• 한국추진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.42-53
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• 2009

가스터빈 엔진을 모사하기 위한 프로그램을 2차원 CFD 코드를 기반으로 개발 하였다. 압축기와 터빈은 k-$\omega$ SST 난류 모델의 2차원 NS(Navier Stokes) 코드를 이용하였고, 연소기는 lumped method 화학 평형 코드를 바탕으로 완전 혼합 상태에서 연소효율 100%로 가정된 케로신 공기 반응의 생성물 중 대표적인 10종류를 몰분율을 계산, 당량비에 따른 연소기 온도를 예측하였다. 압축기, 터빈에서 로터의 회전에 의한 비정상 유동 현상은 mixing-plane 기법을 이용한 경계면 처리로 그 효과를 나타내었고, 압축기는 연소기로 온도 압력을 주고, 연소기는 터빈으로 온도와 질유량을 전달하나 압력의 변화가 없는 것으로 가정하였다. 이를 바탕으로 아음속 조건에서의 압축기 입구 조건과 터빈 출구 조건, 회전수, 연소기의 당량비를 주는 것만으로 엔진의 성능이 계산 될 수 있는 통합 코드를 구성하였다.

• 유기물자원화
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• 제19권1호
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• pp.93-101
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• 2011

본 연구는 소각 시스템에 적용되는 반건식 반응기의 모델링 연구를 수행 하였다. 전산유체역학(CFD)을 이용하여 반건식 반응기에서 속도분포 온도분포를 조사하여 반응기의 최적 운전 조건을 조사하였다. 본 모델에 사용된 반응기의 직경은 3 m 이며 높이는 9 m 이다. 반응기로 유입되는 연소가스의 양은 $6,125Nm^3/hr$ 이며 반응기 유입 가스의 온도는 493K 이다. 반응기에 유입되는 소석회 양은 151 kg/hr 이다. 반응기의 입구 형상이 변하면 반응기 내의 온도가 변하며 반응기 내의 가스속도는 0.48 m/sec 에서 1.17m/sec 였으며, 반응기 출구의 가스속도는 6.9에서 7.42m/sec 였다. 모델링 결과에 의하면 반응기 내의 평균 가스 속도와 출구에서의 평균가스 속도는 각각 0.489 m/sec와 7.424 m/sec 였으며, 반응기 출구 온도는 448 K 였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권6호
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• pp.2077-2083
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• 2022

In the unlikely event of core disruptive accident in sodium cooled fast reactors, the reactor containment building would be bottled up with sodium and fission product aerosols. The behavior of these aerosols is crucial to estimate the in-containment source term as a part of nuclear reactor safety analysis. In this work, the evolution of sodium aerosol characteristics (mass concentration and size) is simulated using HAARM-S code. The code is based on the method of moments to solve the integro-differential equation. The code is updated to FORTRAN-77 and run in Microsoft FORTRAN PowerStation 4.0 (on Desktop). The sodium aerosol characteristics simulated by HAARM-S code are compared with the measured values at Aerosol Test Facility. The maximum deviation between measured and simulated mass concentrations is 30% at initial period (up to 60 min) and around 50% in the later period. In addition, the influence of humidity on aerosol size growth for two different aerosol mass concentrations is studied. The measured and simulated growth factors of aerosol size (ratio of saturated size to initial size) are found to be matched at reasonable extent. Since sodium is highly reactive with atmospheric constituents, the aerosol growth factor depends on the hygroscopic growth, chemical transformation and density variations besides coagulation. Further, there is a scope for the improvement of the code to estimate the aerosol dynamics in confined environment.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.7-18
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• 2022

Secondary batteries used in electric vehicles have a potential risk of ignition and explosion. Various safety measures are being taken to prevent these risks. A numerical study was performed using a computational fluid dynamics code on the cases where pressure relief vents that can reduce the blast overpressures of batteries were installed in the through-compression test room, short-circuit drop test room, combustion test room, and immersion test room in facilities rleated to battery used in electric vehicles. This study was conducted using the weight of TNT equivalent to the energy release from the battery, where the the thermal runaway energy was set to 324,000 kJ for the capacity of the lithium-ion battery was 90 kWh and the state of charge (SOC) of the battery of 100%. The explosion energy of TNT (△H_TNT) generally has a range of 4,437 to 4,765 kJ/kg, and a value of 4,500 kJ/kg was thus used in this study. The dimensionless explosion efficiency coefficient was defined as 15% assuming the most unfavorable condition, and the TNT equivalent mass was calculated to be 11 kg. The internal explosion generated in a test room shows the very complex propagation behavior of blast waves. The shock wave generated after the explosion creates reflected shock waves on all inner surfaces. If the internally reflected shock waves are not effectively released to the outside, the overpressures inside are increased or maintained due to the continuous reflection and superposition from the inside for a long time. Blast simulations for internal explosion targeting four test rooms with pressure relief vents installed were herein conducted. It was found that that the maximum blast overpressure of 34.69 bar occurred on the rear wall of the immersion test room, and the smallest blast overpressure was calculated to be 3.58 bar on the side wall of the short-circuit drop test room.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.391-399
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• 2022

Hydrogen is one of the energy carriers and has high energy efficiency relative to mass. It is an eco-friendly fuel that makes only water (H₂O) as a by-product after use. In order to use hydrogen conveniently and safely, development of production, storage and transfer technologies is required and attempts are being made to apply hydrogen as an energy source in various fields through the development of the technology. For transporting and storing hydrogen include high-pressure hydrogen gas storage, a type of storage technologies consist of cryogenic hydrogen liquid storage, hydrogen storage alloy, chemical storage by adsorbents and high-pressure hydrogen storage containers have been developed in a total of four stages. The biggest issue in charging high-pressure hydrogen gas which is a combustible gas is safety and the backfire prevention device is that prevents external flames from entering the tank and prevents explosion and is essential to use hydrogen safely. This study conducted a numerical analysis to analyze the performance of suppressing flame propagation of 2, 3 inch flame arrestor. As a result, it is determined that, where the flame arrestor is attached, the temperature would be lowered below the temperature of spontaneous combustion of hydrogen to suppress flame propagation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.740-746
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• 2017

함정의 추진기와 발전기에 의해 발생하는 고온의 폐기가스와 연돌 주변 금속표면에서 방사되는 적외선 신호는 적 위협 무기체계의 표적이 되어 함의 생존성을 감소시키는 주 원인이 된다. 폐기가스와 연돌의 적외선 신호는 함정에 적외선 신호저감 장치(Infra-Red Signature Suppression system, IRSS)를 설치하여 감소시키고 있다. IRSS는 폐기가스에 난류 유동을 형성하는 이덕터, 폐기가스와 주변 공기가 혼합되는 믹싱 튜브, 외기와의 압력차를 이용하여 공기 필름을 형성하는 디퓨져 세 부분으로 구성된다. 본 연구는 적외선 신호저감 장치를 국내 독자기술로 개발하기 위한 기초 연구로 국외 선진 기술사에서 개발하여 국내 함정에 설치된 IRSS의 모형시험 조건을 분석하고 이를 기반으로 열 유동해석 연구를 수행하였다. 열 유동해석에서는 상용 수치해석 프로그램을 사용하였으며, 다양한 난류 이론 모델을 고려하여 결과를 비교 분석하였다. 해석의 주요 결과로는 이덕터 입구와 디퓨져 출구에서의 폐기가스 온도 및 속도, 그리고 디퓨져의 금속표면 온도를 구하였으며 모형시험의 계측 결과와 잘 부합함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권5호
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• pp.361-366
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• 2017

컴퓨팅 아키텍처와 응용 소프트웨어 기술의 발달로 최근에는 근사가 아닌 실제 물리계 모사라는 컴퓨터 시뮬레이션의 궁극 목표가 현실 이슈로 대두되고 있다. 본 논문에서는 미국 정부 주도 슈퍼컴퓨팅 기반 다물리 시뮬레이션 사업의 결과물로 나온 일리노이 대학의 일리노이 록스타라는 유체-구조-연소 연성 해석툴을 활용하여 충격파관 내의 금속판의 미소 시간 운동을 전산모사하고 기존 실험, 해석들과 비교하는 연구를 수행하였다. 전산유동해석은 정렬격자를 기반으로 하였고 구조해석은 대변형 선형탄성을 가정하였다. 또한 강한 연계 시간적분법이 적용된 알고리즘의 고도화로 인해 충격파 내 금속패널에 관한 높은 수준의 실험-계산 상관성을 보였다. 본 연구의 제한적인 검증연구를 확장하여 해석환경 내 추가 모듈들의 검증작업들과 코드개선을 통해 오픈소스 기반 연구개발 도구로서 활용할 예정이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.563-569
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• 2012

대용량 화력발전 보일러 과열기와 재열기 튜브는 과열에 취약하여 보일러 정지 시 튜브 내부의 산화 스케일 두께를 측정하여 과열상태를 평가한다. 산화스케일 두께측정에 의한 튜브 온도예측은 튜브의 발췌가 불가피하고 정확한 과열지점의 선정과 튜브의 초기운전온도가 확보되지 못하면 유의한 튜브온도예측결과를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 또한 해석적 방법에 의해 튜브 온도를 예측하는 경우 튜브 외부 연소가스에 대한 연소, 복사, 대류 및 난류유동에 대한 방대한 해석이 필요한 반면 순시적인 부하의 변동, 탄종의 변화 및 운전방법의 변화를 반영할 수 없으므로 지속적인 튜브의 온도를 예측할 수 없는 단점이 있다. 본 논문에서는 보일러 운전정보와 유로망 해석을 통해 튜브의 열유속을 계산하고 이를 이용하여 단시간에 튜브의 온도를 예측할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 기법을 Larson-Miller Parameter 법과 같은 실용적인 튜브 손상평가기법과 결합하면 유용한 고온손상감시의 수단으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권9호
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• pp.3250-3259
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• 2022

A new approach to the use of rice straw as a difficult-to-recycle agricultural waste was proposed. Potassium aluminosilicate was obtained by spark plasma sintering as an effective material for subsequent immobilization of ¹³⁷Cs into a solid-state matrix. The sorption properties of potassium aluminosilicate to ¹³⁷Cs from aqueous solutions were studied. The effect of the synthesis temperature on the phase composition, microstructure, and rate of cesium leaching from samples obtained at 800-1000 ℃ and a pressure of 25 MPa was investigated. It was shown that the positive dynamics of compaction was characteristic of glass ceramics throughout the sintering. Glass ceramics RS-(K,Cs)AlSi₃O₈ obtained by the SPS method at 1000 ℃ for 5 min was characterized by a high density of ~2.62 g/cm³, Vickers hardness ~ 2.1 GPa, compressive strength ~231.3 MPa and the rate of cesium ions leaching of ~1.37 × 10^-7 g cm^-2·day^-1. The proposed approach makes it possible to safe dispose of rice straw and reduce emissions into the atmosphere of microdisperse amorphous silica, which is formed during its combustion and causes respiratory diseases, including cancer. In addition, the obtained is perspective to solve the problem of recycling long-lived ¹³⁷Cs radionuclides formed during the operation of nuclear power plants into solid-state matrices.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.305-312
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• 2023

환경 요구 조건의 강화로 오래된 탈질 설비에 대한 성능 개선이 필요하다. 본 연구에서는 전산 해석 기법을 이용하여 성능 향상의 가능성을 제시하고자 하였다. 입구 안내 깃과 곡확산부 등 설비 내 유로의 기하학적인 형상의 수정과 암모니아 분사량의 제어 등 설계와 운전 조건을 둘 다 변경하여 해석을 수행하였다. 촉매 층에 유입되는 혼합가스의 유동 균일성과 NH₃/NO 조성비, 설비의 압력 강하 등 3가지 성능변수 관점에서 기존에 운영되는 조건과 본 연구에서 제시된 조건을 비교하였다. 전산 해석에서 적용된 유동장의 범위는 연소로 절탄기의 출구에서 공기 예열기의 입구까지로 탈질 설비의 전 영역이다. 전산 해석 도구로 열유체 전용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 유동 특성을 해석하여 성능을 도출하였고 최적화 알고리즘인 Design Xplorer를 사용하여 암모니아의 분사량을 노즐별로 조절하였다. 변경된 설비 조건은 기존의 조건과 비교하여 유동 균일성과 NH₃/NO 조성비는 각각 45.1%와 8.7% 향상되었으나 전체 압력 강하는 1.24% 증가하였다.