• Tribology and Lubricants
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• 제33권1호
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• pp.9-14
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• 2017

This paper presents a rotordynamic analysis and the operation of a power turbine applied to a 250 kW super-critical $CO_2$ cycle. The power turbine consists of a turbine wheel and a shaft supported by two fluid film bearings. We use a tilting pad bearing for the power turbine owing to the high speed operation, and employ copper backing pads to improve the thermal management of the bearing. We conduct a rotordynamic analysis based on the design parameters of the power turbine. The dynamic coefficients of the tilting pad bearings were calculated based on the iso-thermal lubrication theory and turbine wheel was modeled as equivalent inertia. The predicted Cambell diagram showed that there are two critical speeds, namely the conical and bending critical speeds under the rated speed. However, the unbalance response prediction showed that vibration levels are controlled within 10 mm for all speed ranges owing to the high damping ratio of the modes. Additionally, the predicted logarithmic decrement indicates that there is no unstable mode. The power turbine uses compressed air at a temperature of $250^{\circ}C$ in its operation, and we monitor the shaft vibration and temperature of the lubricant during the test. In the steady state, we record a temperature rise of $40^{\circ}C$ between the inlet and outlet lubricant and the measured shaft vibration shows good agreement with the prediction.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.18-24
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• 2015

In this study, a $CO_2$ air-conditioning system was investigated with different types of electrically driven compressors, parallel flow type gas cooler, four-pass type evaporator, internal heat exchanger integrated with accumulator, and electric expansion valve. The experimental study was conducted under various operating conditions (ie., different rotational compressor speeds, air inlet temperatures and air velocity coming into heat exchangers). The experimental results showed the cooling capacity was 3.5kW at $35^{\circ}C$ ambient temperature when the vehicle was idle (ie., the worst condition for cooling off the gas cooler). In terms of performance effect of the compressor, the e-RP model had a slightly better cooling capacity and coefficient of performance than the e-GR model under the same test conditions. An experimental equation for optimum cooling-performance control was also suggested based on the results. A high-pressure control algorithm for the super critical cycle was determined to achieve both maximum cooling performance and efficient energy consumption. The results from the experimental equation coincided with those of previous experimental studies.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2003년도 학술대회지
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• pp.430-433
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• 2003

최근의 건축공사는 고층화되어 가는 추세이며 원가절감과 공기단축, 생산성 향상 등이 요구되고 건설자동화의 도입을 통한 총생애자동화시스템의 도입이 시급히 요구되는 추세이다. 이에 따라 본 연구에서는 초고층 빌딩 건축에 주로 사용되는 커튼월 공법과 제조업에서의 SCM기법, 최신의 RFID기법을 이용하여 초고층 건축물 커튼월의 자동화 관리시스템을 구축을 위한 방안을 제시하였다. SCM기법이란 생산에서 판매에 이르는 전단계의 과정을 연결, 관리하는 것을 의미하고 커튼월은 빌딩 건축에서 골조공사의 공기단축과 단순화를 위해 가장 많이 활용되는 건식공법으로 건설공사에서 가장 제조업에 가까운 형태의 공사로 볼 수 있다. 또한 RFID는 SCM의 구현방법으로 자재의 흐름과 생산프로세스, 그리고 정보관리 시스템의 도구로 사용되며 이들을 활용한 총생애자동화시스템은 생산과정 뿐만 아니라 사후관리 과정에도 효율적이며 높은 생산성과 경제성 향상에 기여한 것으로 기대된다.

• Tribology and Lubricants
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• 제34권2호
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• pp.43-48
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• 2018

This paper presents the thermohydrodynamic analysis of tilting journal pad bearings supporting a power turbine rotor applied to a 250 kW super-critical $CO_2$ cycle. In the analysis, the generalized Reynolds equation and 3D energy equation are solved to predict oil film temperature and the 3D heat conduction equation is solved for pad temperature. The power turbine rotor is supported by two tilting pad bearings consisting of five pads with an oil supply block between the pads. Copper backing pads with higher thermal conductivity compared to steel backing pads are adopted to improve thermal management. The predicted maximum pad temperature is around $55^{\circ}C$ which is approximately $15^{\circ}C$ higher than oil supply temperature. In addition, the predicted minimum film thickness is 50 mm at a rotating speed of 5,000 rpm. These results indicate that there is no issue in the thermal behavior of the bearing. An operation test is performed with a power turbine module consisting of a power turbine, a reduction gear and a generator. Thermocouples are installed at the 75% position from the leading edge of the pad to monitor pad temperature. The power turbine uses compressed air at a temperature of $250^{\circ}C$ in its operation. The steady state pad temperatures measured in the test show good agreement with the predicted temperatures.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권7호
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• pp.2660-2669
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• 2022

The attractiveness for weapons usage of the proposed fuel cycle for the PT-SCWR was evaluated in this study using the Figure-of-Merit methodology. It was compared to the attractiveness of other fuel cycles namely, Low Enriched Uranium (LEU), U/Th, Re-enriched Reprocessed Uranium (RepU), and Pu/Th/U. The optimal content of natural uranium, which can be added to Pu/Th to render the produced U-233 unattractive, was found to be 9%. A ranking system to compare the attractiveness of the various fuel cycles is proposed. RepU was found to be the most proliferation resistant fuel cycle for the first 100 years,while, the least proliferation resistant fuel cycle was the originally proposed Pu/Th one. The reactivity feedback coefficients were calculated for all proposed fuel cycles. All studied reactivity coefficients have the same sign implying that all the fuel cycles will behave neutronically in a similar way. The Pu/Th/U fuel was found to have the most negative value of the Coolant Void Reactivity which will help to restore the core to a safe status faster in case of a loss-of-coolant accident. The fuel and moderator temperature coefficients did not show significant differences between the fuels studied.

• Tribology and Lubricants
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• 제32권4호
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• pp.107-112
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• 2016

This paper presents a rotordynamic analysis of the reduction gear system applied to the 250 kW super critical CO₂ cycle. The reduction gear system consists of an input shaft, intermediate shaft, and output shaft. Because of the high rotating speed of the input shaft, we install tilting pad bearings, rolloer bearings support the intermediate and output shafts. To predict the tilting pad bearing performance, we calculate the applied loads to the tilting pad bearings by considering the reaction forces from the gear. In the rotordynamic analysis, gear mesh stiffness results in a coupling effect between the lateral and torsional vibrations. The predicted Campbell diagram shows that there is not a critical speed lower than the rated speed of 30,000 rpm of the input shaft. The predicted modes on the critical speeds are the combined bending modes of the intermediate and output shaft, and the lateral vibrations dominate when compared to the torsional vibrations. The damped natural frequency does not strongly depend on the rotating speeds, owing to the relatively low rotating speed of the intermediate and output shaft and constant stiffness of the roller bearing. In addition, the logarithmic decrements of all the modes are positive; therefore all modes are stable.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권4호
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• pp.209-216
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• 2008

Super austenitic stainless steels shows the high PRE (Pitting Resistance Equivalent) number and the good corrosion resistance. This work controlled the Co contents in Fe-31Cr-1.7Mo-27Ni-0.25N alloys to elucidate the effect of cobalt contents on the biocompatibility and corrosion resistance. Increasing Co contents, the hardness of the annealed alloys tends to be reduced. In aged alloys, cobalt decreased the increments of hardness by aging treatment. Cobalt decreased the critical pitting temperature (CPT) in 6% $FeCl_3$ + 1% HCl solution, but improved the anodic polarization behavior in Hanks' balanced salt solution and artificial saliva solution. Repassivation rate in artificial body solutions was improved by increasing cobalt contents, but didn't show the linear relationship to PRE number of the alloys. The experimental alloys showed the non-cytotoxicity because of its high corrosion resistance.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권2호
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• pp.211-221
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• 2016

전세계의 인구 증가와 경제 발전은 지속적인 에너지 수요의 증가를 가져오고 있다. 특히, 전력부분에서는 아시아 및 아프리카, 그리고 중남미 등의 개발도상국을 중심으로 그 수요가 지속적으로 증가하고 있어 주요 에너지원인 석탄의 이용도 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 그러나, 이산화탄소 및 대기오염원, 그리고 미세먼지 등의 배출 등은 석탄을 이용한 전력생산에 있어 환경친화적인 기술로의 대응방안 마련과 더불어, 고효율의 다양한 저급연료를 활용할 수 있는 발전 기술의 개발이 요구되고 있다. 이에, 기술개발 및 그 상용화 시장이 점차 증대되고 있는 초초임계 순환유동층 보일러에 대한 관심이 증대하고 있다. 초초임계 순환 유동층 보일러는 중소형의 아임계의 드럼형 구조에서 벗어나 대용량화의 기본 구조인 Once Through 형태의 증기 순환 구조를 지니고 100-300 MWe의 상업용 모듈의 복제를 통해 600 MW급이 상용화 운전 중에 있으며, 향후 설계가 완성된 800 MWe의 상업화 진행이 기대되고 있다. 초초임계 순환유동층 보일러는 2017년 이후 아임계 순환유동층 보일러 설치 용량을 추월하여 표준형 모델이 될 것으로 전망되고 있어, 본 논문에서의 이의 기술적 배경과 개발 현황 그리고 시장전망 등을 통해 기술적 이해를 도모하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1415-1420
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• 2014

소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor, SFR)의 증기 Rankine 싸이클 발전시스템을 높은 열효율과 안전성을 가지는 초임계 이산화탄소(Supercritical carbon dioxide, $S-CO_2$) Brayton 싸이클로 대체하는 방안이 고려되고 있다. 다양한 오스테나이트계 합금이 고온 $S-CO_2$ 환경 열교환시스템 구조재료로 제시되고 있다. 구조재료는 장시간 고온 $S-CO_2$ 환경에 노출됨에 따라 미세구조에 변화가 일어나고, 나아가 기계적 특성의 저하가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 오스테니틱 스테인리스강들과 Alloy 800HT를 고온 $S-CO_2$ 환경에 노출시키고, 그에 따른 부식특성 및 인장특성을 평가하였다. 그 결과 $650^{\circ}C$, 250시간 노출 후 316H SS와 800HT에서 큰 연신율 감소를 보였다. $S-CO_2$ 환경이 인장특성 변화에 미치는 영향을 표면 산화막 및 탄화거동을 통해 분석한 결과, 316H 와 800H 의 거동이 큰 차이를 보였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권3호
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• pp.175-182
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• 2009

유동층 비중차 분리기를 이용하여 혼합 폐 이온교환수지에서 폐 양이온수지와 폐 음이온수지로 분리하였으며, 원소분석과 열분석으로 분리가 잘 되었음을 확인하였다. 비중차 분리를 통해 얻은 수백 미크론의 구형 알갱이 형태의 폐 양이온수지와 폐 음이온수지 각각을 볼밀로써 24시간 습식 분쇄하여 적정 입도 이하의 입자가 균일하게 분산된 고농도 슬러리를 얻은 다음, 희석하여 $COD_{cr}$, 농도 25,000ppm의 시료를 준비하였다. 실험실 규모의 소형 초임계수산화(Super Critical Water Oxidation, SCWO) 장치(반응기 용량 : 220 mL)로써 화력발전소에서 발생한 폐 양이온수지와 폐 음이온수지에 대해 최적의 분해조건을 확립한 다음, 파일럿플랜트(반응기 용량 : 24 L)로 scale-up 실험을 수행하였다. 우선 화력발전소의 폐수지로서 파일럿테스트를 실시한 다음, 원자력발전소의 폐수지로써 파일럿테스트를 수행하여 최적의 분해조건을 설정하였다. 실험실 규모의 소형 SCWO 장치와 파일럿플랜트의 설계 및 운전에서 얻은 경험을 바탕으로 원자력발전소 내에 설치 가능한 규모로 상용설비(처리용량 : 150kg/h)를 설계 중에 있다.