• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권3호
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• pp.959-965
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• 2024

The High Temperature Test Unit (HTTU) was an experimental set-up to conduct separate and integral effects tests of the Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) core. The annular core consisted of a randomly packed bed of uniform spheres. Natural convection tests using both nitrogen and helium, and forced convection tests using nitrogen, were conducted. The maximum material temperature achieved during forced convection testing was 1200 ℃. This paper presents the numerical analysis of the flow and temperature distribution for a forced convection test using 3D CFD as well as a 1D systems-CFD computer code. Several modelling approaches are possible, ranging from a fully explicit to a semi-implicit method that relies on correlations of their associated phenomena. For the comparison between codes, the analysis was performed using a porous media approach, where the conduction and radiative heat transfer were lumped together as an effective thermal conductivity and the convective heat transfer was correlated between the solid and gas phases. The results from both codes were validated against the experimental measurements. Favourable results were obtained, in particular by the systems-CFD code with minimal computational and time requirements.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.105-115
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• 2021

대규모로 포집된 이산화탄소를 고갈된 석유·가스 저류층, 대염수층과 같은 심부 지질구조에 주입하는 이산화탄소 지중저장은 대기중 CO2 배출을 저감하기 위한 가장 유망한 기술 중 하나로 연구되고 있다. 이산화탄소 지중저장은 공극수로 포화된 다공성 지질 구조 내부로 초임계상 이산화탄소를 주입함으로써 그 흐름이 공극수와 비혼성 대체를 일으키며 진행된다. 따라서, 공극 구조 내에서 초임계상 이산화탄소와 공극수의 거동과 분포, 그리고 그 결과로 나타나는 대체효율은 두 유체의 상호작용에 의해 좌우되는데, 특히, 점성력과 모세관력은 지질 구조 내부의 환경 조건과 주입 조건에 의해 결정된다. 본 연구에서는 상온상압조건에서 대체유체를 수적법에 적용하여 고온고압조건에서 계면활성제가 초임계상 이산화탄소와 공극수 간 계면장력에 미치는 영향을 산정하였다. 또한, 다공성 매체 내에서의 비혼성 유체의 거동과 분포 양상을 관찰함으로써 계면활성제 농도가 초임계상 이산화탄소의 대체율에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 초임계상 이산화탄소와 공극수의 대체 유체로서 헥산과 탈이온수를 적용하는 마이크로모델 실험을 수행하였으며, 공극 구조 내로의 헥산 주입에 의한 탈이온수의 대체 과정을 정량적으로 분석하기 위하여 이미징 시스템을 통해 두 유체의 비혼성 대체 양상에 관한 이미지를 확득하여 분석하였다. 실험의 결과는 계면활성제의 첨가는 낮은 농도에서도 헥산과 탈이온수 간 계면장력을 급격하게 감소시키며 이후 농도가 증가함에 따라 일정한 값에 접근하는 양상을 보여주었으며, 이러한 변화는 다공성 매체 내부의 공극 규모에서 진입 유체의 흐름 경로에 직접적인 영향을 미침으로써 평형 상태에서 헥산의 대체율에도 동일한 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 다공성 매체 내에서 일어나는 비혼성 유체의 대체에 관한 중요한 정보를 제공하며, 계면활성제의 적용이 이산화탄소 지중저장의 효율을 향상시킬 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제7권3호
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• pp.86-95
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• 2004

This study was conducted to develop recycle revegetation methods for the restoration of the steep slopes by using fresh wood chip from construction sites. In general, the fresh wood chips can be used as soil media for the restoration works, because they can increase infiltration of rainfall and give enough porous to breathe and elongate for the root growth as well as economic value. The experiment was carried out to compare the effect of fresh wood chips from different mixing with soil, organic material and macromolecular compound which used for slope restoration works conducted by Hyunwoo green(Ltd.). The main results by monitoring for two years are summarized as follows; 1. The soil media made with low percentage of fresh wood chip covered quickly by herb plants. Especially, the soil mixture Type C (wood chip 20%) showed 80 percent ground coverage within two months after seeding. 2. The soil mixture type E (wood chip 40%) and type F (wood chip 50%) which contains more fresh wood chips than soil type C was under 30 percent ground coverage because wood plants are germinated well. If the restoration works aims at making forest, then the soil type E and F would be recommended than using soil type C. 3. Among the woody plants, Ailanthus alfissima, Pinus rigida, Pinus densiflora, and Albizzia julibrissin showed high percentage of germination rates and vigorous growth. In case of shrubs, Lespedeza cyrtobotria and Indigofera pseudo-tintoria scored high percentage of germination rates. 4. In native plants, Chrysanthemum indicum, Artemisia princeps, Lutos corniculatus and Imperata cylindrica showed high percentage of appearance. In case of introduced herbs, Coreopsis lanceolata, Coreopsis tinctoria and Oenothera oborata grew so vigorously. 5. The soil types which including fresh wood chips over 30-40 percentage showed the most diverse plant composition and the most effective germination rates and growth pattern with woody plants. 6. This works to develop recycle revegetation methods using fresh wood chips need more efforts for monitoring the exact effect of fresh wood chips as the soil media.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1999년도 The 7th Summer Workshop of the Membrane Society of Korea
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• pp.39-42
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• 1999

Perfluoropolymers represent the ultimate resistance to hostile chemical environments and high service temperature, attributed to the presence of fluorine in the polymer backbone, i.e. to the high bond energy of C-F and C-C bonds of fluorocarbons. Copolymers of Tetrafluoroethylene (TEE) and 2, 2, 4Trifluoro-5Trifluorometoxy- 1, 3Dioxole (TTD), commercially known as HYFLON AD, are amorphous perfluoropolymers with glass transition temperature (Tg)higher than room temperature, showing a thermal decomposition temperature exceeding 40$0^{\circ}C$. These polymer systems are highly soluble in fluorinated solvents, with low solution viscosities. This property allows the preparation of self-supported and composite membranes with desired membrane thickness. Symmetric and asymmetric perfluoropolymer membranes, made with HYFLON AD, have been prepared and evaluated. Porous and not porous symmetric membranes have been obtained by solvent evaporation with various processing conditions. Asymmetric membranes have been prepared by th wet phase inversion method. Measure of contact angle to distilled water have been carried out. Figure 1 compares experimental results with those of other commercial membranes. Contact angles of about 120$^{\circ}$for our amorphous perfluoropolymer membranes demonstrate that they posses a high hydrophobic character. Measure of contact angles to hexandecane have been also carried out to evaluate the organophobic character. Rsults are reported in Figure 2. The observed strong organophobicity leads to excellent fouling resistance and inertness. Porous membranes with pore size between 30 and 80 nanometers have shown no permeation to water at pressures as high as 10 bars. However high permeation to gases, such as O2, N2 and CO2, and no selectivities were observed. Considering the porous structure of the membrane, this behavior was expected. In consideration of the above properties, possible useful uses in th field of gas- liquid separations are envisaged for these membranes. A particularly promising application is in the field of membrane contactors, equipments in which membranes are used to improve mass transfer coefficients in respect to traditional extraction and absorption processes. Gas permeation properties have been evaluated for asymmetric membranes and composite symmetric ones. Experimental permselectivity values, obtained at different pressure differences, to various single gases are reported in Tab. 1, 2 and 3. Experimental data have been compared with literature data obtained with membranes made with different amorphous perfluoropolymer systems, such as copolymers of Perfluoro2, 2dimethyl dioxole (PDD) and Tetrafluorethylene, commercialized by the Du Pont Company with the trade name of Teflon AF. An interesting linear relationship between permeability and the glass transition temperature of the polymer constituting the membrane has been observed. Results are descussed in terms of polymer chain structure, which affects the presence of voids at molecular scale and their size distribution. Molecular Dyanmics studies are in progress in order to support the understanding of these results. A modified Theodoru- Suter method provided by the Amorphous Cell module of InsightII/Discover was used to determine the chain packing. A completely amorphous polymer box of about 3.5 nm was considered. Last but not least the use of amorphous perfluoropolymer membranes appears to be ideal when separation processes have to be performed in hostile environments, i.e. high temperatures and aggressive non-aqueous media, such as chemicals and solvents. In these cases Hyflon AD membranes can exploit the outstanding resistance of perfluoropolymers.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.447-455
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• 2013

본 연구에서는 다공질 지반체내의 투수계수를 계산하기 위하여 정방형의 배열형태를 갖는 유동관망(pipe network) 유동해석 모델을 개발하였다. 본 유동관망을 통한 유체의 흐름 메커니즘은 통계적 침투이론(percolation theory)에 기초하여 정의된다(Stauffer and Aharony, 1994). 여기서, 개별 유동관의 직경들이 주어진 다공질 매질의 공극률과 공극크기 분포특성을 기초로 하여 통계적으로 지정됨으로 계산된 유체흐름은 불균일한 채널 유동 형태로 나타난다. 본 유동해석에서는 유동관망 모델의 한쪽 경계면에 가압된 유체가 투입되고 다른 측면 경계면들은 흐름을 억제하는 경계조건을 두어 한 방향으로 유동관망을 통해 유체의 흐름을 유도하여 모델링된다. 이때, 흐름을 허용할지를 정의하는 확산조건(percolation condition)이 각 유동관에 부여되며, 이는 각 유동 경로의 직경과 재료면 특성을 기초로 계산된 삼투압(capillary pressure) 수준에 의해 정의된다. 유체가 유입되는 면의 수압에 대해 전체 유동관망 모델 내의 수압 분포가 평형을 이루면 유출되는 면의 수압이 일정해 지며, 유입면의 수압과 계산된 유출면의 수압 및 유동량을 Darcy 방정식에 적용하면 유동관망 모델로 모사된 다공질 매질의 투수계수를 얻어 낼 수 있다. 본 연구에서는, 민감할 것으로 예상된 유동 격자망의 규모의 투수계수 결과값에 대한 민감도를 검토하였으며, 실제 석유개발 현장에서 수집된 시추코어에 대해 측정된 투수계수값과 제안 네트워크 모델을 이용한 계산값과 비교하여 합리적인 범위 내에서 잘 부합됨을 보였다.

• 유기물자원화
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• 제9권2호
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• pp.101-107
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• 2001

본 연구는 다공성규산칼숨계화합물(CellCaSi) 의 토양개량제 및 원예용상토 원료로서의 평가와 농업적 효용가능성에 대하여 검토되었다. 다양한 입자크기인 1~3.35mm 범위로 구성된 CellCaSi의 용적밀도는 약 $0.42g/cm^3$였다. 또한 최대공극은 81.4%로 나타났다. 원예용 상토에 CellCaSi의 적정혼합비를 구하기 위하여 배추, 상추의 발아율(Germination Index; G.I)을 조사하였으며, CellCaSi가 10% 첨가된 상토의 G.I.가 배추와 상추에서 각각 94.1%, 64.6%로 가장 높은 결과를 얻었다. 그리고 배추, 상추의 작물생육조사에서는 공시작물의 생중량을 비교할 때 CellCaSi의 첨가비율이 10%와 20%에서 가장 우위를 나타냈다. CellCaSi의 흡착능 실험에서는 화학비료를 N : P : K = 18 : 18 : 18의 비로 처리하였으며, N. P. K의 처리된 성분이 증가할수록 CellCaSi에 흡착된 양도 증가하는 경향이 나타났다. 배추와 상추의 작물생육조건에서 가장 적절한 처리는 Fer-1, 그리고 Fer-05였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.99-103
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• 2010

다공성 매질상에서 유체와 용질의 이동은 Mobile zone과 Immobile zone으로 분리해서 분석하는 Mobile-Immobile Zone Model을 이용하여 쉽게 현상을 구현할 수 있었으나 본 연구에서는 2차원 4각형태의 pore 상에서 확산주도영역(Immobile zone)으로 들어가고 나오는 용질의 확산에 관한 새로운 Analytic solution을 유도하여 기존 MIM Zone model과 비교 분석하였다. 새롭게 유도된 Analytic solution은 기존의 MIM model 과 비교했을때 충분히 오랜시간이 경과한 후에는 해의 일치를 보이지만 MIM model의 경우 초기 농도값이 주입된 실제 농도보다 약 20 % 낮게 나타난다. Mass-transfer 계수, $\alpha$는 일반적으로 시간의 흐름에 따라 감소하게 되는데 일정 시간이 경과하게 되면 안정화 되고 일정함을 유지하며 그 시간은 무차원으로 약 ${\tau}_0=0.15$이다. 또한 $\alpha$는 분자확산과 비례하며 Immobile 영역의 깊이와 반비례하는 반면 작은 시간이 경과한 후에는 시간에 종속되어진다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권3호
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• pp.1-7
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• 2003

지하 유류저장탱크에서 유류가 지속적으로 누출되는 경우에는 지하수 이동에 비해서 LNAPL의 이동을 무시할 수 없다. 본 연구에서는 지하수면 위에서 LNAPL의 이동을 고려한 수정된 용질이동 모델을 개발하였다 LNAPL 이동을 고려하지 않는 기존 모델과 비교한 결과 수두 구배, 누출되는 기름의 양, 분산지수에 따라 두 모델은 차이점을 보였다. 수두 구배가 낮을수록, 누출되는 유류의 양이 증가할수록 수정된 모델과 기존 모델 사이의 평균편차가 증가하였다. 분산지수가 변화함에 따라서 평균편차는 변하지 않았지만, 분산지수가 증가할수록 두 모델 사이의 편차는 공간적으로 보다 넓게 나타났다. 수직방향으로의 분산이 크게 나타날 경우에는 LNAPL의 이동을 고려한 모델과 이동을 고려하지 않은 모델과의 차이가 지하수 유동 방향뿐만 아니라 수직방향으로도 크게 나타났다. 결국 LNAPL의 이동을 무시할 수 없는 지하환경에서는 기존의 모델을 가지고 용질이동을 모사할 경우 실제보다 농도가 낮게 추정될 가능성이 높다. 이 연구의 결과로 LNAPL이 지하수면 위에서 얼마나 빨리 이동하는지 아는 것이 올바른 오염물의 농도 예측에 중요하다는 것을 파악하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.343-346
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• 2000

본 BAF 반응기 연구에서의 C/N비의 증가는 산소의 친화도가 큰 호기성 종속영양 미생물에게 유리한 조건을 형성하여 질산화의 효율을 감소시켰으나 공기양의 증가로 인해 질산화 미생물의 활성도는 다시 증가하였다. 총 질소의 제거율은 동일한 C/N비에서 공기량을 증가하여 많은 양의 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화될 때 증가하였으며 이 결과는 무산소조에서 많은 다공성의 여재에 미생물이 두꺼운 생물막을 형성하여 생물막 안쪽으로 용존산소가 쉽게 전달되지 않아 탈질에 큰 영향을 미치지 않은 결과라고 볼 수 있다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.35-45
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• 2018

이미징 기술은 매질 자체의 구조특성 뿐만 아니라 유체의 유동특성을 분석하기 위해 공극규모, 코어규모, 그리고 중급규모에서 다양하게 활용되고 있다. 본 기술보고에서는 코어규모에서 유동실험과 이미징기술을 연계하여 균질매질, 균열매질, 그리고 불균질매질에서의 이산화탄소($CO_2$) 유동 특성과 함께 $CO_2$ 주입시 주입관정 주변에서 발생할 수 있는 염침전 현상, 균질매질과 균열매질에서의 모세관압 평가, 그리고 $CO_2$ 주입이 완료된 이후 나타나는 포획메커니즘 평가 등에 대해 살펴보았다. 이미징기술을 통해 코어내에서 시간에 따른 $CO_2$ 플룸을 이미지화 함으로써 유동특성을 분석할 수 있으며, 특히 균열이 포함된 매질과 불균질한 매질에서의 유동 및 저장특성을 평가할 수 있다.