• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제53권10호
• /
• pp.3275-3285
• /
• 2021

A Nuclear Power Plant (NPP) is a complex dynamic system-of-systems with highly nonlinear behaviors. In order to control the plant operation under both normal and abnormal conditions, the different systems in NPPs (e.g., the reactor core components, primary and secondary coolant systems) are usually monitored continuously, resulting in very large amounts of data. This situation makes it possible to integrate relevant qualitative and quantitative knowledge with artificial intelligence techniques to provide faster and more accurate behavior predictions, leading to more rapid decisions, based on actual NPP operation data. Data-driven models (DDM) rely on artificial intelligence to learn autonomously based on patterns in data, and they represent alternatives to physics-based models that typically require significant computational resources and might not fully represent the actual operation conditions of an NPP. In this study, a feed-forward backpropagation artificial neural network (ANN) model was trained to simulate the interaction between the reactor core and the primary and secondary coolant systems in a pressurized water reactor. The transients used for model training included perturbations in reactivity, steam valve coefficient, reactor core inlet temperature, and steam generator inlet temperature. Uncertainties of the plant physical parameters and operating conditions were also incorporated in these transients. Eight training functions were adopted during the training stage to develop the most efficient network. The developed ANN model predictions were subsequently tested successfully considering different new transients. Overall, through prompt prediction of NPP behavior under different transients, the study aims at demonstrating the potential of artificial intelligence to empower rapid emergency response planning and risk mitigation strategies.

• 문화기술의 융합
• /
• 제8권5호
• /
• pp.591-596
• /
• 2022

다양한 산업분야에서 사용되는 4절 링크기구는 링크 길이가 고정되어 있으므로 기구의 움직임을 변경하기 위해서는 독립적인 링크기구나 제어장치를 추가해야 하는 불편함이 있다. 따라서 본 논문에서는 상황에 따라 링크기구의 운동을 선택적으로 제어할 수 있도록 링크 길이가 조절되는 가변형 4절 링크기구를 설계하였으며 링크기구에 의해 구동되는 제품인 선풍기에 적용하여 그 타당성을 검증하였다. 바람 범위의 효율성을 고려하여 선풍기 회전각도를3단계로 분할하였으며 각 구간에 필요한 링크 길이를 계산하였다. 또한, 원통캠을 이용하여 링크 길이를 조절하였으며 선풍기의 회전각도 조절 작동 여부를 실제 제작 및 측정을 통해 확인하였다. 본 논문에서 제시한 가변형 링크기구는 산업용 로봇이나 연료 밸브 시스템 등과 같은 4절링크 적용 제품의 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.185-185
• /
• 2022

상수도 관망의 운영 단계에서 비정상상황의 발생은 필연적으로 발생하며, 비정상상황 발생 시상수도 관망 내 설치된 제수 밸브의 차폐를 통해 해당 구역의 격리 후 복구를 진행한다. 일반적으로 제수밸브를 통해 격리될 수 있는 최소 구역은 세그먼트로 정의하고, 제수밸브 설치 시 세그먼트의 격리로 인한 상수도 관망의 피해를 줄일 수 있도록 위치를 선정한다. 제수 밸브를 통한 격리 시 상수도 관망의 흐름 경로와 유향, 유속의 변화와 같은 수리적 특성 변화가 불가피하다. 지난 '19년도에 발생했던 3건의 수질 사고가 수리적 특성 변화에서 기인했던 것을 고려할 때, 제수밸브 차폐로 상수도 관망의 부분 격리 시 발생 가능한 수리적 특성 변화에서도 수질 사고가 야기될 가능성이 있다. 기존 제수밸브 위치를 결정한 연구들을 보면, 대부분 제수밸브 위치에 따라 결정된 세그먼트의 격리 시 수압 저감을 고려하여, 격리 시에도 상수도 관망의 성능을 최대한 유지할 수 있도록 결정하는 것이 일반적이다. 다만, 앞서 언급한 것과 같이 격리 시 발생 가능한 수리적 특성 변화로, 수압 저감 외에도 예기치 못한 수질 사고의 발생 원인이 되기도 한다. 이에 따라 제수밸브의 최적위치를 결정할 때 수리적 특성 변화를 고려해야 예지치 못한 2차 피해를 줄일 수 있을 것이다. 이에 본 연구는 그래프이론을 활용하여 격리 전후 관로의 유향 변화를 최소화하도록 제수밸브 최적 위치 결정하는 방법론을 제안한다. 그래프이론은 망의 형태를 가지는 상수도 관망의 연결성을 정량화할 수 있으며, 본 연구에서는 수리학적 거리 인자를 적용하여 격리 시에도 각 수요절점이 최소 경로를 확보할 수 있도록 유도하였다. 해당 방법론은 가상 관망에 적용하여 수리학적 거리 인자에 따른 설계와 기존 상수도 관망 성능 극대화 설계 안을 비교하였다. 또한 수질 사고 위험도 인자를 정의하여 해당 인자에 따른 각 설계 안의 효과를 분석하였다. 본 연구는 향후 수질 사고를 고려한 밸브 시스템의 설계 및 운영에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제35권3호
• /
• pp.280-289
• /
• 2024

In this study, a cryogenic vessel was constructed to maintain and control the safe pressure of liquid hydrogen boil-off gas (BOG), and the numerical analysis was conducted on the development of computational fluid dynamics model inside the high-pressure vessel. An evaluation system was constructed using cryogenic inner and outer containers, pre-cooler, upper flange, and internal high-pressure container. We attempted to analyze the performance of the safety valve by injecting relatively high temperature hydrogen gas to generate BOG gas and quickly control the pressure of the high-pressure vessel up to 10 bar. As a results, the liquid volume fraction decreased with a rapid evaporation, and the pressure distribution increased monotonically inside a high pressure vessel. Additionally, it was found that the time to reach 10 bar was greatly affected by the filling rate of liquid hydrogen.

• 분석과학
• /
• 제37권2호
• /
• pp.123-129
• /
• 2024

We present a rapid method for the determination of Cs, Sr, and Ba, heat generators found in highly active liquid wastes, by gas-pressurized extraction chromatography (GPEC) using a column containing a cation-exchange resin. GPEC is a microscale column chromatographic technique that uses a constant flow rate of solvent (0.07 mL/min) with pressurized nitrogen gas supplied through a valve. In particular, because this method uses a small sample volume (a few hundred microliters), it produces less chemical waste and allows for faster separation compared to traditional column chromatography. In this study, we evaluated the separation of Cs, Sr, and Ba using GPEC. The eluate from the column (GPEC or conventional column chromatography) was quantitatively analyzed using inductively coupled plasma-mass spectrometry to measure the column recovery and precision. The column reproducibility of the proposed GPEC system (RSDs of recoveries) ranged from 2.7 to 4.1 %, and the column recoveries for the three elements ranged from 72 to 98% when aqueous HCl was used as the eluent. The GPEC results are slightly different in efficiency and separation resolution compared to those of conventional column chromatography because of the differences in the eluent flow rate as well as the internal diameter and length of the column. However, the two methods had similar recoveries for Cs and Sr, and the precision of GPEC was improved by two-fold. Remarkably, the solvent volume required for GPEC analysis was five times lower than that of the conventional method, and the total analysis time was 11 times shorter.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권12호
• /
• pp.1087-1094
• /
• 2016

발사체 지상고정장치는 지상운용시 발사패드에 기립된 발사체를 견고하게 지지하다가 발사시점에서 고정장치를 해제하여 발사체를 이륙하도록 하는 장치이다. 엔진점화이후 발사체 최대추력에서 발사체 고정의 급격한 해제는 Ka Doing a Doing a Doing 현상을 발생시켜 발사체 구조에 심각한 손상을 초래한다. 따라서, 발사체 지상고정장치는 고정력을 점진적으로 해제하기위한 기능이 요구된다. 또한 총 4개 고정장치의 해제 동작은 대단히 정밀하게 동시에 작동 하여야 한다. 본 연구에서는 복잡한 유압기기 없이 축압기 및 파이로 밸브에 의해 유압구동기의 속도를 발생시키고 오리피스로 속도를 제어함으로써 요구조건들을 충족하는 유압시스템을 제안하였다. 다물체 동역학 해석 및 Amesim을 이용한 유압시스템 해석을 통하여 유압구동기 목표속도를 도출하고 목표 속도를 만족하기 위한 오리피스의 단면적을 산출하였다. 이와 같은 연구를 통하여 복잡한 유압기기 없이 동작하는 신뢰도 높은 유압시스템을 설계하였다.

• 공업화학
• /
• 제20권4호
• /
• pp.391-395
• /
• 2009

폐목재의 에너지 전환을 위하여 2톤/일 규모의 고정층 가스화기($0.9m{\times}2.4m$)를 제작하여 실험하였다. 고정층 가스화 설비는 3~5 cm의 목재칩을 이용하였으며 하부에는 회전식 스토커가 설치되어있다. 목재칩 연료 투입은 다단 나이프밸브 방식으로 되어 있으며 관성력 집진설비, 가스냉각용 열교환기, ID Fan 및 Cooling tower 등으로 구성되어져 있다. 가스화기는 $700{\sim}1000^{\circ}C$ 사이에서 조업하였으며 CO: 25~40 vol%, $H_2$: 7~12 vol%, $CH_4$: 2~4 vol%, $CO_2$: 12~24 vol%의 조성을 가지는 합성가스가 생성되었다. 합성가스 발열량은 $1100{\sim}1500kcal/Nm^3$으로 나타나 공업로의 적용이 가능하였다. 또한 합성가스의 가스 엔진을 통한 전력 생산도 가능하여 1~4 kW의 전력을 생산하였다.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
• /
• 제5권3호
• /
• pp.146-151
• /
• 2011

1-Nitropyrene (1-NP), 2-NP and 2-nitrofluoranthene (2-NFR) are useful markers for studying the atmospheric behaviors of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and nitropolycyclic aromatic hydrocarbons (NPAHs). However, present methods for measuring trace levels of these compounds are lesssensitive and laborious. Here we describe several improvements to a previously reported high-performance liquid chromatography-chemiluminescence detection system that allows it to determine trace levels of 1-, 2-NPs and 2-NFR. The proposed system was equipped with a reducer column packed with Pt/Rh instead of zinc whose life-time was limited. The combination of Cosmosil MS-II (monomeric ODS) and AR-II (polymeric ODS) columns was used instead of polymeric ODS columns as the separator column to improve the separation. An ethanol mixture with acetate buffer (pH 5.5) was used in place of an acetonitrile mixture with the same buffer to activate the reducer column. The same ethanol mixture was used as the mobile phase for the clean-up column. The switching time of the column switching valve was optimized to concentrate the amino-derivatives of above NPAHs quantitatively on the concentrator column. The concentrations of bis(2,4,6-trichlorophenly) oxalate and hydrogen peroxide in the chemiluminescence reagent solution were optimized to 0.4 mM and 30 mM, respectively, to increase the sensitivity. Under the above conditions, the detection limits (S/N=3) of 1-, 2-NPs and 2-NFR were 1 fmol (0.25 pg), 10 fmol (2.5 pg) and 4 fmol (1 pg), respectively. The proposed system was effectively used to determine trace levels of 1-, 2-NPs and 2-NFR in airborne particulates collected at Noto Peninsula. The atmospheric concentrations of 1-, 2-NPs and 2-NFR were not more than sub pg $m^{-3}$ levels. They were higher in winter (January) than in summer (July). In both seasons, the concentrations were in decreasing order, [2-NFR]>[1-NP]>[2-NP].

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.511-518
• /
• 1998

세기관지의 구조와 이상유무의 신속 정확한 측정을 위해 세계적으로 활발히 연구되고 있는 에어로졸볼러스기법을 확립하기 위하여, 호흡과정 중 흡기에 공급된 입자펄스가 호흡의 진행에 따라 인체기관지내에서 대류분산된 결과로 호기중 입자농도의 증가된 분포폭을 측정하는 장치를 개발하고 이를 이용한 검증실험을 수행하였다. 개발된 장치는 인체에 무해한 sebacic acid를 이용하여 평균입경이 1 $\mu$m이고 기하표준편차가 1.2정도인 임자를 $10^{9}$개/cc 정도의 고농도로 발생하고, 솔레노이드밸브를 이용하여 호흡중의 원하는 시점에 정확히 짧은 펄스형태로 입자를 공급하며, 레이저광산란을 이용하여 흡기와 호기중의 입자농도의 시간변화를 측정한다. 흡기중의 농도분포는 매우 매끈한 분포를 보임으로써 발생장치와 측정장치의 정강작동은 잘 검증되었다. 농도의 시간변화 측정치로부터 계산된 분산도를 1차원 대류확산방정식 이론치 및 외국에서 보고된 실험결과와 비교한 격과, 입자도달깊이에 따른 분산도의 변화에 대한 정성적인 실험결과는 이론치와 상당히 잘 일치하고 기존의 결과보다도 견과의 산포가 개선되었다. 다만 아직도 산포가 상당히 남아있어 개선의 여지를 가지고 있으며, 외국 결과와의 분산도의 타이는 신체조건의 타이 등으로 파악되었다. 산포도의 개선을 위해서는 호흡시에, 특히 최고농도점 부근에서, 호흡유량이 일정하게 유지되어야만 불규칙 이차파형의 형성을 방지하여 측정결과의 해석에 오차를 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 공업화학
• /
• 제30권6호
• /
• pp.687-693
• /
• 2019

수소전기차와 발전을 시작으로 수소연료전지 시장이 성장하면서 연료전지와 수소의 수요가 증가하고 있으므로, 조기 상용화와 시장 활성화를 위하여 연료전지의 내구성과 연료 이용효율에 관한 연구가 진행되어야 한다. 본 연구에서는 연료전지의 성능과 연료 이용효율을 최적화하기 위하여 양극 닫힌계의 운전조건에 대한 연구를 수행하였다. 부하 전류에 대한 배출 조건과 수소 공급 압력이 고분자전해질 연료전지의 성능에 미치는 영향에 대하여 평가하였고, 전해질막 두께에 대한 물의 역확산 영향을 분석하였다. 양극 닫힌계에서 수소극에 쌓인 물은 연료전지 전압이 3% 감소한 경우에 솔레노이드 밸브를 열어 배출하였다. 수소 공급 압력은 0.1~0.5 bar, 배출 시간은 0.1~1 s까지 변화시키면서 실험을 수행하였다. NR 211 (25.4 um) 전해질막의 경우 0.1 bar의 수소 공급 압력과 0.1 s 배출 시간 조건에서 수소 이용효율 98.9%의 가장 높은 연료 이용효율을 보였지만 잦은 flooding으로 인하여 장시간 운전 시 연료전지의 성능이 감소하였다. 이에 반해 NR 212 (50.8 um)의 전해질막에서 생성된 물과 질소의 역확산 속도를 늦추어 배출 간격을 늘리고 연료 이용효율을 높일 수 있었다.