• 대한기계학회논문집A
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• 제37권10호
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• pp.1229-1237
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• 2013

본 연구에서는 증분소성이론에 기초한 구형압입이론을 크리프 물성을 평가하기 위한 압입이론으로 확장했다. 먼저 크리프변형률 기울기가 일정한 지점을 유효 응력-변형률속도 최적 관측지점으로 선정했다. 구형압입시험 전산모사를 이용해 크리프 지수와 계수를 변화시켜 가면서 이에 따른 재료의 거동을 무차원 변수들 (${\xi}$, ${\psi}$)의 회귀식으로 표현해 크리프 물성평가를 위한 새로운 수치 접근법을 구축했다. 이를 토대로 구형압입시험으로부터 재료의 크리프지수 및 계수를 예측하는 물성평가 프로그램을 개발했다. 압입 하중-변위 곡선으로부터 크리프지수는 평균 1.5%, 크리프계수는 평균 1.0% 이내의 오차범위에서 물성치들을 얻을 수 있다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제14권2호
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• pp.149-156
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• 2016

저장조에 위치한 사용후핵연료는 가혹한 원자로 조건에 의해 구조적 건전성이 와해되므로 외력에 취약하다. 따라서 운반 및 취급 중 사고 상황이 고려되어야 한다. 극단적인 경우, 핵연료 취급 중 사고로 인해 핵연료 저장조에서 핵연료집합체 낙하가 발생할 수 있다. 이러한 사고 상황 하에서 연료봉 파손 등을 평가하기 위해서 수조에 충돌할 때 발생하는 충돌력을 분석할 필요가 있다. 이는 핵연료가 수조 바닥에 충돌할 때의 속도를 입력으로 하여 평가될 수 있다. 연료봉이 핵연료 중량 및 부피의 대부분을 차지하고 있으므로, 연료봉 다발은 수중 항력을 예측하는데 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 $3{\times}3$ 의 짧은 연료봉 다발을 모델로 사용하여 수중에서 낙하할 때 받는 수력을 계산하였고, 이를 전산모사와의 비교를 통하여 검증하였다. 본 방법론을 사용후핵연료 건전성 평가에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권5호
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• pp.523-533
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• 2015

Three-dimensional flow phenomena in a wire-wrapped 37-pin fuel assembly mock-up of a Japanese loop-type sodium-cooled fast reactor, Monju, were investigated with a numerical analysis using a general-purpose commercial computational fluid dynamics code, CFX. Complicated and vortical flow phenomena in the wire-wrapped 37-pin fuel assembly were captured by a Reynolds-averaged Navier-Stokes flow simulation using a shear stress transport turbulence model. The main purpose of the current study is to understand the three-dimensional complex flow phenomena in a wire-wrapped fuel assembly to support the license issue for the core design. Computational fluid dynamics results show good agreement with friction factor correlation models. The secondary flow in the corner and edge subchannels is much stronger than that in an interior subchannel. The axial velocity averaged in the corner and edge subchannels is higher than that averaged in the interior subchannels. Three-dimensional multiscale vortex structures start to be formed by an interaction between secondary flows around each wire-wrapped pin. Behavior of the large-scale vortex structures in the corner and edge subchannels is closely related to the relative position between the hexagonal duct wall and the helically wrapped wire spacer. The small-scale vortex is axially developed in the interior subchannels. Furthermore, a driving force on each wire spacer surface is closely related to the relative position between the hexagonal duct wall and the wire spacer.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권4호
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• pp.941-951
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• 2016

The aim of this work is to simulate the thermohydraulic consequences of a main steam line break and to compare the obtained results with Rossendorf Coolant Mixing Model (ROCOM) 1.1 experimental results. The objective is to utilize data from steady-state mixing experiments and computational fluid dynamics (CFD) calculations to determine the flow distribution and the effect of thermal mixing phenomena in the primary loops for the improvement of normal operation conditions and structural integrity assessment of pressurized water reactors. The numerical model of ROCOM was developed using the FLUENT code. The positions of the inlet and outlet boundary conditions and the distribution of detailed velocity/turbulence parameters were determined by preliminary calculations. The temperature fields of transient calculation were averaged in time and compared with time-averaged experimental data. The perforated barrel under the core inlet homogenizes the flow, and therefore, a uniform temperature distribution is formed in the pressure vessel bottom. The calculated and measured values of lowest temperature were equal. The inlet temperature is an essential parameter for safety assessment. The calculation predicts precisely the experimental results at the core inlet central region. CFD results showed a good agreement (both qualitatively and quantitatively) with experimental results.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.1-6
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• 2019

최근 다양한 생산기술의 발전을 통해 바이오연료의 생산이 크게 증가하였고, 석유와 같은 기존의 화석연료 등과 혼합연료를 만들어 소비를 장려하고 있다. 이와 같은 새로운 연료의 등장은 기존 에너지 시스템으로의 적용에 있어 화재 및 폭발의 위험성을 크게 증가시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 바이오연료의 소비형태인 휘발유/에탄올 혼합연료를 사용하는 연소장에서 화재 및 폭발의 위험성을 예측할 수 있는 기법을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 휘발유/에탄올 혼합기의 자연점화온도를 대상으로 수치해석하였고, 반응표면법을 이용하여 다양한 변수조건에 대해서 예측에 대한 유효성과 효율성을 판단해 보았다. 당량비, 압력, 에탄올 분율 등에 대한 자연 발화온도 변화특성은 전체적으로 에탄올 함량과 압력에 큰 의존도를 보였으며, 에탄올 함량이 줄어들수록 압력에 대한 영향이 줄어들었다. 또한 계산을 통한 실험값과 반응표면법을 통해 얻은 기대값이 매우 잘 일치함을 알 수 있었다. 따라서 연료의 혼합 등 다양한 조건에서 운전하는 연소장에서 자연점화온도를 매우 적은 데이터로서 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제24권3호
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• pp.274-284
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• 1992

가압경수로 최적 열수력 분석용 전산코드인 CATHRE의 모델 평가를 위하여 가압경수로의 가상 냉각재 상실사고시 원자로 용기내의 유동현상을 모의한 1/15축소의 CREARE 실험을 모의 계산하였다. 이 실험에서 주요변수들은 비상노심 탱각재 주입량과 아냉정도 그리고 계통압력 및 노심에서 발생되는 증기유량이지만. 본 연구에서는 우선 Downcomer에서 역방향유동의 정성적 분석에 촛점을 맞추었다. 모의 계산 결과와 실험 결과를 비교할 때 정량적인 값 뿐 아니라 변화의 경향에서도 차이가 나타난 것은 주로 적절하지 못한 일부의 수치해석 모델과 상간의 계면마찰 때문으로 판단된다. 따라서 매개변수적 민감도 분석을 통하여 CATHARE 전산코드의‘VOLUME’에 접한 접합점에서 운동량 보존방정식의 상세연구 혹은 다차원 분석을 통해서 이 경우의 물리적 현상을 보다 현실적으로 나타낼 수 있다는 결론을 얻었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.686-698
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• 2011

Mathematical models for char-slag interaction and near-wall particle segregation developed by Montagnaro et. al. were applied to predict various aspects of coal gasification in an up-flow entrained gasifier of commercial scale. For this purpose, some computer simulations were performed using gPROMS as the numerical solver. Typical design parameters and operating conditions of the commercial gasifiers were used as input values for the simulation. Development of a densely dispersed phase of solid carbon was found to have a critical effect on both carbon conversion and ash flow behavior. In general, such a slow-moving phase was turned out to enhance carbon conversion by lengthening the residence time of char or soot particles. Furthermore, it was also found that guiding the transfer of char or soot into the closer part of the wall to coal burner is favorable in terms of gasification efficiency and vitrified ash collection. Finally, to a certain degree densely dispersed phase of carbon showed an yield-enhancing effect of syngas.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.227-240
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• 2010

Coal gasification is heading for a great future as one of the cleanest energy sources, which can produce not only electricity and heat, but also gaseous and liquid fuels from the synthesis. The work focuses on 300MW shell type one-stage entrained flow coal gasifier which is used in the Integrated coal Gasification Combined Cycle(IGCC) plant as a reactor. As constructing an IGCC plant is considerably complicated and expensive compared with a pulverized-coal power plant, it is important to determine optimum design factors and operating conditions using a computational fluid dynamics (CFD) model. In this study, the results of numerical calculations show that $O_2$/Coal ratio, 0.83, Steam/Coal ratio, 0.05, coal particle diameter, $100{\mu}m$, injection angle, $4^{\circ}$ (clockwise) are the most optimum in this research.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.449-455
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• 2011

최근 가압중수형 원전 격납건물의 내압능력 및 비선형 거동에 관한 실증실험과 해석코드에 대한 검증을 위하여 인도의 BARC 주관으로 가압중수형 격납건물 1/4 축소모델을 건설하였고, 내압성능평가를 위한 국제공동연구가 수행되었다. 이 논문은 가압중수형 1/4 축소모델 격납건물에 대한 내압성능과 비선형 거동을 예측하기 위하여 유한요소해석을 수행하였고 그 결과를 도출하였다. 대상 격납건물은 기초매트와 원통형 벽체 및 돔으로 구성되어 있고, 수평 텐던의 정착을 위하여 4개의 부벽(buttress)을 가지고 있다. 유한요소해석을 위하여 ABAQUS를 이용하였고 콘크리트, 철근 및 텐던에 대한 유한요소 모델을 작성하여 극한내압해석을 수행하였다. 유한요소해석결과 콘크리트의 초기 균열은 $1.6P_d$(design pressure)에서 발생하였고, 철근의 항복은 $3.36P_d$ 그리고 극한내압능력은 $4.0P_d$ 수준으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.235-241
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• 2018

압력용기의 내압은 압력용기 설계의 중요한 인자이며 이를 바탕으로 관련 설계기준 및 구조해석결과에 따라 압력용기의 두께 및 직경과 같은 기하학적 형상이 결정된다. 그러나 압력용기 내부에서 폭굉이 일어날 경우 이 폭굉압력을 적절히 고려하여 압력용기를 설계할 수 있는 설계기준은 미흡한 실정이다. 일반적으로 폭굉이 발생할 경우, 초기 폭굉압력이 용기 벽면에 도달하여 반사하는 반사압력은 초기압력의 2배 이상이라고 알려진다. 그러나 폭굉압력은 구조물의 고유주기보다도 짧은 시간 안에 최대치에 도달한 후 급격하게 감소하는 경향을 보이며, 이 경우 실제 용기벽면이 받게 되는 압력은 반사압력에 비해 매우 작을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 폭굉의 특성을 고려하여 압력용기가 견뎌야 하는 적절한 등가의 폭굉압력을 산정하는 방법을 제안함으로써 폭굉을 고려한 효율적인 압력용기 설계기준을 제시하고자 하였다.