액체로켓 엔진이 발사체의 추력원으로써 임무를 성공적으로 완수하기 위해서는 주어진 성능 요구조건을 충실히 만족시킬 수 있어야 한다. 가스발생기 사이클 엔진의 경우 엔진을 구성하는 각 구성품들의 성능 분산을 보정하는 지상 시험을 거치게 되며, 이때 보정용 제어밸브를 이용하여 추력이나 혼합비 등의 엔진 성능을 요구수준 이내로 보정하게 된다. 이러한 보정용 제어밸브의 고유유량특성(Inherent Flow Characteristics)을 제어 대상값과 선형적인 관계를 가지도록 선정함으로써 보정 과정을 간단하면서도 예측가능한 형태로 가져갈 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존에 개발된 엔진 모드해석 프로그램을 응용하여 추력 및 혼합비 보정용 제어밸브의 고유유량특성을 계산하기 위한 알고리즘을 제안하고, 실제 엔진의 작동 모드를 계산하였다.
PEM Fuel Cell operation mode can be classified into dead-end mode or open mode by whether the outlet port is blocked or not. Generally, dead-end type fuel cell has some merits on the pressure drop and system efficiency because it can generate more power than the open type fuel cell due to high operating pressure condition. However, the periodic purging process should be done for removing water which is formed as product of a reaction in the gas diffusion layer. In this study, cathode side dead-end type operation has been conducted. Moreover, pulsating flow generator at the outlet of cathode side has been suggested for increasing the period to purge the formed water because the pulsating flow can make formed water scattered uniformly over the whole channel. As a result, the purging period with pulsation increased by 1.5-2 times longer than that without pulsating.
Pulsation is an inherent phenomenon in reciprocating compressors. It interacts with piping to cause vibrations and performance problems. Indiscriminately connecting to a compressor can be dangerous and cost money in the form of broken equipment and piping, poor performance, inaccurate metering, unwanted vibration, and sometimes noise. Piping connected to a compressor can materially affect the performance and response. To minimize these detrimental effects, reciprocating compressor system should be equipped by pulsation suppression system. This study discusses pressure pulsation phenomena occurred in a reciprocating compressor system. An experiment applied air compressor unit, as pulsating pressure generator, has been done. The compressor was connected sequentially to a snubber model and pressure tank. Sensor probes were placed on the inlet and outlet pipes of snubber. Compressor was driven by a motor controlled by a frequency regulator. The experiment was conducted by adjusting the regulator at 40Hz. General information about an internal gas flow can be achieved by numerical analysis approach. Information of the velocity, pressure and turbulence kinetic energy distribution are presented in this paper. Based on this result, the design improvement might be done.
액체로켓 엔진시스템에 있어서 과도 해석은 시스템 시험 항목이나 시험 횟수의 선정과 개발 기간 등의 단축을 위해 반드시 필요한 항목이다. 본 연구에서는 터보펌프 공급식 로켓 엔진의 수학적 모델을 구성하였으며. 이를 이용하여 추력 제어 밸브의 개도 변화에 따른 엔진의 작동 모드 변화에 대한 과도해석을 수행하였다. 검증을 위하여 AnaSyn을 이용한 모드 해석 결과와 비교하여 2% 범위 내로 일치하는 것을 확인하였다. 또한 로켓 엔진 시스템의 과도해석 모델을 이용하여 엔진 구성품에 대한 시스템 차원의 설계 변수 결정이 가능함을 보였다. 압력안정기(pressure stabilizer)는 가스발생기 혼합비를 균일하게 유지시켜주는 장치로서, 이에 대한 감쇠 강제진동 모델을 세워 고유진동수와 감쇠비의 함수로 안정 영역을 구하였다.
한국형발사체(KSLV-II) 개발과 함께 지구정지궤도 발사를 위해 비추력이 높은 다단연소사이클 로켓 엔진 개발이 한국항공우주연구원에서 진행되고 있다. 다단연소사이클 로켓엔진은 한국형발사체 엔진과 달리 가스발생기를 사용하는 개방형 엔진이 아니며, 크게 예연소기, 터보펌프, 주연소기로 구성되어 있 폐쇄형 엔진이다. 기술검증시제 개발용 모델(TDM0)을 조립하여 나로우주센터의 7톤급 엔진 연소시험 설비에서 연소시험이 진행되고 있으며, 기술검증시제 모델의 연소시험은 성공적으로 수행되었다. 현재 엔진 형상의 TDM1 모델 조립과 연소시험을 위한 준비과정이 진행 중이다.
Sodium-cooled fast breeder reactors use liquid sodium as a moderator and coolant to transfer heat from the reactor core. The main hazard associated with sodium is its rapid reaction with water. Sodium-water reaction (SWR) takes place when water or vapor leak into the sodium side through a crack on a heat-transfer tube in a steam generator. If the SWR continues for some time, the SWR will damage the surface of the defective area, causing it to enlarge. This self-enlargement of the crack is called "self-wastage phenomena." A stepwise numerical evaluation model of the self-wastage phenomena was devised using a computational code of multicomponent multiphase flow involving a sodium-water chemical reaction: sodiumwater reaction analysis physics of interdisciplinary multiphase flow (SERAPHIM). The temperature of gas mixture and the concentration of NaOH at the surface of the tube wall are obtained by a numerical calculation using SERAPHIM. Averaged thermophysical properties are used to assess the local wastage depth at the tube surface. By reflecting the wastage depth to the computational grid, the self-wastage phenomena are evaluated. A two-dimensional benchmark analysis of an SWAT (Sodium-Water reAction Test rig) experiment is carried out to evaluate the feasibility of the numerical model. Numerical results show that the geometry and scale of enlarged cracks show good agreement with the experimental result. Enlarged cracks appear to taper inward to a significantly smaller opening on the inside of the tube wall. The enlarged outer diameter of the crack is 4.72 mm, which shows good agreement with the experimental data (4.96 mm).
본 연구의 목적은 22.9 kV-y 특별고압 배전선로상에서 가스절연개폐기를 이용한 전압측정장치의 개발에 있다. 본 논문에서 제안한 전압측정장치는 일종의 광대역 용량성 분압기로, 가스개폐기의 절연붓싱에 설치한 검출전극, 임피던스 정합회로 및 전압버퍼로 구성되며, 기설의 가스절연개폐기에 구조 변경 없이 설치될 수 있다. 제작된 전압측정장치는 교정과 적용성 평가를 위하여 25.8 kV, 400 A 가스절연개폐기에 설치되었으며, 5 ns의 상승시간을 갖는 직각파 발생기로 주파수 응답특성을 조사하였다. 실험결과로부터 본 전압측정장치의 주파수 대역은 1.35 Hz에서 약 13 MHz이었으며, 60 Hz 상용주파수 전압에서 분압비 오차는 0.2% 이하였다. 또한 상용주파수 전압과 비진동성 충격전압에 대한 분압비와의 편차는 0.7% 이하로 나타났다.
The objective of this study is to obtain the optimal process condition and the maximum decomposition efficiency by measuring the decomposition efficiency, electricity consumption, and voltage in accordance with the change of the process variables such as the frequency, maintaining time period, concentration, electrode material, thickness of the electrode, the number of windings of the electrode, and added materials etc. of the harmful atmospheric contamination gases such as NO, $NO_2$, and $SO_2$ etc. with the plasma which is generated by the discharging of the specially designed and manufactured $TiO_2$ catalysis reactor and SPCP reactor. The decomposition efficiency of the NO, the standard samples, is obtained with the plasma which is being generated by the discharge of the combination effect of the $TiO_2$ catalysis reactor and SPCP reactor with the variation of those process variables such as the frequency of the high voltage generator($5{\sim}50kHz$), maintaining time of the harmful gases($1{\sim}10.5sec$), initial concentration($100{\sim}1,000ppm$), the material of the electrode(W, Cu, Al), the thickness of the electrode(1, 2, 3mm), the number of the windings of the electrode(7, 9, 11turns), basic gases($N_2$, $O_2$, air), and the simulated gas($CO_2$) and the resulting substances are analyzed by utilizing FT-IR & GC.
본 연구에서는 전기화학법으로 생성된 염소를 산화제로 이용하여 루테늄의 침출에 대한 연구를 수행하였다. 휘발성 루테늄산화물의 손실을 막기 위해 전 시스템이 밀폐형으로 제작된다. 루테늄의 침출의 최적조건을 조사하기 위해 pH, 온도, 전해 염소 생성시 인가전류 등의 영향을 조사하였다. 염소전해생성 시스템에 산화전류를 인가하여 염소가스를 발생시키고 침출조에 공급하여 루테늄 용해에 필요한 염소화합물을 생성시켰다. 산화제인 염소화합물의 농도가 포화상태에 도달하였을 때 루테늄 분말시료를 장입하고 침출반응을 진행하였다. 일정시간 간격으로 침출액을 채취하면서 루테늄 침출농도를 분석하였다. 본 실험결과 최적조건은 pH 10, 2 A, $40^{\circ}C$로 이 때 침출률은 88% 이다.
The Korea Atomic Energy Research Institute has developed an advanced fast reactor concept, KALIMER-600, which satisfies the Generation IV reactor design goals of sustainability, economics, safety, and proliferation resistance. The concept enables an efficient utilization of uranium resources and a reduction of the radioactive waste. The core design has been developed with a strong emphasis on proliferation resistance by adopting a single enrichment fuel without blanket assemblies. In addition, a passive residual heat removal system, shortened intermediate heat-transport system piping and seismic isolation have been realized in the reactor system design as enhancements to its safety and economics. The inherent safety characteristics of the KALIMER-600 design have been confirmed by a safety analysis of its bounding events. Research on important thermal-hydraulic phenomena and sensing technologies were performed to support the design study. The integrity of the reactor head against creep fatigue was confirmed using a CFD method, and a model for density-wave instability in a helical-coiled steam generator was developed. Gas entrainment on an agitating pool surface was investigated and an experimental correlation on a critical entrainment condition was obtained. An experimental study on sodium-water reactions was also performed to validate the developed SELPSTA code, which predicts the data accurately. An acoustic leak detection method utilizing a neural network and signal processing units were developed and applied successfully for the detection of a signal up to a noise level of -20 dB. Waveguide sensor visualization technology is being developed to inspect the reactor internals and fuel subassemblies. These research and developmental efforts contribute significantly to enhance the safety, economics, and efficiency of the KALIMER-600 design concept.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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