• 제목/요약/키워드: Underground thermal environment

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열적외선영상을 이용한 동결된 암석의 파괴특성 연구 (Investigation of Frozen Rock Failure using Thermal Infrared Image)

  • 박지환;박형동
    • 터널과지하공간
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    • 제25권2호
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    • pp.144-154
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    • 2015
  • 암석시료에 응력이 가해질 경우 역학적 에너지가 대상 물체에 누적되고, 대상 암석에 한계응력 이상이 가해질 경우 시료의 파괴가 발생한다. 이 때 시료 내부에 저장되어 있던 역학적 에너지는 물리적 변형뿐만 아니라 빛, 열, 소리 등 다양한 형태의 에너지로 발산된다. 본 연구에서는 $-10^{\circ}C$ 저온 환경에서 섬록암, 현무암, 응회암을 대상으로 일축압축강도 시험과 점하중강도 시험을 수행하고, 이때 발생하는 온도 변화를 열적외선카메라를 이용해 측정하고 정량적으로 분석하였다. 파괴 직전 파괴면에 응력이 집중되어 온도가 상승하였고, 파괴 순간 축적된 에너지가 열에너지의 형태로 방출되며 파괴면의 온도가 급격히 상승하는 것이 감지되었다. 강도가 높고 신선한 섬록암과 현무암 시료의 온도 상승폭이 상대적으로 강도가 낮고 풍화된 암석인 응회암 시료의 온도 상승폭에 비해 더 크게 나타났다. 본 연구결과는 저온지역에 위치한 암반사면, 터널, 광산 내부의 응력 집중지점을 감지해 향후 발생 가능한 재해를 예방하는데 적용될 수 있으며, 지진예측을 위한 위성영상 분석에도 적용될 것으로 기대된다.

전자파 위험 지형도의 상이한 구성: 지중 송전선로 위험 논쟁을 중심으로 (Constructing Topographies of EMF Risks from Underground Power Lines)

  • 김주희
    • 과학기술학연구
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    • 제19권3호
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    • pp.119-166
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    • 2019
  • 일상 공간을 가득 메우고 있는 다양한 종류의 전자파. 그중에서도 송전선에서 발생하는 전자파의 위험성은 고압 송전탑이 건설될 때마다 여러 차례 논란이 되었는데, 이때 대안으로 떠오른 것이 바로 송전선을 땅속에 묻는 송전선로 지중화(地中化)였다. 하지만 2014년 서울의 한 초등학교 과학 교사가 지중 송전선로 구간의 전자파 측정 결과를 환경보건 시민센터에 제보하면서, 송전선로 지중화에 대한 논의는 새로운 국면을 맞이하게 된다. 송전탑보다 지중 송전선로에서 발생하는 전자파가 더 세고, 따라서 더 유해할 수도 있다는 주장이 제기된 것이다. 이후 지중 송전선로 전자파의 위험성을 둘러싸고 벌어진 논쟁에서 환경보건시민센터와 국립환경과학원은 눈에 보이지 않는 전자파 위험의 지형을 서로 다르게 재현해냈다. 이에 본 논문은 양측이 전자파를 측정할 때 측정 지점, 측정기기, 측정 높이의 측면에서 어떤 차이를 보였으며, 나아가 측정값의 의미를 해석하고 그것을 지도나 표로 재현하는 과정에서 다양한 종류의 표준들(인체보호기준, 측정의 국제 가이드라인, 발암물질 그룹 분류)을 어떻게 동원했는지를 살펴본다. 서울의 지중 송전선로에서 발생하는 전자파를 두고 벌어진 이와 같은 위험 논쟁은 그동안 주목받지 못했던, 전자파 장기 노출의 비열적 영향에 대한 관심을 불러일으키는 것이었으며, 송전선로 지중화가 과연 전자파 문제의 해결책인지에 대해서도 의문을 갖게 하는 것이었다. 나아가 이는 송전선로 지중화율이 약 90%에 육박하는 서울이라는 공간이 안전하게 관리되는 일상 공간인지, 통제되지 않는 위험한 공간인지에 대해 상충되는 대답을 암시하는 것이기도 했다.

배전계통 적용을 위한 초전도케이블의 전기적 특성요건과 규격검토 (A Suggestion of Standards and factors applied Distributed Power System to electrical characteristic of HTS cable)

  • 이현철;이근준;황시돌;손승호;임지현;정성원
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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    • pp.165_166
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    • 2009
  • A HTS(High Temperature Superconductor) Cable is regarded as the most underground power to respond higher power density delivery system. This paper discussed electrical characteristic and standards of HTS Cable system. Various HTS cable characteristics are examined[3-5], ad compared with XLPE cable characteristics on possible distribution system environment. HTS cable is required to stabilize thermal condition for superconducting status, possible improper operating condition which affects quench, unbalanced, and harmonics impacts are discussed. HTS cable is customer designed cable which shall be implemented in special requirement of power system, the standard origination process requires to establish a series of methodology including design manufacturing, testing and installation.

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Characteristics Analysis of the Heat Exchange Rate according to Soil Temperature and Grout Material using Numerical Simulation

  • Oh, Jin Hwan;Nam, Yu Jin
    • KIEAE Journal
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    • 제14권2호
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    • pp.29-36
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    • 2014
  • The ground source heat pump (GSHP) system has attracted much of attention, because of its stability of heat production and the high efficiency of the system. Performance of the heat exchanger is dependent on the soil temperature, the ground thermal conductivity, the operation schedule, the pipe placement and the design temperature. However, in spite of the many variables of these systems, there have been few research on the effect of the systems on system performance. In this study, analysis of the heat exchange rate according to soil temperature and grout material was conducted by numerical simulation. Furthermore, the heat distribution around the ground heat exchanger was presented on the different conditions of grout and underground temperature by the simulation.

지역난방 열배관망 운영데이터 기반의 파손확률 모델 개발 (Development of a Failure Probability Model based on Operation Data of Thermal Piping Network in District Heating System)

  • 김형석;김계범;김래현
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제55권3호
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    • pp.322-331
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    • 2017
  • 지역난방은 국내에 1985년 처음 도입되었다. 지하 열배관망의 사용연한이 30년 이상 증가함에 따라, 지하에 매설된 열수송 배관 특성상 유지관리가 중요한 문제로 대두되고 있다. 노후화가 진행된 열배관망 유지보수를 위한 정기적인 점검, 운영관리 시 다양한 복합 기술이 필요하다. 특히 현장에서 경제적 관점에서 최적 유지보수 및 교체시점을 도출하기 위하여 의사결정에 활용될 수 있는 모형개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 한국지역난방공사 수도권 5개 지사열 배관망 운영 시 보수이력과 사고성 데이터를 바탕으로 분석하였다. 정성적 분석과 이항 로지스틱 회귀분석의 통계적 기법을 도입하여 파손확률 모델을 개발하였다. 보수이력 및 사고성 자료의 정성적 분석 결과, 파이프라인 손상의 가장 중요한 원인으로 건설 시공불량, 배관의 부식과 자재 불량이 전체의 약 82%를 차지했다. 통계 모델 분석에서는 분류의 분리 점을 0.25로 설정함으로써 열배관 파손 및 비 파손 분류의 정확도가 73.5%로 향상 되었다. 파손확률 모델 수립을 위해 Hosmer와 Lemeshow 검정과 독립변수의 유의성 검정, 모델의 Chi-Square 검정을 통해 모델의 적합성을 검증 하였다. 열배관망 파손의 위험순위 분석결과에 따르면 파손확률을 가장 높이는 경우는 겨울철 서울지역 자동차 도로에 있는 10년 이상 된 250mm이하 배관 Reducer에서 F 건설회사가 시공했던 열배관망으로 분석되었다. 본 연구결과는 열배관망 시스템의 유지관리 및 예방점검, 교체 사업 우선순위를 정할 때 활용 가능하다. 또한 이를 통하여 점검 유지보수 등 사전에 사고예방 계획을 수립하여 대처함으로써 열배관 파손의 빈도를 감소시키고 보다 적극적인 열배관망 관리에 이용할 수 있을 것으로 사료된다.

상온 및 고온 하 진삼축압축실험을 이용한 시추공의 파괴 거동 기초 연구 (A Basic Study on Borehole Breakout under Room Temperature and High Temperature True Triaxial Compression)

  • 윤정환;민기복;박의섭;정용복
    • 터널과지하공간
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    • 제30권6호
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    • pp.559-572
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    • 2020
  • 본 연구에서는 현지 암반의 진삼축 응력 조건과 온도 변화를 고려한 공벽 안정성 실험을 수행하고, 심부 지하의 응력 조건과 압력 조건에서 암석의 열역학적 거동을 관찰하였다. 중국 황색 사암과 국내 황등 화강암 시료를 이용하여 진삼축압축실험을 진행하였다. 역학 실험은 각각 9가지 구속압 조건에서 수행되었고 열역학 실험은 화강암 시료를 이용하여 6가지 구속압 조건에서 시료를 60℃~100℃로 가열하여 수행하였다. 역학 실험 결과 공벽 파괴가 발생하는 최대 주응력은 중간 주응력에 비례하는 것을 확인하였다. 열역학 실험에서는 온도 증가에 따라 공벽의 응력장에 열응력이 추가되어 공벽 파괴가 추가적으로 발생하는 것을 확인하였다. 실내 실험 결과를 분석하기 위해 모기쿨롱 파괴 기준식을 사용하여 분석하였다. 원통형 시료에 대한 전통적인 삼축압축시험 결과와 진삼축 조건 하의 공벽 파괴 실험 결과가 모두 진삼축 파괴 기준식인 모기쿨롱 파괴 기준식에 잘 부합됨을 확인하였다.

고온 수침 환경에서 UPE 겔코트 코팅된 지중 매설 파이프용 GFRP의 열화 및 크랙 발생 특성에 관한 연구 (Study on the Crack and Thermal Degradation of GFRP for UPE Gelcoat Coated Underground Pipes Under the High Temperature Water-Immersion Environment)

  • 김대훈;엄재원;고영종;이강일
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제17권4호
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    • pp.169-177
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    • 2018
  • 유리섬유강화폴리에스테르 복합소재는 지중 매설 파이프, 탱크용 구조재, 선체 등 가혹한 환경에서 구조재로 널리 사용되고 있으며, 장기 내수성을 필요로 하는 소재이다. 특히, 물에 잠겨 있을 때 삼투압으로 인하여 겔코트와 복합소재의 박리 등 열화가 진행된다. 본 연구에서는 지중 매설 파이프로 활용되는 GFRP 복합소재의 내구성 향상을 위해 인퓨전(진공성형) 공정으로 UPE (unsaturated polyester) 겔코트 표면 처리한 복합소재를 제작하여, 고온 수침 환경 ($65^{\circ}C$, $75^{\circ}C$, $85^{\circ}C$)에서의 표면 결함 및 크랙 발생과 경도 변화 특성을 확인하였다. 마이크로 CT 단층 촬영을 통하여 수침 온도에 따른 크랙의 침투 깊이를 조사하였으며, $75^{\circ}C$$85^{\circ}C$ 조건에서 크랙이 복합소재까지 침투하여 내구성을 저하시키는 것으로 확인되었다. 최초 크랙이 발생하는 지점을 고장시간으로 정의하고 아레니우스식을 활용하여 $23^{\circ}C$ 상온에서의 수명 예측을 실시하였다. 본 연구로 토목, 건축, 해양산업분야 등 겔코트가 적용되는 다양한 산업분야의 신뢰성 평가에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

지하 콘크리트 벽체용 미가황 합성고무시트 방수재의 물성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Physical Property of Non-Vulcanized Waterproofing Synthetic Rubber Sheet for the Underground Concrete Wall)

  • 최은수;이대우;서상교
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제16권4호
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    • pp.69-78
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    • 2012
  • 본 연구는 콘크리트 지하구조물 외부에 적용하는 방수공법으로 120일 후 가황되도록 가황제, 가황조제 등을 첨가하여 배합제조된 합성고무시트 방수재로써 약 85일의 delay time과 약 35일의 curing time을 가지며, 이때 인장강도는 약 692%가 증가하고, 신장률은 약 10% 감소하여, 일반시트의 시공시 단점을 미가황상태로 시공되어 보완하고, 상온에서 가황하여 내구성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 가황직후 및 가황 1년 후의 각종 열화요인에 대한 내구성능을 평가한 결과 관련 품질기준을 만족하며, 미가황 상태에서의 합성고무 시트에 보호모르타르를 시공하여 접착성능을 평가한 결과 첨가된 실리케이트에 의하여 보호모르타르와 수화반응에 의한 양호한 부착성능이 확보되는 것으로 나타났다.

심지층처분장 공학적방벽 성능 실증: 현장실험적 접근법 검토 (Validation of Performance of Engineered Barriers in a Geological Repository: Review of In-Situ Experimental Approach)

  • 조원진;김건영
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.137-164
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    • 2018
  • 심지층처분장 공학적방벽의 성능 보장은 장기처분안전성 측면에서 뿐만 아니라 심지층처분장의 효율적인 설계를 위해서도 매우 중요하다. 따라서 지하실험시설에서 수행되는 현장실험들을 통해 심지층처분장 조건 하에서의 공학적방벽 성능을 입증할 필요가 있다. 이 논문에서는 심지층처분장 공학적방벽의 성능을 실증하기 위해, 지난 수십 년 동안 전 세계에서 수행되어온 주요 현장실험의 현황과 그 결과에 대해 검토하였다. 먼저 심지층처분장의 폐쇄 후 성능을 모사하는 공학적방벽시스템의 열-수리-역학적 복합거동을 규명하기 위한 현장실험들이 분석되었다. 아울러 실제 심지층처분장의 환경에서 완충재의 성능을 조사하기 위한 현장실험들이 검토되었다. 완충재-콘크리트 상호반응, 완충재, 뒷채움재 및 플러그의 설치, 그리고 근계암반 특성과 처분용기 재질의 부식 현상을 규명하기 위한 현장실험들의 기술현황도 분석되었다.

설비공학 분야의 최근 연구 동향: 2014년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research: A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2014)

  • 이대영;김사량;김현정;김동선;박준석;임병찬
    • 설비공학논문집
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    • 제27권7호
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    • pp.380-394
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    • 2015
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2014. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) The research works on the thermal and fluid engineering have been reviewed as groups of heat and mass transfer, cooling and heating, and air-conditioning, the flow inside building rooms, and smoke control on fire. Research issues dealing with duct and pipe were reduced, but flows inside building rooms, and smoke controls were newly added in thermal and fluid engineering research area. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, pool boiling and condensing heat transfer and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the results for thermal contact resistance measurement of metal interface, a fan coil with an oval-type heat exchanger, fouling characteristics of plate heat exchangers, effect of rib pitch in a two wall divergent channel, semi-empirical analysis in vertical mesoscale tubes, an integrated drying machine, microscale surface wrinkles, brazed plate heat exchangers, numerical analysis in printed circuit heat exchanger. In the area of pool boiling and condensing, non-uniform air flow, PCM applied thermal storage wall system, a new wavy cylindrical shape capsule, and HFC32/HFC152a mixtures on enhanced tubes, were actively studied. In the area of industrial heat exchangers, researches on solar water storage tank, effective design on the inserting part of refrigerator door gasket, impact of different boundary conditions in generating g-function, various construction of SCW type ground heat exchanger and a heat pump for closed cooling water heat recovery were performed. (3) In the field of refrigeration, various studies were carried out in the categories of refrigeration cycle, alternative refrigeration and modelling and controls including energy recoveries from industrial boilers and vehicles, improvement of dehumidification systems, novel defrost systems, fault diagnosis and optimum controls for heat pump systems. It is particularly notable that a substantial number of studies were dedicated for the development of air-conditioning and power recovery systems for electric vehicles in this year. (4) In building mechanical system research fields, seventeen studies were reported for achieving effective design of the mechanical systems, and also for maximizing the energy efficiency of buildings. The topics of the studies included energy performance, HVAC system, ventilation, and renewable energies, piping in the buildings. Proposed designs, performance performance tests using numerical methods and experiments provide useful information and key data which can improve the energy efficiency of the buildings. (5) The field of architectural environment was mostly focused on indoor environment and building energy. The main researches of indoor environment were related to the evaluation of work noise in tunnel construction and the simulation and development of a light-shelf system. The subjects of building energy were worked on the energy saving of office building applied with window blind and phase change material(PCM), a method of existing building energy simulation using energy audit data, the estimation of thermal consumption unit of apartment building and its case studies, dynamic window performance, a writing method of energy consumption report and energy estimation of apartment building using district heating system. The remained studies were related to the improvement of architectural engineering education system for plant engineering industry, estimating cooling and heating degree days for variable base temperature, a prediction method of underground temperature, the comfort control algorithm of car air conditioner, the smoke control performance evaluation of high-rise building, evaluation of thermal energy systems of bio safety laboratory and a development of measuring device of solar heat gain coefficient of fenestration system.