• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2007.05a
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• pp.151-152
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• 2007

ACP(Advanced Spent Fuel Conditioning Process)의 금속전환로에 $U_{3}O_{8}$을 공급하기 위하여 20 kgHM/batch의 $UO_{2}$ 펠릿(pellets)을 처리할 수 있는 공기산화로가 개발되고 있다. 그림 1은 산소농도 조절이 가능한 공기산화로이다. 공기산화로 이전의 공정인 슬리팅 장치에서 탈피복된 $UO_{2}$ 펠릿은 공기산화로로 운반되고, $500^{\circ}C$온도에서 공기를 공급하여 일정한 입도범위의 균질한 $U_{3}O_{8}$을 만든다. 그리고 다음공정의 금속전환장치로 이동된다. 본 논문에서는 모의연료의 산화에 대한 정확한 산소농도를 측정하고자 한다. 이를 위해서 갈바닉 센서와 지르코니움 센서가 사용되었고, 그 특성이 비교되었다. 14종의 금속 산화물이 혼합된 모의연료를 제조하여 산화실험이 수행되었으며, 시간변화에 따라 산소농도가 측정되었다. 산소농도 컨트롤러와 산소 센서를 사용한 공기산화로는 산소조절기에 의해 산소농도 100%까지 측정될 수 있다. 그림 2는 공기산화로의 산소농도를 조절할 수 있는 산소농도 측정시스템이다. 유량조절기(Mass Flow Controller)를 사용하여 질소와 산소의 혼합비를 변화시킬 수 있다. 또한 산소농도 측정시스템은 측정된 산소농도 값을 이용하여 $UO_{2}$의 산화시간을 계산하기 위하여 제작하였다. 산화시간 계산방법은 다음과 같다. 산소와 질소의 가스는 각각 40 L의 압력 봄베에 의해서 산소농도를 조절할 수 있는 공기산화로의 산소농도 측정시스템 안으로 유입된다. 유입된 산소와 질소의 배합은 컨트롤시스템 안에 있는 산소 유량조절기와 질소 유량 조절기를 사용하여 조절하며, 일정하게 혼합된 산소농도는 장치의 입구와 출구에서 산소 센서에 의해서 측정된다. 투입된 $UO_{2}$ 펠릿이 $500^{\circ}C$에서 반응하면서 공기산화로의 내부에 있는 산소농도가 감소된다. 이때 초기에 같았던 입력과 출력 농도가 시간의 흐름에 따라 감소되며, 펠릿이 완전히 산화됨과 동시에 출력 산소농도가 입력농도와 다시 같아질 때까지 소요된 구간이 산화시간이 된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.1
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• pp.61-69
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• 2015

The objective of this study is to experimentally investigate the mixed flow behaviors and oxygen transfer characteristics of a vertical orifice ejector. The experimental apparatus consisted of an electric motor-pump, an orifice ejector, a circulation water tank, an air compressor, a high speed camera unit and control or measurement accessories. The mass ratio was calculated using the measured primary flow rate and suction air flow rate with experimental parameters. The visualization images of vertically injected mixed jet issuing from the orifice ejector were qualitatively analyzed. The volumetric oxygen transfer coefficient was calculated using the measured dissolved oxygen concentration. At a constant primary flow rate, the mass ratio and oxygen transfer coefficient increase with the air pressure of compressor. At a constant air pressure of the compressor, the mass ratio decreases and the oxygen transfer coefficient increases as the primary flow rate increases. The residence time and dispersion of fine air bubbles and the penetration of mixed flow were found to be important parameters for the oxygen transfer rate owing to the contact area and time of two phases.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.40 no.9
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• pp.842-846
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• 2016

It's possible for a human to breathe under water, but the amount of dissolved oxygen in the water is small and a large amount of water is necessary to obtain sufficient dissolved oxygen from water. So, large separation system with large water pumps, having large surface areas, and large battery sources are needed. Exhalation gases are used to solve this problem. Theses gases contain some oxygen, nitrogen, and carbon dioxide; they contain less oxygen and more carbon dioxide compared to air. Therefore, reduction of the amount of carbon dioxide is necessary. If exhalation gases are employed appropriately, the separation device can be made more compact. Inlet water mixed with exhalation gases is supplied into the separation device, and dissolved gases are separated from the mixed water as it passes through the device. The inlet part of a typical separation system with a water delivery pump before the membrane module has more than one atmosphere. Hence, a compressor is used to mix the exhalation gases. In this study, the pressure at the inlet due to the use of a suction pump after the membrane module was less than one atmosphere; hence, compressors were not required. Separation characteristics were studied using a separation device without a compressor. The use of exhalation gases led to an increase in the amount of dissolved gases being separated. As the amount of inlet exhalation gases was increased, the separation of dissolved gases was increased as well.

• Journal of Power System Engineering
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• v.12 no.3
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• pp.5-11
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• 2008

산업공정에서 널리 사용하는 반응기는 성질이 상이한 물질을 혼합하는 시스템으로서 본 연구에서는 이젝터(ejector)에 의한 반응기의 개발을 수행하였다. 액체-가스 이젝터는 구동유체에 의하여 기체가 흡입되면서 각종 유해가스를 제거하는 목적 또는 기체와 액체의 혼합 등 목적으로 사용된다. 본 실험에서 액체구동 가스혼합반응기의 실험 장치를 구축하고 이젝터 내부의 유동패턴과 기체용해도 자료를 도출하며 고효율 이젝터 설계를 위한 진공도 측정과 디퓨저 각도가 다른 이젝터의 실험 및 수치해석을 수행하였다. 이젝터의 성능은 흡입 측에서의 진공압력으로 평가되며 이 진공압력은 이젝터의 노즐 설계 및 유동조건에 의하여 결정되므로 이에 대한 기본적인 특성 도출이 선결되어야 한다. 순환유체의 유량이 70LPM, 80LPM 90LPM조건에서 두 가지 디퓨저에 대하여 비교실험을 수행하였다. 실험적 연구와 수치해석연구를 통하여 혼합성능과 이젝터의 내부유동특성에 대하여 고찰한 결과 디퓨저의 각도가 5.0도일 때 진공도가 더욱 높으며 구동액체의 유량이 작을 때는 진공도차이가 크지만 유량이 증가함에 따라 진공도 차이가 감소된다. 구동액체의 유량이 증가할수록 용존산소농도는 증가하며 디퓨저의 각도가 5.0도일 때는 용존산소 농도가 더 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.3
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• pp.67-75
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• 2013

The numerical analysis for the verification of preburner's cooling characteristics applying to kerosene-LOx rocket engine has been fulfilled. The distribution of combustion gas properties in primary combustion zone was calculated by the mixture ratio based on head injector arrangement, the properties of oxygen flowing in wall channels as coolant were applied under real-gas conditions, and multi-phase mixing model was employed to calculate the mixing process of primary combustion zone with liquid oxygen which was used for wall cooling. The results of numerical analysis were compared with the experimental results, hence thermo-physical properties in cooling channels and a combustor could be quantitatively identified.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.37 no.4
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• pp.383-391
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• 2009

The detonation wave characteristics of JP-7 and oxygen mixture is investigated by one-step induction parameter model (IPM) obtained from a detailed chemistry mechanism. A general procedure of obtaining reliable one-step kinetics IPM for hydrocarbon mixture from the fully detailed chemistry is described in this study. The IPM is obtained by the reconstruction of the induction time database obtained from a detailed kinetics library. The IPM was confirmed by the comparison of the induction time calculations with that from detailed kinetics. The IPM is later implemented to a fluid dynamics code and applied for the numerical simulation of detonation wave propagation. The numerical results show the detailed characteristics of the detonation wave propagation in JP-7 and oxygen mixture at affordable computing time, which is not be possible by the direct application of the detailed chemical kinetics mechanism of hydrocarbon fuel combustion.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.151.2-151.2
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• 2012

터보펌프 구동에 사용된 가스발생기 생성가스를 연소기로 공급하여 주추력 발생에 사용하는 다단연소 사이클 로켓엔진은 고추력을 요하는 우주 발사체에 널리 사용되고 있다. 다단연소 사이클 로켓엔진에 사용되는 가스발생기를 예연소기라 부르며 케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소 사이클 로켓엔진에는 산화제 과잉 예연소기가 사용된다. 예연소기는 터보펌프 구동을 목적으로 하기 때문에 예연소기 생성가스의 횡단면 온도분포는 터빈에 의해 제한되는 온도범위 내에서 균일하여야 하며 넓은 운전영역에서 안정적인 연소가 이루어져야 한다. 산화제 과잉 예연소기는 모든 추진제가 혼합헤드를 통해 분사되는 방식과 추진제를 혼합헤드와 연소실로 나누어 공급하는 방식이 있다. 기술검증을 위해 산화제 일부와 연료를 혼합헤드를 통해 연소실에 공급하여 1차 연소시키고 나머지 산화제를 연소실 냉각채널을 거쳐 연소실 중앙의 분사공을 통해 연소실로 주입하여 기화시키는 형태로 최종적으로 연소압 20MPa, 혼합비 60에서 작동하는 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 연소시험을 수행하였다. 혼합헤드에는 별도의 점화용 분사기 없이 전체 연료 분사기를 통해 점화용 연료인 TEA/TEB 혼합물을 분사하여 점화하였다. 추진제를 2단으로 공급할 수 있도록 고안된 가압식 연소시험 설비에서 10회, 누적 60초 이상의 연소시험이 성공적으로 수행되었다. 연소시험결과 넓은 작동영역에서 안정적 연소특성과 생성가스 온도 분포의 균일성을 확인할 수 있었다. 고온 고압의 산화제 과잉 예연소기 기술 확보를 통해 케로신/액체산소 다단연소 사이클 로켓엔진 개발을 위한 기술적 기반을 마련하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.6
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• pp.814-819
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• 2011

An Oxy-fuel combustion has been studied in order to reduce exhaust emissions and fuel consumption. The flow and flame behaviors are analyzed with focal length variation in one-focussing oxygen burner introduced in this study. Oxygen is supplied into the center of the nozzle, methane fuel is into the outer nozzle of the center, and then oxygen is again supplied into the outer of the fuel nozzle. The test conditions are 5 focal lengths of 100mm to 500mm. The mixing behaviors and temperature distributions are analyzed. The result shows that the shorter the focal length is, the longer the mixing length becomes, and the flame width and length are the biggest in the case of 300mm.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.6
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• pp.835-839
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• 2011

The characteristics of torch-type atmospheric pressure plasma and its sterilization effects have been analyzed. The length of plasma flame was varied with the level of applied voltage and the mixture gases composed of argon and oxygen. The effect of plasma flame on the temperature increase of surface treated was limited to $43^{\circ}C$ as a maximum temperature under exposing time of 10 min. The sterilization for E. coli was strongly affected by the applied voltage, the oxygen ratio in the mixture gas and the treatment time. At a high concentration of ozone, the increase of treatment time under the direct contact with plasma flame yields to maximize the effect of the sterilization on E. coli.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.2
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• pp.9-15
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• 2013

An effect of a spiral turbulent ring, so-called Shchelkin spiral, on a detonation performance was studied experimentally for acetylene and oxygen mixture. A couple of dynamic pressure transducers were used to calculate a detonation wave velocity by a time difference between two pressure peaks. In addition, impulse was measured by a load cell and the impulse was used to analyze the spiral effect on the detonation performance. A CFD analysis was adopted to calculate mass flow rates of the propellants and the minimum filling time. The maximum velocity and pressure were measured at the equivalence ratio of 2.4, and the measured values showed similar trend to C-J conditions calculated from CEA. For the shorter chamber with the short spiral, the maximum detonation velocity was appeared. In contrast, the longer chamber without the spiral showed the maximum thrust performance.