• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권4호
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• pp.721-733
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• 2020

In nuclear engineering, the occurrence of critical heat flux (CHF) is complicated for rod bundle, and it is much more difficult to predict the CHF when it is in natural circulation under motion condition. In this paper, the dryout-type CHF is investigated for the rod bundle in a natural circulation loop under rolling motion condition based on the coupled analysis of subchannel method, a one-dimensional system analysis method and a CHF mechanism model, namely the three-fluid model for annular flow. In order to consider the rolling effect of the natural circulation loop, the subchannel model is connected to the one-dimensional system code at the inlet and outlet of the rod bundle. The subchannel analysis provides the local thermal hydraulic parameters as input for the CHF mechanism model to calculate the occurrence of CHF. The rolling motion is modeled by additional motion forces in the momentum equation. First, the calculation methods of the natural circulation and CHF are validated by a published natural circulation experiment data and a CHF empirical correlation, respectively. Then, the CHF of the rod bundle in a natural circulation loop under both the stationary and rolling motion condition is predicted and analyzed. According to the calculation results, CHF under stationary condition is smaller than that under rolling motion condition. Besides, the CHF decreases with the increase of the rolling period and angular acceleration amplitude within the range of inlet subcooling and mass flux adopted in the current research. This paper can provide useful information for the prediction of CHF in natural circulation under motion condition, which is important for the nuclear reactor design improvement and safety analysis.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.35-45
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• 2014

사면의 안정성을 위한 한계평형해석은 간편함과 적용성 때문에 가장 널리 적용되고 있다. 이러한 간편한 방법으로 균질하지 않고 방향성 있는 지층 같은 다양한 지형조건을 해석하기에는 신뢰성과 설득력 있는 결과를 주기에 한계가 있다. 또한 지반굴착과 성토지반 같은 토사사면의 초기 응력상태나 응력경로와 같은 지반의 응력변화에 대해서 고려하지 못한다. 반면, 한계평형해석과는 다르게, 유한요소법에 의한 변형과 응력분포 해석은 시간에 따른 복잡한 하중단계와 탄성영역외의 범위를 다룰 수 있다. 본 연구에서는 불포화 토사사면에서 발생하는 얕은 파괴의 안전율 계산과 임계단면을 결정하는 방법을 제안한다. 유한요소해석은 유효응력 거동을 근간으로 각 요소들의 가우스 포인트에서 응력들이 계산되고 안전율이 가장 약한 지점들을 찾아 비선형 임계단면이 결정된다. 이러한 사면안정해석은 강우침투에 의해 변형되는 지반의 사면 표층파괴에 적합하게 계산된다. 침투에 의한 지반의 단위중량의 변화는 사면의 연직 및 수평변위에 영향을 주며, Drucker-Prager 파괴기준은 수리학-역학적인 연계된 불포화토의 거동 해석과 응력-변형률 관계를 위해 적용된다.

• KSBB Journal
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• 제14권6호
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• pp.688-695
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• 1999

본 연구에서는 난분해성 염료인 diazo계 반응성 염료 Remazol Back B의 UASB 반응기 처리에 있어서 운전변수의 영향 및 환경기준치 만족을 위한 유입되는 염료부하량을 조사하였다. 중요한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 유입 염료농도 20-60 mg/L, 보조탄소원인 포도당 농도 1,000-3,000 mg/L 범위에서, HRT(3-12 시간)에 상관없이 염료 제거율은 75-80%로 일정하였다. 2. 흡광도 및 HPLC를 통한 유입수 및 유출수의 분석결과 Black B는 UASB 반응기에서 완전히 분해되었으나 Black B 분해산물의 경우 Black B 분자가 가지고 있는 색도의 25%에 해당하는 색도세기를 지니고 있었다. 이들 물질들로 인해 염료 제거율이 운전조건에 상관없이 항상 75-80%로 유지된 것으로 판단된다. 3. 환경기준치를 만족시킬 수 있는 유입 가능한 최대 염료농도는 13 mg/L이었고 이 때 UASB 반응기에 유입 가능한 최대 염료부하량은 104 mg/L${\cdot}$day이었다. 이로써 UASB 공법의 현장 적용가능성은 높다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권10호
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• pp.681-687
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• 2016

마이크로 인젝션을 바이오분야에 적용하기 위해 고압생성을 통해 침투하는 방법을 채택하였다. 그러나 고압의 액체를 인젝션 할 경우 그 양을 미세하게 하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해는 고속으로 동작하는 개폐밸브에 의한 방법이 있다. 본 연구에서는 수백 Hz로 동작가능한 압전 액추에이터로 구성된 개폐밸브를 적용하여 실험하였다. 압전밸브를 구동하는 파형을 다양하게 조절하고 노즐의 구조에 의한 영향을 알아보기 위해 5가지 서로 다른 치수의 노즐을 제작하였다. 다양한 노즐과 구동파형 변수를 조절하면서 무엇이 인젝션 볼륨과 인젝션 힘에 큰 영향을 미치는지 확인하였다. 이 실험을 통해, 인젝션 볼륨을 줄이고 인젝션 힘을 증가시키는 방법을 알아냈고 목표치가 있다면 그에 맞는 다양한 값을 결정할 수 있게 되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.431-450
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• 2011

원형수직터널의 시공시 지하수가 존재하는 경우 굴착에 의해 지하수의 흐름이 발생되어 추가적인 힘이 작용하게 된다. 원형수직터널의 지하수의 흐름은 일반적인 수평터널과 달리 깊이방향으로 다르게 작용되며, 수직터널의 벽체에 경사방향으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 원형수직터널에 작용하는 침투력의 영향을 파악하기 위해 깊이에 따라 변하는 경사방향의 흐름성분을 수직과 수평방향으로 나누어 각각을 이론식에 적용하였다. 지하수가 영향을 미치는 범위는 토압을 야기하는 이완영역과 같은 것으로 가정하여 이론식을 유도하였다. 침투력에 의해 발생되는 추가적인 힘으로 인하여 원형수직터널의 이완영역에 작용되는 응력이 달라짐에 따라 침투력을 고려한 토압계수 산정식과 원형수직터널 벽체에 작용하는 응력 산정식을 본 연구를 통해 제안하였다. 가상지반을 설정하고 제안식을 적용한 결과, 침투를 고려하지 않은 건조한 지반에 비하여 수직방향응력은 약 1.4배, 토압은 2.5배 증가하는 결과를 보였다. 침투해석을 통하여 "유효응력+침투력"으로 구한 값과 제안식을 이용하여 산정한 값은 유사한 경향을 보여 제안식은 침투력을 적절히 고려하여 토압을 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.409-422
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• 2019

Beach cusp의 생성기작으로 기능하는 Synchronous Edge wave의 수리특성을 살펴보기 위한 3D 수치모의를 OpenFOAM 기반 tool box인 IHFOAM을 활용하여 수행하였다. 파랑모형은 RANS[Reynolds Averaged Navier-Stokes equation]와 연속방정식으로 구성하였으며, Synchronous Edge wave 형성에 필요한 연안방향으로 파고가 변조되는 short-crested waves는 동일한 주기와 파고를 지니는 두 개의 Cnoidal wave가 전면 해역에서 비스듬히 조우되도록 조파하여 재현하였다. 모의결과 파랑 집중단면에서의 유속이 파랑 분산단면보다 전체적으로 크게 모의되었다. 또한 파랑 집중단면의 경우 해안방향 흐름[up-rush]이 먼 바다방향 흐름[back-wash]보다 세기는 우월하나 지속기간은 짧은 비선형 파동계의 일반적인 성정을 지니는 것으로 모의되었다. 이와 더불어 처오름 정점에서 양쪽의 분산단면으로 흐름이 나뉘며 약해지는 b ack-wash로 인해 up-rush 최대유속은 back-wash 최대유속의 두 배 가까이 증가하는 것으로 관측되었다. 이에 비해 파랑 분산단면의 경우 집수효과로 해안 인근 수역에서는 먼 바다방향 흐름이 해안방향흐름보다 우월하게 모의되었다. 또한 천수 중간 수역에서는 해안방향 흐름이 여전히 우세하나 비대칭 정도는 현저하게 감소하였다. 이러한 수리특성은 Synchronous Edge wave의 전형적인 성정으로 수치모의가 성공적으로 이루어진 것으로 판단된다. 이 과정에서 너울이 우월한 해양환경에서 해빈이 느리지만 점진적으로 복원되는 과정에서 주 기작으로 기능하는 경계층 streaming에 대한 새로운 해석도 제시되었다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.124-132
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• 2016

노심보충탱크 상부에 설치되는 유동분사기 형상에 따른 냉각수 주입특성 및 탱크 내에서의 열수력 현상 변화를 파악하기 위한 안전주입배관 2인치 파단 소형냉각재상실사고(SBLOCA) 모의시험이 잔열 및 피동잔열제거계통(PRHRS) 모의 없이 수행되었다. 두 가지 형상의 유동분사기를 설치하고 수행한 각각의 시험은 거의 유사한 초기 및 경계조건에서 수행되었으며, 이로 인해 반복시험에 대한 재현성이 충족되었다고 판단된다. 시험결과는 유동분사기의 종류(본 시험에서는 구멍의 개수에 해당)에 관계없이 유사한 열수력학적 거동을 보였으며, 초기 주입유량 관점에서는 구멍의 개수가 2배인 B형이 A형에 비해 좀 더 우수한 주입 성능을 보였다. 노심보충탱크 격리 밸브가 개방된 후 압력평형배관을 통해 유입되는 고온의 원자로냉각재는 상부 헤더에서 상대적으로 저온인 $50^{\circ}C$ 물과 혼합되면서 증기 응축과 같은 상변화에 의한 압력 변동을 동반하는 다차원 열유동 현상을 일으키게 된다. 이로 인해 초반부 노심보충탱크 주입 유량은 상온운전 조건에서 보다는 작게 되고, 일정시간 경과 후에는 유사한 주입유량 특성을 보였다.

• 환경위생공학
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• 제24권1호
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• pp.13-24
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• 2009

ASA공정은 유입수를 혐기조와 무산소조에 분배하여 유입시킴으로써 반송슬러지에 영양 물질을 공급하여 슬러지의 안정화 및 인 방출을 유도하고, 후속 호기조에서 유기물 제거, 인 과잉섭취 및 질산화를 조장하며, 무산소조에서는 내부반송을 하지 않고 폐수의 탄소원을 이용하여 탈질함으로써 내생탈질을 증가시키는 공법이다. 본 연구에서는 가정오수에 ASA공정을 적용하여 유입수의 분배비와 체류시간이 처리효율에 미치는 영향을 파악하였다. 유입수 분배비와 HRT는 BOD 제거에 큰 영향을 미치지 않았고 BOD 제거율은 운전기간 동안 92.0% 이상 안정적으로 유지되었다. 유입수 분배비가 4:6일 때에는 질소제거율이 82.6%, 9:1일 때에는 인제거율이 67.8%로서 가장 높게 나타났다. ASA공정에 의한 가정오수처리에서 유입수의 분배비는 6:4, HRT는 8hr일 때 제거율이 가장 양호하였으며, 이때 질소, 인제거율은 각각 82.6%와 59.5%이었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.5-16
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• 2002

사면 내의 지하수 유동과 사면의 안정성에 대한 강수의 영향을 평가하기 위하여 수리지질역학적 수치 모델이 제시되었다. 이 수치 모델은 변형성 지질매체 내에서의 포화-불포화 지하수 유동을 설명하는 완전 연동된 간극탄성론적 지배 방정식들과 Galerkin 유한요소법에 근거하여 개발되었다. 이렇게 개발된 완전 연동된 수리지질역학적 수치 모델은 다양한 강수량 조건 하에 있는 불포화 사면에 대한 일련의 수치모의실험에 적용되었다. 이러한 수치모의실험 결과들은 강수량이 증가할수록 사면의 전반적인 수리역학적 안정성이 저하되며 잠재적인 파괴가 사면 전단부에서부터 시작되어 사면 정상부 쪽으로 팽창됨을 보여주고 있다. 강수량이 증가함에 따라 수리지질학적으로는 압력수두와 전체 수리수두가 증가한다. 그 결과 지하수면이 상승하고 불포화대가 감소하며 삼출면이 사면 전단부로부터 사면 정상부쪽으로 팽창하고 이러한 삼출면에서의 지하수 유동 속도도 증가하게 된다. 한편 강수량이 증가함에 따라 지질역학적으로는 사면 전단부를 향해 수평 변위는 증가하지만 수직 변위는 감소하게 된다. 이는 강수량 증가에 따른 지하수면의 상승에 수반하는 부력에 기인하는 것으로 해석된다. 그 결과 사면의 전반적인 변형이 사면 전단부를 향해 심화되고 전단파괴 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 두꺼워지면서 사면 전단부에서부터 사면 정상부 쪽으로 팽창하게 된다. 또한 수치모의실험 결과들은 이러한 잠재적인 전단파괴면과 지표면 사이의 지반에서는 잠재적인 인장파괴가 발생할 수 있음을 보여주고 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.575-593
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• 2012

본 연구는 국제공동연구인 SKB Task 8에 대한 간단한 소개와 더불어, Task 8a 모델문제를 중심으로 유한차분과 유한체적법의 복합적 해석코드(integrated finite difference method)인 TOUGH2를 이용하여 벤토나이트 완충재와 현장암반의 수리학적 거동특성을 살펴보았다. 이를 위해 벤토나이트-암반의 상호작용을 중심으로 현장암반의 절리유무에 따른 완충재 내의 압력분포 변화 및 재포화 특성을 분석하였고, 벤토나이트 고유 특성인 높은 모세관 압력과 현장암반 내 절리영향을 TOUGH2 코드를 통해 성공적으로 구현하였다. 연구결과, 현장암반 내 절리를 고려함으로써 완충재의 포화속도는 약 2.5~12배 가량 차이가 발생하였으며, 무결암 및 절리암반 모두 완충재의 하단부가 상단부에 비해 포화속도가 상대적으로 빠르게 진행되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 고준위폐기물 처분공 내의 완충재 설계와 관련하여, 완충재 포화 시기예측 및 최적 소요두께 결정 등에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.