• Tunnel and Underground Space
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• v.21 no.4
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• pp.297-306
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• 2011

In this paper, we performed thermodynamic energy balance analysis of the underground lined rock cavern for compressed air energy storage (CAES) using the results of multi-phase heat flow analysis to simulate complex groundwater-compressed air flow around the cavern as well as heat transfer to concrete linings and surrounding rock mass. Our energy balance analysis demonstrated that the energy loss for a daily compression and decompression cycle predominantly depends on the energy loss by heat conduction to the concrete linings and surrounding rock mass for a sufficiently air-tight system with low permeability of the concrete linings. Overall energy efficiency of the underground lined rock caverns for CAES was sensitive to air injection temperature, and the energy loss by heat conduction can be minimized by keeping the air injection temperature closer to the ambient temperature of the surroundings. In such a case, almost all the heat loss during compression phase was gained back in a subsequent decompression phase. Meanwhile, the influence of heat conductivity of the concrete linings to energy efficiency was negligible.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2008.04a
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• pp.179-186
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• 2008

현재 대부분의 산업용 열기관은 효율을 높이기 위하여 연소에 사용되는 공기를 예열하는 방법을 사용한다. 하지만, 산업용 열기관에서 평균적으로 발생되는 $1000^{\circ}C$ 이상의 배기가스는 일반 금속 열교환기에는 적합하지 않다. 이에 반해 세라믹 열교환기의 경우 고온에서 견디는 장점이 있다. 본 연구에서는 기본적인 열교환기 설계 이론을 이용하여 설계프로그램을 제작하였다. 또한 세라믹 열교환기 내 열 유체 거동을 CFD 상용코드인 FlUENT 6.2를 이용한 전산해석을 수행하여 설계결과를 비교 검증하였다. 설계 결과에서 휜의 형태 변화에 따라 열전달율과 온도구배는 무시할 수 있을 정도로 작았으나, 압력강하는 크게 변동되는 결과가 도출되었다. 제한된 모듈 크기에서 휜 간거리는 휜의 두께에 비해 약 3배 이상 클 경우가 적당하며, 판(plate)의 두께는 작을수록 압력손실이 적고, 열전달율이 상승하지만 두께가 너무 얇게 된다면 제작상의 어려움이 생긴다. 향후 연구에서는 단순한 구조에서 벗어나 off-set이나 판형구조를 고려하여 설계함으로서 열전달 면적을 넓히거나 난류유동을 발생시켜 열전달율을 높이는 연구를 진행 할 필요가 있다.

• Journal of the KSME
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• v.31 no.8
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• pp.735-744
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• 1991

확산모델과 파모델의 결과에 있어 큰 차이가 일어나는 경우를 요약하면 다음과 같다. 1) 과도기 간이 짧다. 2) 작동온도가 아주 낮다. 3) 온도구배가 상당히 크다. 이때3)의 경우는 서로 다른 물질들이 접촉된 경우 또는 높은 열유속이 있는 경우 또는 얇은 표면층 등을 갖는 문제들의 공 통적인 특징이다. Non-Fourier 열전도 문제를 이용해 온도 분포를 예측해야 하는 실제적인 몇 가지 예를 살펴 보면 레이저 기술 또는 절대온도 영(zero)에 접근하는 온도에서의 액체 헬륨을 다루는 저온공학연구 또는 1/$10^{6}$Inch 정도의 표면조도가 관심사인 정밀공학 등을 들 수 있다. 또한 상당히 높은 강도의 열원이 작용될 때 고체에서의 크랙이나 보이드(void) 같은 국소 결함은 확산거동이 나타나기에 요구되는 시간보다 짧은 시간 구간에서 발생되어질 수 있으며, 크랙발생의 방향과 같은 것들은 hyperbolic 모델에의해 예측되어져야만 한다. 특히 움직이는 열원 또는 propagating crack tip을 갖는 경우에 그들 주위에서의 온도장을 규정짓는 가장 중요한 변 수는 열마하수 M이며, 아음속에서 초음속 영역으로 천이될 때 물리적 양들의 변화에 있어서 일어나는 현상들은 열충격의 형성에 기인하는데 이러한 현상들은 확산 모델로서는 예측될 수 없는 특징들이다. 이상에서 살펴볼 때 non-Fourier 모델에 대해 관심을 기울일 필요가 있다고 사료된다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.9 no.2
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• pp.37-43
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• 1991

In order to analyze the mechanical phenomena of three dimensional elato-plastic behavior caused by welding of thick plate, it is necessary to solve exactly the three dimensional unstationary heat conduction problem considering the moving effect of heat source and the temperature-dependence of material properties. In this paper, the three-dimensional unstationary heat conduction problem is formulated by using an isoparametric finite element method. Thereafter, the transient temperature distributions, according to time, of thick plate during welding are defined from the results calculated by the developed computer program.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.75.2-75.2
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• 2011

고온고압에서 운전되는 IGCC용 분류층 석탄가스화기는 석탄에 포함된 회 성분을 대부분 용융 슬래그 형태로 가스화기 벽을 타고 흘러내리게 하여 가스화기 하부로 배출시킨다. 이러한 용융 슬래그를 원활하게 배출시키는 것은 가스화기의 안정적인 운전에 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 슬래그 층 내의 물질수지, 운동량 및 에너지 보존을 고려하여 석탄가스화기내의 슬래그 거동을 해석할 수 있는 모델 식을 유도하였다. 유도된 슬래그 거동 모델 식들을 적용하고 가스화기의 형상을 고려하여 가스화기 내부에서의 슬래그 거동을 해석하였다. 또한 슬래그 물성치들인 슬래그 점도, 슬래그 비열, 슬래그 밀도, 슬래그 열전달 계수 등을 슬래그의 조성 변화에 따라 별도로 산정하여 슬래그 해석의 입력 데이터로 사용하였다. 슬래그에 첨가되는 석회석의 비율을 해석의 주요 변수로 사용하여 가스화기 하부에서 용융 슬래그 및 고체 슬래그 두께, 용융 슬래그 층 내부에서의 슬래그 점도분포 및 슬래그 속도분포 등 슬래그 거동의 주요 특성들을 예측하였다. 해석결과로 석탄에 석회석의 첨가량을 증가시키면 슬래그의 임계점도온도(temperature of critical viscosity)와 점도가 낮아지므로 가스화기 벽면에서의 용융 슬래그의 유동속도는 빨라지며, 고체 슬래그와 용융 슬래그의 두께가 감소하는 것을 정량적으로 확인할 수 있었다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.10 no.4
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• pp.313-327
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• 2008

Thermo-mechanical coupled behavior of an underground structure during a fire accident have not been fully understood yet. Moreover, when such a thermo-mechanical coupled behavior is not considered in numerical analyses based on conventional heat transfer theory, fire-induced damage zone in an underground structure can be considerably underestimated. This study aims to develop a FEM-based numerical technique to simulate the thermo-mechanical coupled behavior of an underground structure in a fire accident. Especially, an element elimination model is newly proposed to simulate fire-induced structural loss together with a convective boundary condition. In the proposed model, an element where the maximum temperature calculated from heat transfer analysis is over a prescribed critical temperature is eliminated. Then, the proposed numerical technique is verified by comparing numerical results with experimental results from real fire model tests. From a series of parametric studies, the key parameters such as critical temperature, element size and temperature-dependent convection coefficients are optimized for the RABT and the RWS fire scenarios.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.2
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• pp.157-166
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• 2014

A light water reactor (LWR) fuel rod consists of zirconium alloy cladding tube and uranium dioxide pellets with a slight gap between them. The modeling of heat transfer across the gap between fuel pellets and the protective cladding is essential to understanding fuel behavior under irradiated conditions. Many researchers have been developing fuel performance codes based on finite element method (FE) to calculate temperature, stress and strain for multidimensional analysis. The gap conductance model for multi-dimension is difficult issue in terms of convergence and nonlinearity because gap conductance is function of gap thickness which depends on mechanical analysis at each iteration step. In this paper, virtual link gap element (VLG) has been proposed to resolve convergence issue and nonlinear characteristic of multidimensional gap conductance. In terms of calculation accuracy and convergence efficiency, the proposed VLG model has been evaluated for variable cases.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.17 no.6
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• pp.552-559
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• 1997

주조방안설계를 위한 pre-processor, main-solver 그리고 post-processor로 구성된 통합 응고해석 시스템을 개발하였다. Pre-processor는 퍼스널 컴퓨터에서 사용되는 상용 CAD 프로그램인 AutoCAD를 사용하였다. Main-solver는 주조과정중의 충진거동을 해석한 유동해석 프로그램과 3차원 열전달 응고해석을 통합하여 냉각수 시스템으로 제어되는 금형 반복주조법에서의 응고양상을 해석할 수 있다. Post-processor는 cavity내의 용탕충진거동, 주형내의 온도분포, 응고시간등을 3차원 그래픽으로 처리할 수 있게 설계하였다. 개발된 시스템의 현장적용 가능성을 검증하기 위하여 대형주강 밀하우징, 자동차휠 주조용품, 밸브블럭등의 시제품의 열유동해석에 적용하였다. 본 연구에서 개발된 CastDesigner는 중소기업형 주조현장에서 PC용 CAD/CAE system 구축을 통한 최적주조방안 설계용 열유동해석 프로그램으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.11a
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• pp.103-109
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• 1996

고리 원자력 1호기 14주기(‘95년도) 운전기간 중 증기발생기 세관 열전달 용량 저하로 전출력 운전 기간동안 정격출력보다 15% 감발 운전한 경험이 있었는데, 이 기간중 냉각재내 방사성 부식생성물(CRUD) 농도가 약 80% 감소됨을 발견하였다. 이때 출력감소 비율보다 많은 CRUD 감소현상 규명을 위해 냉각재 수질관리인자와 EPRI 피복재 부식모델인 PFCC코드를 사용한 피 복재 산화물 두께변화 등을 비교한 결과, 운전중 용출되는 방사성 부식생성물은 핵연료 표면의 피복재 산화물에 흡착된 Co핵종이 피복재 산화물 이탈시 함께 거동하는 것으로 확인되었으며, 피복재 산화물 이탈은 산화막 두께 및 열유속에 주로 의존함이 밝혀졌다. 따라서 냉각재내에서 방사성 부식 생성물의 생성률 저감을 위해서는 정상운전시 핵연료 표면의 산화막 증가를 억제할 수 있는 수질 조건을 도출하고 그에따른 운전을 통해 원전 작업자의 방사선 피폭량 저감 및 방사성폐기물의 발생을 줄일 수 있을 것으로 여겨진다.

• Fire Science and Engineering
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• v.19 no.1 s.57
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• pp.87-92
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• 2005

In this paper, numerical simulation are conducted to predict the characteristics of the heat transfer and smoke flow and evacuation in the road tunnel. Fire source are used about 30 MW and the turbulent flow characteristics are considered by standard k-epsilon turbulent model. The effect of transient thermal behavior and disaster prevention can be used for designing the road tunnel.