 열전달계수와 임계 열유속을 측정하였다. 탄소나노튜브의 체적비는 0.0001%, 0.001%, 0.01%까지 변화시켜 실험을 수행하였다. 탄소나노튜브는 고분자 물질을 사용하여 분산시키지 않고 탄소나노튜브에 직접 산화처리를 하여 분산시켰다. 실험 결과 나노유체의 열전달계수는 순수 물과 비교해 모든 체적비에서 증가하였다. 산화 처리를 한 탄소나노튜브는 비등이 일어나는 동안 열 경계층 안에서 열전도도가 큰 탄소나노튜브가 침착되지 않고 열전달 표면에 자주 접촉함으로써 열 경계층을 교란시켜 비등 열전달을 촉진시키는 것으로 사료된다. 임계 열유속은 체적비 0.001%에서 순수 물의 결과에 비해 150%까지 증가하였다. 이는 열전달 표면에서 탄소나노튜브가 매우 얇게 침착되어 생긴 나노 막으로 인해 거대한 기포막의 형성이 억제되고 핵 비등이 높은 열유속에서도 지속되어 임계 열유속이 증가하는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권9호
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• pp.597-603
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• 2017

다양한 온도 조건의 계면활성제 수용액 내에서 급속 냉각되는 고온 수직 금속봉의 최소막비등점에 대한 실험을 수행하였다. 액체로는 Triton X-100 수용액(100 wppm)과 순수(pure water)를 이용하였고, 액체의 온도는 $77^{\circ}C{\sim}100^{\circ}C$ 영역이었다. 고체 시편으로는 시편 중심의 초기 온도가 $500^{\circ}C$인 스테인레스 스틸(stainless steel) 수직봉을 이용하였다. Triton X-100 수용액과 순수에서, 액체의 온도가 감소함에 따라 최소막비등점의 도달시간은 감소하였고, 온도 및 열유속은 증가하였다. 한편, 본 실험 온도 영역에서, Triton X-100 수용액의 경우가 순수의 경우보다 최소막비등점의 도달시간은 길었고, 온도 및 열유속은 감소하는 경향을 나타냈다. 본 실험데이터를 토대로 고온 수직 금속봉에 대해서 Triton X-100 수용액과 순수에서의 최소막비등 온도에 대한 실험식을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.554-560
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• 2021

크러드는 원자력 발전소 운전 시 핵연료 표면에 침적되는 철-니켈-크롬 등의 금속 산화물로 이루어진 다공성 물질이다. 그 두께는 수십 ㎛ 수준이다. 발전소의 냉각재상실사고 시 크러드 층은 핵연료-냉각수 열전달에 영향을 미치게 되어 원전 안전성 측면에서 그 영향을 살펴보는 것이 중요하다. 일반적으로 크러드는 열저항으로 인하여 핵연료 온도를 높이는 부정적 효과가 있는 것으로 알려져 있었다. 그 이유는 크러드에 의하여 핵비등, 최소막비등온도, 단상증기 열전달, 임계열유속, 막비등 열전달 등 2상유동 열전달 특성을 고려하지 않았기 때문이다. 본 연구에서는 다공성 크러드 물질의 물성치를 모델링하고 이를 국내 원전안전해석 코드인 SPACE에 탑재하였다. 크러드는 다공성 고체 물질이고 표면이 거칠기 때문에 최소막비등온도와 단상증기 열전달이 증가할 것으로 예상된다. 이에 최소막비등온도와 단상증기 열전달이 최대 피복재 온도 및 급냉에 미치는 영향을 평가하였다. 시험 계산은 기존 FLECHT-SEASET 재관수 실험 장치에 기반으로 수행되었다. 계산결과 최소막비등온도가 상승하여 급냉시간이 줄어들었다. 단상증기 열전달의 경우 약 20% 증가할 때까지는 최대 피복재 온도가 하강하였다. 크러드 층이 원전 안정성 측면에서 긍정적인 효과가 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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• pp.175-180
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• 2001

In this study, the minimum heat flux conditions are experimentally investigated for the spray cooling of hot plate. The hot plates are cooled down from the initial temperature of about $900^{\circ}C$, and the local heat flux and surface temperatures are calculated from the measured temperature-time history. The results show that the minimum heat flux point temperatures increase linearly resulting from the propagation of wetting front with the increase of the distance from the stagnation point of spray flow. However, in the wall region, the minimum heat flux point temperature becomes independent of the distance. Also, the experimental results show that the velocity of wetting front increases with the increase of the droplet flow rate.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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• pp.208-213
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• 2001

The minimum heat flux conditions are experimentally investigated for the subcooled liquid film flow on the horizontal plate. The experimental results show that the minimum heat flux point temperature becomes higher with the increase of the velocity and the subcooling of the liquid film flow. However, the effect of distance from the leading edge of the heat transfer plate on the minimum heat flux is almost negligible. Also, the experimental results show that the propagation velocity of wetting front increase with increasing the velocity and the subcooling of the liquid film flow.

• 설비공학논문집
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• 제13권10호
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• pp.960-965
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• 2001

The minimum heat flux conditions are experimentally investigated for the subcooled liquid film flow on the horizontal plate. The experimental results show that the minimum heat flux point temperature becomes higher with the increase of the velocity and the subcooling of the liquid film flow. However, the effect of distance from the leading edge of the heat transfer plate on the minimum heat flux is almost negligible. Also, the experimental results show that the propagation velocity of wetting front increases with increasing the velocity and the subcooling of the liquid film flow.

• 설비공학논문집
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• 제13권10호
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• pp.974-981
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• 2001

In this study, the minimum heat flux conditions are experimentally investigated for the spray cooling of hot plate. The hot plates are cooled down from the initial temperature of about$ 900^{\circ}C$, and the local heat flux and surface temperatures are calculated from the measured temperature-time history. The results show that the minimum heat flux point temperatures increase linearly resulting from the propagation of wetting front with the increase of the distance from the stagnation point of spray flow. However, in the wall region, the minimum heat flux point temperature becomes independent of the distance. Also, the velocity of wetting front increases with the increase of the droplet flow rate.