• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권2호
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• pp.297-305
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• 2018

Fuel assembly (FA) bow in pressurized water reactor (PWR) cores is considered to be a complex process with a large number of influencing mechanisms and several unknowns. Uncertainty and sensitivity analyses are a common way to assess the predictability of such complex phenomena. To perform such analyses, a structural model of a row of 15 FAs in the reactor core is implemented with the finite-element code ANSYS Mechanical APDL. The distribution of lateral hydraulic forces within the core row is estimated based on a two-dimensional Computational Fluid Dynamics model with porous media, assuming symmetric or asymmetric core inlet and outlet flow profiles. The influence of the creep rate on the bow amplitude is tested based on different creep models for guide tubes and fuel rods. Different FA initial states are considered: fresh FAs or FAs with higher burnup, which may be initially straight or exhibit an initial bow from previous cycles. The simulation results over one reactor cycle demonstrate that changes in the creep rate and the hydraulic conditions may have a considerable impact on the bow amplitudes and the bow patterns. A good knowledge of the specific creep behavior and the hydraulic conditions is therefore crucial for making reliable predictions.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제31권6호
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• pp.83-88
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• 2003

The woodceramics are porous amorphous carbon and glassy carbon composite materials. Woodceramics attracted a lot of attention in recent years because they are environmentally friendly and because of their unique functional characteristics such as catalysis, moisture absorption, deodorization, purification, carrier for microbial activity, specific stiffness, corrosion and friction resistance, and their electromagnetic shielding capacity. In this paper, we made new products of clay-woodceramics to investigate the industrial analysis and ethylene gas adsorption for basic data of building- and packging- materials keeping fruit fresh for a long time. Clay-woodceramics were carbonized for 3 h of heating in a special furnace under a gas flow of nitrogen(15 ml/min.) from 3 layers-clay-woodparticleboard made from pallet waste wood, phenol- formaldehyde resin(hereafter PF, Non volatile content:52%, resin content 30%), and clay(10%, 20% and 30%). Carbonization temperature was 400℃, 600℃ and 800℃. Experimental results shows that the higher the carbonization temperature, the higher the fixed carbon and the lower the volatile contents. The higher the clay content, the more the ash content. The higher the carbonization temperature, the more the ethylene gas adsorption. Carbonization temperature of 800℃ gave the best reslts as same as that of white charcoal and activated carbon.(800℃-clay-woodceramic: 5.36 ppm, white charcoal: 5.66 ppm, activated carbon: 5.79 ppm) The clay contents did not make difference of ethylene gas adsoption.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.423-432
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• 2022

Magnetic biochar produced from pyrolysis of dairy cattle manure was used to develop an effective sorbent for arsenic purification from aqueous solution. Biomass and magnetized biomass were pyrolyzed in a tube furnace with 10 ℃/min heating rate at 450 ℃ under nitrogen flow of 100 cm³/min for 2 h. Biochars were characterized by SEM-EDX, BET, XDR, FTIR, TGA, zeta potential analysis. The resultant biochar and magnetic biochar were opposed to 50-100-500 ppm As(V) laden aqueous solution. Adsorption experiments were performed by using ASTM 4646-03 batch method. The effects of concentration, pH, temperature and stirring rate on adsorption were evaluated. As(V) was successfully removed from aqueous solution by magnetic biochar due to its highly porous structure, high aromaticity and polarity. The results suggest dairy cattle manure pyrolysis is a promising route for managing animal manure and producing a cost effective biosorbent for efficient immobilization of arsenic in aqueous solutions.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.337-344
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• 2006

응집플록은 그 특성에 따라 분리막 오염에 지대한 영향을 미친다. 기존의 연구결과에서 보면, 자연입자에 의해 형성된 플록함유수는 인공입자에 의한 플록함유수에 비하여 낮은 투과량을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 응집플록의 특성을 정량적으로 분석하고, 분리막 오염과의 상관성을 알아보고자 하였다. 이를 위해 응집 플록에 대한 image analysis, specific cake resistance 및 cake compressibility 등을 측정하였다. Image 분석은 플록의 fractal dimension을 구하는데 이용되었으며, dimension은 플록의 다공성, 크기나 표면의 거칠기를 표현하는데 유용하게 사용된다. 또한 케익 압축능은 플록이 쌓여 만들어진 막표면층의 특성을 분석하는데 사용되었다. 두 가지의 다른 특성을 가지는 플록으로서 자연입자를 핵으로 하는 응집플록과 카올린 입자를 핵으로 하는 응집플록을 선택하여 실험하였다. 실험결과에 따르면 자연입자와 인공입자에 의해 형성된 플록의 fractal dimension($D_2$) 값은 $1.79{\pm}0.07,\;1.84{\pm}0.06$을 각각 나타내었으며, 이것은 자연입자에 의해 형성된 플록이 인공입자에 의한 것 보다 더 다공성의 느슨한 형태로 존재하고 있다는 것을 나타내는 것이다. 자연입자에 의해 형성된 다공성의 느슨한 플록이 분리막 표면에서 케익층을 형성 할 때에는 상대적으로 쉽게 압축되어 케익비저항이 커지는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권8호
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• pp.65-73
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• 2013

지중 열교환 시스템은 지속적인 에너지 효율의 개선으로 공간 냉난방을 위한 친환경적 에너지 기술로 주목받고 있다. 지중에 매설된 파이프는 내부 유체 순환을 통하여 인접한 지반과 열적 상호작용으로부터 직접적인 열에너지 교환을 수행한다. 하지만, 파이프의 수치모델링에서 열-수리가 연관된 난류해석과 파이프의 긴 세장비에 의한 메쉬사이즈의 부적합성은 열교환 시스템의 적절한 수치해석을 어렵게 하고 있다. 본 논문에서는 파이프 내부 유체흐름에 대한 에너지 보존의 법칙을 적용하여 지배방정식을 유도하였으며, Galerkin수식화와 시간적분을 통하여 열-수리 연동일차원 파이프 요소를 개발하였다. 그리고 제안된 파이프 요소를 기 개발된 다공질 재료를 위한 열-수리-역학(Thermo-Hydro-Mechanical) 해석을 위한 유한요소 프로그램과 결합하였다. 개발된 요소를 이용한 수치해석 결과는 열응답 시험(Thermal Response Test) 결과로부터 주위지반의 유효 열전도도를 평가하기 위하여 사용하는 선형 열원 모델이 인접 파이프간의 열적상호작용과 파이프의 단부효과에 의하여 지반의 열전도도를 과다 평가하는 것으로 보여주었다. 따라서 열응답 시험 해석 결과에 대한 역해석을 적용하여 최적의 수렴성을 보여주는 변환행렬을 제시하였다.

• KIEAE Journal
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• 제16권6호
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• pp.109-114
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• 2016

Purpose: The underground air is the warm air discharged from the porous volcano bedrock 30-50m underground in Jeju, including excessive humidity. The temperature of the underground air is $15-20^{\circ}C$ throughout the year. In Jeju, the underground air was used for heating greenhouses by supplying into greenhouses directly. This heating method by supplying the underground air into greenhouses directly had several problems. The study was conducted to develop the heat pump system using underground air as heat source for resolving excessive humidity problem of the underground air, adopting the underground air as a farm supporting project by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA) and saving heating cost for agricultural facilities. Method: 35kW scale(10 RT) heat pump system using underground air installed in a greenhouse of area $330m^2$ in Jeju-Special Self-Governing Province Agricultural Research & Extension Services, Seogwipo-si, Jeju. The inlet and outlet water temperature of the condenser, the evaporator and the thermal storage tank and the underground air temperature and the air temperature in the greenhouse were measured by T type thermocouples. The data were collected and saved in a data logger(MV200, Yokogawa, Japan). Flow rates of water flowing in the condenser, the evaporator and the thermal storage tank were measured by an ultrasonic flow meter(PT868, Panametrics, Norway). The total electric power that consumed by the system was measured by a wattmeter(CW240, Yokogawa, Japan). Heating COP, rejection heat of condenser, extraction heat of evaporator and heating cost were analyzed. Result: The underground air in Jeju was adopted as a farm supporting project by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA) in 2010. From 2011, the heat pump systems using underground air as a heat source were installed in 12 farms(16.3ha) in Jeju.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.522-525
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• 2011

본 연구에서는, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)와 면역크로마토그래픽 기법을 결합하여 Staphylococcus aureus 검출을 위한 면역스트립을 제작하였다. 면역스트립은 4개의 서로 다른 기능을 가진 멤브레인을 이용하여 만들어졌다. 니트로셀룰로오스 멤브레인은 항체와의 결합력이 높기 때문에, 포획항체를 고정화하였고, 다공성 멤브레인들을 통하여 모세관 현상으로 인해 시료흐름을 유도하였다. 효소반응에 의해 생성된 발색신호는 디지털카메라와 자체 제작된 소프트웨어를 이용하여 정성, 정량분석 하였다. 최적의 분석조건 하에서 30 min 이내에 $2.7{\times}10^4{\sim}2.7{\times}10^7CFU/mL$ 범위의 S. aureus 농도를 측정할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제46권1호
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• pp.51-61
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• 2013

최근 나노기술을 이용한 석유증진회수기술은 미국을 중심으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 지금까지의 연구에서는 주로 다공성 매체 내 나노입자의 유동특성이나 나노 에멀젼 자체의 안정성 평가에만 중점을 두었으며, 다공성 매체 내 나노 에멀젼의 유동시 중요한 역할을 하는 나노 에멀젼과 공극의 크기 효과는 분석하지 않았다. 이 연구에서는 석유증진회수기술에 적용 가능한 나노기반의 에멀젼을 제조하였으며, 그 특성을 분석하였다. 또한 다공성 매체 내 나노 에멀젼의 유동특성을 파악하기 위해 필터링 시험을 통해 나노 에멀젼의 크기효과를 분석하였다. 연구결과 나노 에멀젼의 제조시 SCA(Silane Coupling Agent)나 PVA(poly Vinyl Aclohol)를 첨가하여 에멀젼을 제조할 때 안정성이 개선되며, 물에 비해 데칸의 비율이 높을수록 점성도가 높아지고, 액적크기가 증가하는 것을 확인하였다. 대기압조건하에서 수행한 필터링 시험에서는 분리된 물이 주로 통과하고 액적은 통과하지 못하는 것이 확인되었다. 이는 액적의 유동력이 필터에 작용하는 모세관압을 극복하지 못하였기 때문에 나타난 현상이다. 흡입압력을 작용한 필터링시험에서는 $60{\mu}m$ 크기 이상의 필터에서는 대부분 액적이 통과 하였으나, $45{\mu}m$ 이하의 필터에서는 통과비율이 급격히 저하되는 것을 확인하였다. 이러한 현상은 필터 공극 통과시 강한 전단응력에 의해 액적이 변형되거나 파괴되어 공극을 막기 때문에 나타나는 현상으로 보인다. 이 연구에서 밝혀진 기본적인 나노 에멀젼의 특성 및 필터링 시험 결과는 향후 안정적인 나노 에멀젼 제조나, 다공성 매체 내 잔류오일 회수연구에 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.418-424
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• 2016

본 연구는 화력발전소에서 배출되는 바텀애시의 재활용에 대한 실험적 연구이다. 바텀애시는 플라이애시 보다 다공성 및 높은 흡수율 등의 특징으로 재활용에 대한 연구가 제한적인 실정이다. 본 논문에서는 바텀애시를 결합재로 사용하기 위해 비표면적을 $4,000cm^2/g$까지 미분쇄하였으며, 바텀애시 기반 지오폴리머 모르타르의 플로우, 압축강도 시험 및 미세구조 분석을 실시하였다. 지오폴리머 모르타르의 플로우 측정 결과 활성화제 몰농도가 증가함에 따라 추가배합수가 증가하여 플로우 값이 향상되었다. 압축강도를 검토한 결과 양생온도와 몰농도가 높을수록 압축강도가 증가하였고, 미세구조 분석을 통하여 지오폴리머 반응으로 생성된 지오폴리머 겔을 확인할 수 있었다. 따라서 활성화제 사용 시 지오폴리머 반응은 온도 상승에 비례하여 촉진되기 때문에 적절한 활성화제 몰농도와 고온양생을 통하여 바텀애시 기반 지오폴리머 콘크리트의 제작이 가능할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.382-393
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• 2020

고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그 성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.