• 청정기술
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• 제10권4호
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• pp.203-213
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• 2004

천연가스의 열분해법은 천연가스 (CH4)를 고온에서 분해 시켜 수소와 탄소로 전환시키는 기술이다. 천연가스 열분해법의 가장 큰 장점은 이산화탄소의 발생 없이 수소와 탄소를 만드는 것이다. 본 연구에서는 이와같이 천연가스 고온 열분해법을 이용하여 메탄으로부터 수소와 탄소의 생성을 연구하였다. 실험을 통하여 메탄의 고온 열분해시 pyrocarbon이 반응관 내벽에 생성되며 그 위에 탄소가 퇴적되는 plugging 현상이 발생한다는 것을 알 수 있었다. 이 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 이중관 반응기법, 반응 중간에 주기적으로 $O_2$나 $CO_2$로 퇴적된 탄소를 산화시키는 방법 등을 시도하였으며, 그 결과 어느 정도의 탄소 퇴적 현상을 해결할 수 있었다. 또한 SEM (Scanning Electron Microscope) image를 사용하여 탄소 입자의 크기를 측정하였으며 그 크기는 약 200 nm정도였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권9호
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• pp.2894-2900
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• 1996

The stream generator tubes represent an integral part of a major barrier against the fission product release to the environment. So, the rupture of these tubes could permit flow of reactor coolant into the secondary system and injure the safety of reactor coolant system. Therefore, if the crack was detected during In-Service Inspection of tubes the cracked tube should be evaluated by the pulgging criteria and plugged or not. In this study, the fracture mechanics evaluation is carried out on the thru-wall axial crack due to Primary Water Stress Corrosion Cracking in the roll transition aone of steam generator tube to help the assurence the integrity of tubes and estabilish the plugging criteria. Due to the Inconel which is used as tube material is more ductile than others, the plastic instability repture theory was used to calculate the critical and allowable crack length. Based on Leak Before Break concept the leak rate for the critical crack length and the allowable leak rate are compared and the safety of tubes was given.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제28권4호
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• pp.351-360
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• 2003

This study was carried out to settle the plugging problem which occurs frequently when agricultural wettable powder is used in pest control work using the crushing and the dispersing effects caused by irradiation of ultrasonic wave. Sonication was applied to the wettable powder suspension in a beaker for 30 seconds using a 28 kHz, 200 W PZT BLT, and the image of suspension before and after sonication was observed using a microscope and a SEM. The image of tow commercial wettable powder suspensions in water observed using an optics microscope showed that the agglomerated particles were irregularly distributed over the whole observed region when stirred mechanically, while showing more uniform distribution composed of comparatively single particles in the whole observed region after sonication. Concerning the above, the projected areas of particles in the four suspensions after sonication were decreased distinctively in the observed range of the microscope and the atomization of crystals was much developed. Over the measured range of 5.6∼4,157 ${\mu}$m particle size, the overall projected area of particles was decreased to 58.3∼89.6% on the average after sonication. When the SEM images of sonicated wettable powder suspensions dissolved in water and CH$_3$OH were compared to the suspensions before sonication, such phenomena as the atomization of particles, the expansion of voids between particles, the reduction and the decrease of agglomerated particle groups, and the progress of crack developments on the surface of flake-shaped particles were observed. It seemed possible that the plugging problem that occurs frequently in pest control machine when using wettable powder would be settled by the use of sonication.

• 대한기계학회논문집A
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• 제28권11호
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• pp.1741-1751
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• 2004

It is commonly requested that the steam generator tubes wall-thinned in excess of 40% should be plugged. However, the plugging criterion is known to be too conservative for some locations and types of defects and its application is limited to a single crack in spite of the fact that the occurrence of multiple through-wall cracks is more common in general. The objective of this research is to propose the optimum failure prediction models for two adjacent through-wall cracks in steam generator tubes. The conservatism of the present plugging criteria was reviewed using the existing failure prediction models for a single crack, and six new failure prediction models for multiple through-wall cracks have been introduced. Then, in order to determine the optimum ones among these new local or global failure prediction models, a series of plastic collapse tests and corresponding finite element analyses for two adjacent through-wall cracks in thin plate were carried out. Thereby, the reaction force model, plastic zone contact model and COD (Crack-Opening Displacement) base model were selected as the optimum ones for assessment of steam generator tubes with multiple through-wall cracks. The selected optimum failure prediction models, finally, were used to estimate the coalescence pressure of two adjacent through-wall cracks in steam generator tubes.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권1호
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• pp.132-140
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• 2024

In the event of a severe accident in Sodium Cooled Fast Reactors (SFR), the sodium combustion aerosols along with fission product aerosols would migrate to the environment through leak paths of the Reactor Containment Building (RCB) concrete wall under positive pressure. Understanding the characteristics of sodium aerosol transport through concrete leak paths is important as it governs the environmental source term. In this context, experiments are conducted to study the influence of various parameters like pressure, initial mass concentration, leak path diameter, humidity etc., on the transport and deposition of sodium aerosols in straight leak paths of concrete. The leak paths in concrete specimens are prepared by casting and the diameter of the leak path is measured using thermography technique. Aerosol transport experiments are conducted to measure the transported and plugged aerosol mass in the leak paths and corresponding plugging times. The values of differential pressure, aerosol concentration and relative humidity taken for the study are in the ranges 10-15 kPa, 0.65-3.04 g/m³ and 30-90% respectively. These observations are numerically simulated using 1-Dimensional transport equation. The simulated values are compared with the experimental results and reasonable agreement among them is observed. From the safety assessment view of reactor, the approach presented here is conservative as it is with straight leak paths.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권6호
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• pp.863-870
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• 2016

본 논문의 목적은 소듐냉각고속로(sodium cooled fast reactor, SFR)와 초임계 $CO_2$ Brayton cycle의 연계 시, 원자로 열수송 계통과 동력변환 계통의 압력 경계를 형성하는 회로인쇄형 열교환기의 경계면에 균열이 발생해 고압(약 200 bar)의 $CO_2$가 상압 수준의 액체소듐유로 측에 유입되었을 때의 물리/화학적 현상을 파악하여 열교환기 설계에 활용 가능한 실험 자료를 생산하는 것이다. 열교환기의 소듐-$CO_2$ 경계면 균열 현상은 경계면의 균열 크기에 따라 미세 균열에 의한 소듐유로막힘(plugging) 현상과 상대적으로 큰 균열에 의한 열교환기 재료손상(wastage) 현상으로 나뉜다. Plugging 실험결과, 소듐유로 직경이 3mm일 때 $CO_2$ 주입 즉시 소듐 흐름이 정지한 반면 소듐유로 직경이 5 mm일 때는 유량이 감소되기 시작하는 시점은 3 mm의 경우와 유사하게 $CO_2$ 주입 즉시 나타났지만 소듐의 흐름이 완전히 정지할 때까지는 상대적으로 오랜 시간이 소요되었다. 이러한 실험결과는 실제 열교환기의 소듐-$CO_2$ 경계면에서 미세균열이 발생했을 때, 소듐유로 직경이 3 mm로 좁을 경우 균열 발생과 동시에 해당 소듐유로가 반응생성물에 의해 막혀 해당 유로 외의 유로들로 지속적인 열교환기 운전이 가능하지만, 소듐유로의 직경이 5 mm로 넓어질 경우 소듐유로가 고체생성물에 의해 즉시 막히지 않고 생성물이 소듐유로를 따라 계통 내부를 이동하다 일정 농도 이상이 되어야 소듐유로를 막게 할 것으로 예상할 수 있는 결과이다. Wastage 실험결과, 열교환의 재질(STS316, Inconel600, G91 합금강), 운전온도($400{\sim}500^{\circ}C$), 노즐직경(0.2~0.8 mm), 시편-노즐 거리(2~6 mm)와 무관하게 고압(약 200~250 bar)의 $CO_2$ 분사에 의한 시편의 물리적 손상(erosion) 현상은 발생하지 않았다. 노즐에서의 분사되는 $CO_2$의 분사속도는 마하 0.4~0.7인 것으로 확인되었다. 본 연구의 실험결과는 열교환기 파손 대처 설계에 배경 실험 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권6호
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• pp.51-64
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• 1996

축하중계측장치가 부착된 모형 개단 강관 말뚝을 상대밀도 49%인 초세립질 포화 모래지반을 담고 있는 압력 토조속에 타입한 후 정적압축재하시험을 실시하여 극한지지력을 결정하였다. 극한지지력의 임의 수준의 압축하중을 말뚝머리에 재재하한 후 유사지진 진동 및 Sine정현파 진동을 작용시켜 동적 진동에 의한 개단말뚝의 압축지지력 저감특성을 연구하였다. 유사화된 지진진 동과 Sine정현파진동에 의한 개단말뚝의 지지력 저감특성은 큰 차이를 보였다. 유사화된 지진 진동중 지지력 저감율은 작용하중의 크기에 따라 크게 달라지는데, 작용하중의 크기가 약 70% 이하일 경우에는 지지력 감소율이 8%이하였으며, 극한하중의 90%이상을 지지하는 개단말뚝의 극한지 지력은 약 15%이상 감소되었다. 또한, 외주면 마찰력 성분의 감소량은 감소된 총 지지력의 약 80%를 차지하였다. Sine정현파 진동중 지지력의 감소율은 작용하중의 크기에 따라 달라지지 않으며, 진폭과 진동수에 의해 크게 영향을 받았다. 즉, 진폭이 클수록, 진동수가 적을수록 지지력은 크게 감소되었다. 관내토 폐색응력의 감소양상은 진동의 종류에 따라 크게 달랐다. 유사 지진 진동에 의한 관내토 폐색응력의 감소는 작용하중의 크기에 상관없이 말뚝 선단으로 부터 약 3.0D, 이내의 관내 토에서 발생되었다. Sine정현파 진동에 의한 판내토 폐색응력의 감소는 말뚝 선단으로 부터 약 1.0D,이내의 관내토에서 크게 감소하고, 1.0-3.0D,의 관내토 부분에서는 거의 감소되지 않았다. 또한, 관내토 폐색력은 크게 감소되어졌고, 작용하중의 크기에 따라 감소율도 크게 달랐다.

• 한국가스학회지
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• 제6권1호
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• pp.38-45
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• 2002

가스 하이드레이트는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등과 같은 천연가스-성분이 물에 의해 포획된 얼움형태의 고체연료로서, 세계적으로 가스 하이드레이트 추정 매장량은 기존 화석연료 매장량에 비해 약 2배 이상인 것으로 예측되어 미래의 신 에너지 자원으로 기대되고 있다. 그러나 이러한 에너지 자원측면과는 반대로 파이프라인을 통한 가스 수송과정에서 형성된 하이드레이트는 유동저해나 배관손상을 유발 할 수 있는 요인으로 영구동토지연인 시베리아는 물론이고 북해와 멕시코만 등의 여러 유전이나 가스전에서 심각한 문제를 발생시키고 있다. 해저 가스 파이프라인이나 동토지역을 통과하는 가스 파이프라인에서는 관내 압력과 온도에 따라 하이드레이트가 생성될 수 있으며, 특히 송출압력을 높게 할 경우에는 파이프라인 안에 하이드레이트가 생성될 가능성은 더욱 높아져, 플러깅 형성에 의한 유동저해 및 배관손상이 예상된다. 본 연구에서는 실제 파이프라인 내부에서 하이드레이트로 인한 플러깅 생성 메카니즘을 규명하고 이에 대한 형성조건을 측정함으로써, 그 방지기준 및 방지책을 선정하는데 활용하고자 실험실 규모의 환상형 파이프라인 실험장치를 개발하려다. 개발된 실험장치를 통해 파이프라인에서의 하이드레이트 평형조건을 도출하고, 다양한 속도 및 압력 조건하에서 하이드레이트 플러깅 형성온도를 측정하였다 이를 통해 유통속도 및 압력, 온도에 관한 상관관계를 파악하고 그 경향을 도출함으로써 실제 가스 파이프라인에의 하이드레이트 플러깅 형성조건을 파악할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.325-337
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• 2021

도로와 철도터널에서는 비상시 대피를 위한 시설이 필수적이며, 제연 및 화재 진압을 위한 설비와 승객의 피난 통로가 그것이다. 장대 병설터널에서는 횡갱을 배치하여 화재 발생 반대편 터널로 대피하도록 계획된다. 병설 쉴드터널에서는 횡갱의 시공을 위해 기 시공된 본선터널의 영구 구조물인 세그먼트 라이닝을 철거하여 원지반을 노출하여야 한다. 현대의 대부분의 쉴드TBM이 막장을 격벽으로 차단한 폐쇄형 쉴드TBM임을 감안할 때, 원지반이 노출되는 횡갱의 시공은 쉴드터널의 시공단계에서 위험도가 높은 과정 중 하나이다. 특히, 지하수위 아래의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공에서는 세그먼트 철거 및 굴착 중 토사지반의 안정성 확보를 위한 차수 및 굴착공법에 대한 면밀한 검토가 요구된다. 본 사례 연구에서는 토사지반에서 대구경 강관추진을 활용한 횡갱 굴착 공법의 시공 중 유의사항을 소개하고 시공 후 계측결과를 분석하였다. 본 사례 연구에서 소개되는 횡갱 굴착공법은 그라우팅으로 보강된 토사지반에 대구경 강관 추진 후 내부 굴착하는 공법으로써, 두 가지 메커니즘에 의해 토사지반에서 굴착 중 막장의 안정성을 확보한다. 첫 번째는 대구경 강관을 추진하여 막장 전방 토사지반의 전주면을 강관에 의해 선 지보 한다. 두 번째는 대구경 강관 추진으로 내부로 압입된 토사의 Plugging 효과에 의해 막장 전면의 지지효과를 얻을 수 있다. 추진력에 의한 강관의 변형 및 강관의 관통 완료 후 응력발생 계측결과로부터 대구경 강관 추진에 의한 횡갱 굴착공법이 토사지반에서 충분한 시공성과 안정성을 확보함을 확인하였다. 본 사례 연구의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공공법은 유사한 현장조건에서 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1996년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.345-350
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• 1996