• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.316-322
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• 2022

선택적 촉매환원 시스템 내 촉매 층 입구의 흐름 패턴은 탈질 설비의 성능에 영향을 미치는 주요한 특성 중 하나이다. 암모니아 주입 그리드와 촉매 층 사이의 곡확산부에는 유동 균일성을 개선하기 위해 안내 깃이 설치된다. 본 연구에서는 대형 석탄 화력 발전소의 선택적 촉매환원 시스템을 적용 대상으로 하여 안내 깃의 기하학적 구성이 탈질 설비의 공기역학적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 수치 해석을 수행하였다. 해석할 유동장은 암모니아 주입구의 출구부터 촉매 층 출구까지의 유동이 흐르는 전 영역을 포함한다. 3차원 정상상태, 점성 유동장을 해석하기 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent을 사용하여 유동 특성에 맞는 적절한 난류 모델을 적용하였다. 유동장 내부의 속도 및 압력 강하의 루트 평균 제곱을 주요 성능 매개변수로 선택했다. 현재 운용 중인 설비와 비교하여 흐름 품질을 개선하기 위해 4가지 유형의 안내 깃이 제안되었다. 해석 결과, 4번째 형상이 유동 균일성과 압력 등 관점에서 가장 좋은 공력 성능을 나타내었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.842-848
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• 2022

Parametric studies of heat transfer and fluid flow are very important research of interest because the design and operation of fluid flow and heat transfer systems are guided by these parametric studies. The safety of the system operation and system optimization can be determined by decreasing or increasing particular fluid flow and heat transfer parameter while keeping other parameters constant. The parameters that can be varied in order to determine safe and optimized system include system pressure, mass flow rate, heat flux and coolant inlet temperature among other parameters. The fluid flow and heat transfer systems can also be enhanced by the presence of or without the presence of particular effects including gravity effect among others. The advanced Generation IV reactors to be deployed for large electricity production, have proven to be more thermally efficient (approximately 45% thermal efficiency) than the current light water reactors with a thermal efficiency of approximately 33 ℃. SCWR is one of the Generation IV reactors intended for electricity generation. High Performance Light Water Reactor (HPLWR) is a SCWR type which is under consideration in this study. One-eighth of a proposed fuel assembly design for HPLWR consisting of 7 fuel/rod bundles with 9 coolant sub-channels was the geometry considered in this study to examine the effects of system pressure and mass flow rate on wall and fluid temperatures. Gravity effect on wall and fluid temperatures were also examined on this one-eighth fuel assembly geometry. Computational Fluid Dynamics (CFD) code, STAR-CCM+, was used to obtain the results of the numerical simulations. Based on the parametric analysis carried out, sub-channel 4 performed better in terms of heat transfer because temperatures predicted in sub-channel 9 (corner subchannel) were higher than the ones obtained in sub-channel 4 (central sub-channel). The influence of system mass flow rate, pressure and gravity seem similar in both sub-channels 4 and 9 with temperature distributions higher in sub-channel 9 than in sub-channel 4. In most of the cases considered, temperature distributions (for both fluid and wall) obtained at 25 MPa are higher than those obtained at 23 MPa, temperature distributions obtained at 601.2 kg/h are higher than those obtained at 561.2 kg/h, and temperature distributions obtained without gravity effect are higher than those obtained with gravity effect. The results show that effects of system pressure, mass flowrate and gravity on fluid flow and heat transfer are significant and therefore parametric studies need to be performed to determine safe and optimum operating conditions of fluid flow and heat transfer systems.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권9호
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• pp.5-16
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• 2022

최근 도시 및 지하공간 개발에 따라 지반재해가 증가하고, 사회문제로도 이어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로 그라우팅 공법이 사용되나, 낮은 침투성, 겔화특성 등의 재료적 한계와 인장저항력 부족 문제를 가지고 있어 지반의 역학적 성능을 개선하지 못하고 있다. 따라서 최근에는 섬유를 혼합한 그라우트재 연구 등 역학적 성능 개선을 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 일반적인 섬유는 교반 및 주입 시 주입구 막힘, 주입관 폐색 등의 문제를 유발해 실제 지반 주입에 많은 어려움을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 그라우트 인장보강재로 실제 주입이 가능한 CNT Powder를 사용해 'CNT-mixed grout재'를 고안하고, 역학적 거동 분석과 주입 가능성, 구근 특성, 적용성 분석을 수행하였다. 역학적 성능 시험결과 CNT Powder의 최적 함유량은 0.5 %로 확인되었고, 1차원 주입시험과 모형 구근 형성시험을 통해 적정 주입인자와 구근의 특성을 파악하였다. 수치해석을 통한 적용성 분석을 수행하여 CNT-Mixed grout재가 침하량과 소성영역 감소 등의 효과를 나타내어 지반에 주입 가능한 인장보강재로서 활용이 가능함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권6호
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• pp.555-565
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• 2021

본 연구의 목표는 냉장고 냉동실 냉기순환용으로 사용되는 후향익 원심팬 시스템을 대상으로 익형의 형상을 최적설계 하여 유동성능 및 소음성능을 향상시키는 것이다. 대상 시스템은 전형적인 원심팬 시스템에서 사용되는 스크롤 하우징 형상 없이 두 개의 Volute가 후면 덕트 시스템과 연계하여 냉기를 공급한다는 특성을 가지고 있다. 먼저 팬 시스템의 유동 및 소음성능을 실험적으로 평가하였다. 유동실험에서 팬 성능 시험기를 사용하여 P-Q 곡선을 도출할 수 있었으며, 무향실에서 소음실험을 통해 소음 스펙트럼을 측정하였다. 다음으로, 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식을 전산유체역학을 사용하여 수치해석하여 유동 특성을 분석하였으며, 예측한 유동장을 입력값으로 Ffowcs Willams-Hawkings방정식을 이용해 소음해석을 수행하였다. 수치해석결과는 실험 결과와 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다. 검증된 수치해석 기법을 기반으로 반응표면법의 2인자 중심합성법을 통해 유량이 최대가 되는 입구각 및 출구각을 도출하였다. 마지막으로 최적화된 팬을 대상으로 시제품을 제작하여 실험한 결과 개선된 유량 성능 및 소음성능을 확인하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.23-35
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• 2023

최근 기후변화로 인한 태풍, 국지성 집중호우 등 자연재해에 의한 피해가 급증하면서 행정안전부에서는 ｢소규모 공공시설 안전관리 등에 관한 법률(2016 개정)｣을 제정하고 각 지자체별로 소규모 공공시설을 조사하여 국가재난안전관리시스템(NDMS)에 등록하고 매년 3월 31일까지 안전점검을 실시하고 있다. 이를 위해 최근 각 지자체별로 소규모 공공시설 안전점검 및 정비계획 수립 용역이 발주되어 세천, 소교량, 농로, 마을진입로, 취입보, 낙차공의 6가지 유형의 시설물을 조사하여 DB화 하고, 각 시설물별 위험도 평가를 수행하여 위험시설의 경우 정비계획을 수립하고 있다. 그러나 현재까지 배포된 소규모 공공시설의 위험도 평가 방법은 현장조사자의 육안조사를 통해 이루어지고 있으므로, 위험도 평가가 주관적이고 모호한 형태로 이루어지고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 소규모 공공시설 중 재해위험도가 가장 높은 세천에 대하여 위험도 정량평가지표를 제시함으로써 합리적이고 정량적인 위험도 평가가 이루어질 수 있도록 하였으며, 이를 통해 소규모 위험시설을 선정하여 정비계획 및 시행계획 수립에 있어 투명한 근거자료를 확보할 수 있도록 하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.8-19
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• 2023

Hydronic heated road pavement (HHP) systems have well studied and documented by many researchers. However, most of the systems run on asphalt, only a few are tested with concrete, and there rarely is a comparison between those two common road materials in their heating and cooling performance. The aim of this study is to investigate the thermal performance of the HHP, such as heat dissipation performance in winter season while focusing on the surface temperature of the concrete and asphalt pavement. For preliminary study a small-scale experimental system was designed and installed to evaluate the heat transfer characteristics of the HHP in the test field. The system consists of concrete and asphalt slabs made of 1 m in width, 1 m in length, and 0.25 m in height. In two slabs, circulating water piping was embedded at a depth of 0.12 m at intervals of 0.16 m. Heating performance in winter season was tested with different inlet temperatures of 25℃, 30℃, 35℃ and 40℃ during the entire measurement period. The results indicated that concrete's heating performance is better than that of asphalt, showing higher surface temperatures for the whole experiment cases. However, the surface temperature of both concrete and asphalt pavement slabs remained above 0℃ for all experimental conditions. The heat dissipation performance of concrete and asphalt pavements was analyzed, and the heat dissipation of concrete pavement was greater than that of asphalt. In addition, the higher the set temperature of the circulating water, the higher the heat dissipation. On the other hand, the concrete pavement clearly showed a decrease in heat dissipation as the circulating water set temperature decreased, but the decrease was relatively small for the asphalt pavement. Based on this experiment, it is considered that a circulating water temperature of 20℃ or less is sufficient to prevent road ice. However, this needs to be verified by further experiments or computational fluid dynamic (CFD) analysis.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권5호
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• pp.500-504
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• 2023

In this study, the heteroepitaxial thin film growth of β-Ga₂O₃ was studied according to the position of the susceptor in mist-CVD. The position of the susceptor and substrate was moved step by step from the center of the hot zone to the inlet of mist in the range of 0~50 mm. It was confirmed that the average thickness increased to 292 nm (D1), 521 nm (D2), and 580 nm (D3) as the position of the susceptor moved away from the center of the hot zone region. The thickness of the lower region of the substrate is increased compared to the upper region. The surface roughness of the lower region of the substrate also increased because the nucleation density increased due to the increase in the lifetime of the mist droplets and the increased mist density. Therefore, thin film growth of β-Ga₂O₃ in mist-CVD is performed by appropriately adjusting the position of the susceptor (or substrate) in consideration of the mist velocity, evaporation amount, and temperature difference with the substrate, thereby determining the crystallinity of the thin film, the thickness distribution, and the thickness of the thin film. Therefore, these results can provide insights for optimizing the mist-CVD process and producing high-quality β-Ga₂O₃ thin films for various optical and electronic applications.

• Membrane and Water Treatment
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• 제14권3호
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• pp.129-140
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• 2023

The appropriate injection of H₂O₂ is essential to produce hydroxyl radicals (OH·) by mixing H₂O₂ quickly and exposing the resulting H₂O₂ solution to UV irradiation. This study focused on evaluating mixing device of H₂O₂ as a design factor of UV/H₂O₂ AOP pilot plant using a surface water. The experimental investigation involved both experimental and model-based analyses to evaluate the mixing effect of different devices available for the H₂O₂ injection of a tubular hollow pipe, elliptical type of inline mixer, and nozzle-type injection mixer. Computational fluid dynamics analysis was employed to model and simulate the mixing devices. The results showed that the elliptical type of inline mixer showed the highest uniformity of 95%, followed by the nozzle mixer with 83%, and the hollow pipe with only 18%, after passing through each mixing device. These results indicated that the elliptical type of inline mixer was the most effective in mixing H₂O₂ in a bulk. Regarding the pressure drops between the inlet and outlet of pipe, the elliptical-type inline mixer exhibited the highest pressure drop of 15.8 kPa, which was unfavorable for operation. On the other hand, the nozzle mixer and hollow pipe showed similar pressure drops of 0.4 kPa and 0.3 kPa, respectively. Experimental study showed that the elliptical type of inline and nozzle-type injection mixers worked well for low concentration (less than 5mg/L) of H₂O₂ injection within 10% of the input value, indicating that both mixers were appropriate for required H₂O₂ concentration and mixing intensity of UV/ H₂O₂ AOP process. Additionally, the elliptical-type inline mixer proved to be more stable than the nozzle-type injection mixer when dealing with highly concentrated pollutants entering the UV/H₂O₂ AOP process. It is recommended to use a suitable mixing device to meet the desired range of H₂O₂ concentration in AOP process.

• 청정기술
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• 제16권1호
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• pp.39-45
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• 2010

본 연구에서는 국내 우리텍사의 PVDF계 중공사 막을 4 bundle 씩 묶어 모듈을 제작하였으며, 처리용량은 10 ton/day로 설정하여 반응조 내 부유고형물(suspended solid; SS) 의 농도구배가 없도록 하부로부터 간헐 폭기하는 방식을 선택하여 부산 수영하수처리장에 pilot plant를 설치하였다. Pilot plant는 정상 운전을 위하여 하수처리장의 폭기조로부터 유입된 mixed liquor suspended solid (MLSS) 1,000 ppm 정도의 원수를 시험 여과하고, 세척수로 2회 세척, 10% 에탄올 용액으로 1회 세척, 그리고 NaOCl 5% 용액으로 1회 세척 과정을 거치고 마지막으로 세척수로 최종 세척한 후 운전하였다. 결과적으로, 화학세정 후 membrane bioreactor (MBR) 내의 잔류수를 원수로 운전한 결과 SS 제거효율이 99.9% 이상을 보이고 있는 결과와 폭기조 유입수를 원수로 운전하여, 여과 수량은 초기 조건에 비해 16% 감소, suction pressure 는 30% 상승하고 있음을 확인한 결과를 연속 운전 조건으로 설정하였다. 연속 운전한 결과, 유입수 mixed liquor suspended solid (MLSS)가 1,900 mg/L의 조건에서 SS 제거 효율은 99.99% 이었으며 여과수량은 $42{\sim}52L/m^2$ h, suction pressure가 16~20 cmHg로 안정 상태로 운전되고 있음을 확인하였다. 다만, 여과수 저장조의 유출구와 유입구에서의 SS 제거 효율에 영향을 미치는 조류의 발생 억제에 관한 방법이 재고되어 여과수의 재이용 범위를 설정할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권7호
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• pp.93-106
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• 2010

현장 열응답 시험을 통해 지중 유효 열전도도를 산출하여 각 보어홀의 성능을 비교하기 위해 강원도 원주 현장에 6개의 보어홀을 시험 시공하였다. 6개의 보어홀은 그라우트 종류와 첨가재 종류, 지중열교환기 파이프 단면에 따른 영향을 검토하도록 시공되었다. 그라우트 재료는 벤토나이트와 시멘트를 사용하였으며 첨가재는 천연규사와 흑연, 파이프 단면은 기존 U-tube 파이프 단면과 유입과 유출 파이프 사이에 파이프를 추가로 삽입한 새로운 3공형 파이프 단면을 적용하였다. 현장 열응답 시험으로 산정한 지중 유효 열전도도 결과는 시멘트 그라우트로 시공한 보어홀의 경우가 벤토나이트 그라우트로 시공한 경우에 비해 전열 성능이 향상됨을 보였으며 흑연을 추가로 사용한 경우가 천연규사만 사용한 경우보다 높은 효율을 보였다. 또한, 유입과 유출 파이프 사이에 물을 채워 부분적 단열 구간을 형성한 새로운 3공형 파이프 단면의 경우가 기존 U-tube 파이프 단면에 비해 높은 효율을 보였다. 가상 건물에 대한 지중열교환기 설계를 수행하여 지중열교환기 시공비를 비교한 결과, 시멘트 그라우트에 첨가재로 천연규사와 흑연을 함께 사용한 경우가 벤토나이트 그라우트에 첨가재로 천연규사를 사용한 기존의 시공방법 보다 낮은 시공비로 설계가 가능하였다. 마지막으로 본 현장 열응답 시험결과를 바탕으로 일련의 경제성 분석을 통하여 새로이 제시된 첨가제와 3공형 파이프 단면의 적용성을 평가하였다.