• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• v.6 no.2
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• pp.145-150
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• 2020

Water wall tube is one of the major factors consisting of a fluidized bed boiler and it plays very important role for the generation of electricity within the boiler. But these water wall tubes within the fluidized bed boiler are subject to the ware and corrosion caused by the high temperature gas and the flowing medium. If water leak is occurred, the secondary damage by the water leak will occur. As a result of that, the power generation efficiency decreases noticeably. Therefore, the maintenance of the water wall tube is very important. In this study, we designed a exciter sensor based on simulation and composed a remote field eddy current system for the defect evaluation of the outer water wall tube. Starting from the shape design of exciter, we conducted simulations for various design factors such as the water wall tube size, material, frequency, lift-off and so on. Based on the results, we designed the optimum exciter sensor for the water wall tube test within the fluidized bed boiler.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.31 no.1
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• pp.1-17
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• 2021

It is important to evaluate the fracture network in a rock volume because fractures control the ground conditions and fluid flow characteristics. Therefore, various attempts have been made to quantify fracture networks to better understand ground and flow conditions. The use of fracture density alone (a quantitative parameter based on geometric analysis) does not fully explain the evolution of fracture networks, or quantify the spatial relationship (e.g. connectivity) of fractures in a rock mass. Therefore, the need for fracture network characterization based on topological analysis has recently emerged. In Korea however, the topological analysis of fracture networks within a rock mass has rarely been studied. As such, the definition of the topological analysis of fracture networks and the graph theory related to the topological analysis are briefly summarized in this study. We also introduce an application method for these analyses to fracture characterization. If the topological method is used for the analysis of fracture networks, it can also be adopted to analyze fluid flow characteristics of groundwater, characterize petroleum reservoirs, and analyze the evolution of a fracture network. In addition, topological analysis can be useful for site selection of major facilities such as nuclear waste disposal sites because it can be used to evaluate the stability of the potential sites.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.1
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• pp.111-114
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• 2010

In the attrition reactor for the American Society for Testing and Materials (ASTM) D5757-95, the attrition characteristics of catalysts for water gas shift reaction were investigated. The effects of attrition characteristics of low temperature shift catalysts (LTS) and high temperature shift catalysts (HTS) on fluidization phenomena and average particle size were investigated and compared with the attrition characteristics of sand particles. The particle size of catalysts was decreased and particle size distribution in attrition tube was changed due to the effect of gas injection. About 40~50 wt% samples of original catalyst particles were entrained and lost. The amount of fly ash of LTS catalyst was less than that of HTS. Also, the weight of entrained particles which had original particle size of $212{\sim}300{\mu}m$ was lower than any other cases.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.1
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• pp.366-375
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• 1991

In this study, vibrational behavior of uniform pipe carrying a moving medium is studied by using a transfer matrix and the displacement function derived from the conventional beam theory. In various boundary conditions, flow velocity and mechanical property change of the variation of natural frequency are investigated. The Coriolis term in the original differential equation of motion has been ignored in the investigation. This method is used to study the variation of natural frequency with flow velocity for clamped-clamped, cantilevered, clamped-pinned, pinned-pinned, free-free straight pipe element. It is shown that clamped-clamped, free-free pipe have the highest natural frequency and critical velocity values while cantilevered pipe have the smallest natural frequency for the same mechanical properties. From the vibration effects of mechanical property variation, it is shown that bending stiffness and pipe length variation has large influence on natural frequency and critical velocity. Since the order of transfer matrix is not changed with boundary conditions of pipe element, this method proposed can be easily applied to personal-computer for vibration analysis of pipe element. Furthermore, this method can be extended to three-dimensional system by using a coordinate transformation for the analysis of piping systems.

• Journal of Energy Engineering
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• v.11 no.3
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• pp.276-282
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• 2002

The process of energy separation in a low Pressure vortex tube with compressed air as a work-ing medium is studied in detail. Experimental data of the temperature of the cold and hot air leaving the vortex tube are presented. The variation of the maximum wall temperature along the inner surface of the vortex tube and the temperature distribution in a vortex tube provide useful information about the location of the stagnation point of the flow field at the axis of the vortex tube. Analysis of the results enabled to find the optimum length of the vortex tube, the optimum shape of the Throttle and the usefulness of the Sleeve. In this study Outer tube is used for the exhaust application. The hot gas flow is turned 180$^{\circ}$and passes the out-side of the vortex tube a second time heating it. From this geometric setup of a vortex tube He effects of energy separation and the prediction of the ignition of Diesel Soot is presented by experimental data.

• Resources Recycling
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• v.15 no.1 s.69
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• pp.12-19
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• 2006

Rice straw is one or the main renewable energy sources in Korea. Bio-oil is produced from rice straw with a lab-scale equipment mainly with a fluidized bed and a char removal system. It was investigated how the reaction temperature affected the production of bio-oil and the efficiency of a char removal system. To elucidate how the temperature depended on the production of bio-oil, experiments were conducted at $466^{\circ}C,\;504^{\circ}C\;and\;579^{\circ}C$, respectively. The mass balance was established in each experiment, and the produced gas and oil were analyzed with the aid of GCs and a GC-MS system. The char removal system is composed of a cyclone and a hot filter. Tn the experiments, we observed that the production of bio-oil was decreased with temperature, and the bio-oil contained very useful chemicals.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• v.27 no.2
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• pp.111-120
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• 2002

A reference scenario of vault safety case prepared by the IAEA for the near-surface disposal facility of low-and informed]ate-level radioactive wastes is assessed with the MASCOT program. The appropriate conceptual models for the MASCOT implementation is developed. An assessment of groundwater pathway through a drinking well as a geosphere-biosphere interface is performed first. then biosphere pathway is analysed to estimate the radiological consequences of the disposed radionuclides based on compartment modeling approach. The validity of conceptual modeling for the reference scenario is investigated where possible comparing to the results generated by the other assessment. The result of this study shows that the typical conceptual model for groundwater pathway represented by the compartment model ran be satisfactorily used for safety assessment of the entire disposal system in a cons]stent way. It is also shown that safety assessment of a disposal facility considering complex and various pathways would be possible by the MASCOT program.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.82-82
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• 2015

해안 대수층은 해수와 담수가 공존하는 지역으로 상대적으로 밀도가 큰 해수가 대수층의 담수 아래에 쐐기형태로 존재하게 된다. 이러한 쐐기형태의 해수와 담수의 경계면은 압력경도의 평형에 의해 경계면이 유지되며, 해수면 또는 지하수위가 변동할 경우 해수-담수 경계면의 균형이 무너짐과 더불어 압력경도의 평행이 이루어질 때 까지 해수-담수 경계면의 이동이 계속 진행된다. 수위 변화의 주요 원인으로는 지구온난화 및 기후변화로 인한 지속적인 해수면 상승과 도서지역의 인구증가 및 산업화로 인한 무분별한 지하수의 사용 등에 의한 지하수위 저하 등을 꼽을 수 있다. 이와 같은 원인으로 해안 및 도서지역에서는 해안 대수층의 해수침투거리가 증가하여 지하수 이용에 큰 어려움을 겪고 있다. 이에 해안 대수층의 해수침투 범위 및 거리를 추정하기 위한 많은 연구들이 다양한 분야에서 지속해서 이루어지고 있지만, 서로 밀도가 다른 해수와 담수가 공존하는 해안 대수층 내의 수리특성을 명확히 파악하기에는 아직까지 미흡한 점들이 많다. 과거에는 Darcy의 법칙 및 Ghyben-Herzberg 식에 근거한 이론적인 연구들이 주로 이루어졌고, 근래에 현장관측이나 수리모형실험이 국내 외적으로 수행되고 있으나, 모든 영역의 지하수의 특성을 조사하는 것이 사실상 불가능하다. 이에 최근에는 컴퓨터 성능의 비약적인 발전과 더불어 다양한 수치해석방법에 의한 수치모델들이 개발되어 시뮬레이션에 적용되고 있다. 하지만 거의 대부분의 수치모델은 해안 대수층 수리특성을 투수계수에 의존하고 있을 뿐, 대수층 내부의 해수-담수에 의한 밀도류의 유동특성을 전혀 고려하지 못한 채 정수압에 근거한 해수-담수 경계면에 대해 모의하고 있는 정도이다. 따라서 본 연구에서는 해안 대수층 내부의 유동현상을 투수계수에 의존하는 방법에서 탈피하여 대수층 매체의 입경, 공극, 형상 등을 고려할 수 있을 뿐만 아니라, 염분 및 온도차에 의한 밀도류를 해석할 수 있는 강비선형 수치모델을 개발하여 해수침투 현상을 직접 모의한다. 나아가 대부분의 이전 연구들에서 간과하고 있는 해안지역의 대표적 물리력인 파랑과 조석의 영향이 해안 대수층의 해수침투에 미치는 영향, 해안 대수층의 지하수위 및 해수면의 수위차에 의한 해수침투 특성 그리고 이를 제어 할 수 있는 새로운 대응기술을 제안하는 것을 목적으로 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.5
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• pp.843-849
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• 2012

When we use NiO based particle as an oxygen carrier in a chemical looping combustion system, the fuel conversion and the $CO_2$ selectivity decreased with increasing reaction temperature within high temperature range (> $900^{\circ}C$) due to the increment of exhaust CO concentration from reduction reactor. To improve reduction reactivity at high temperature, the applicable metal oxide component was selected by calculation of the equilibrium CO concentration of metal oxide components. After that, feasibility of reduction reactivity improvement at high temperature was checked by using solid mixture of the selected metal oxide particle and NiO based oxygen carrier. The reactivity was measured and investigated using batch type fluidized bed. The solid mixture of $Co_3O_4/CoAl_2O_4$(10%) and OCN706-1100(90%) showed higher fuel conversion, higher $CO_2$ selectivity and lower CO concentration than OCN706-1100(100%) cases. Consequently, we could conclude that improvement of reduction reactivity at high temperature range by adding some $Co_3O_4$ based oxygen carrier was feasible.