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

• 지질공학
• /
• 제26권1호
• /
• pp.117-128
• /
• 2016

시멘트(KS-1 보통 포틀랜드와, Class G)을 이용하여, 시멘트-초임계CO₂ 반응실험과 반응 전/후 시료의 절대투수율 및 강도를 측정하였다. 시멘트 시료는 W/S (Water/Solid)와 fly ash 첨가량을 조절하여 제작하였다. 반응 전 시료의 투수율은 0.009~0.025 mD, 초임계CO₂와 100일간 반응 한 시료의 투수율은 0.11~0.29 mD의 범위로 각각 측정되었다. 반응 후 시료의 투수율이 높게 측정된 이유는, 반응 시료들이 겪은 응력해방으로 인해 균열이 발생하였기 때문이다. 그러나 측정된 투수율은 대부분의 시료에서 API가 추천하는 최대허용 투수율(=0.2 mD)보다 낮다. 초임CO₂에 의한 시멘트 변질은 시료 전체가 아닌 시료의 가장자리에서 일정 두께로 시료의 내부로 발생하였다. 반응영역의 비커스 경도 값이 비반응영역의 것보다 훨씬 높게 측정되었다. 또한 대부분의 시료에서 반응영역 내에서 경도값이 증가한 후 감소하는 현상이 관찰 되었다. 경도값의 증가는 탄산화로 인한 밀도증가, 공극률 감소, 그리고 경도값 감소는 낮은 강도를 갖는 비정질 규산염수화물의 생성이 원인이다.

• 자원환경지질
• /
• 제50권4호
• /
• pp.303-311
• /
• 2017

본 연구에서는 국내 $CO_2$ 지중저장 후보지인 장기분지에서 덮개암층으로 대표되는 이암과 응회암 코아에 대하여, 초임계이산화탄소(supercritical $CO_2$; $scCO_2$) 초기 주입압력을 측정하고 90일 동안 지화학 반응 실험 결과에 근거하여 두 암석의 $scCO_2$ 차폐능(sealing capacity)을 평가하였다. 장기분지 $CO_2$ 주입 예정부지 주변에서 수행한 대심도시추코아 중 깊이 800 m 이상 되는 이암과 응회암 코아를 대상으로 $scCO_2$ 초기 주입압력을 측정하였다. 스테인레스 강철로 제작한 고압셀(100 mL 용량)을 이용하여 지중저장 조건(100 bar, $50^{\circ}C$)에서 $scCO_2$-지하수-암석 반응을 실시하여 반응 전/후 광물 변화를 관찰하여 덮개암의 지화학적 안정성을 평가하였다. 덮개암에 대한 초기 $scCO_2$ 주입압력을 측정하기 위하여 원통형 스테인레스강철 고압셀 내부에 암석 코아를 고정시키고, 코아 상부와 하부의 압력 차이(100 - 300 bar)를 이용하여 증류수로 포화시킨 후, 고압셀 외부에 부착된 압력계를 이용하여 코아 내에 포화된 공극수압을 100 bar로 유지시켰다. 지중저장 현장에서 덮개암 내부로 $scCO_2$가 이동하는 경계조건을 모사하기 위하여 고압셀 출구를 $scCO_2$와 증류수로 채워진 대형 고압탱크(5 L 용량; 100 bar, $50^{\circ}C$ 유지)에 연결시켜, 고압셀에 고정된 암석 코아 공극 내로 침투하는 경우 지중저장 조건 하에서 일정량의 $scCO_2$가 코아를 통과할 수 있도록 하였다. 셀 입구에서는 코아의 공극수압인 100 bar보다 높게 유지시켜 $scCO_2$를 주입하되, 주입이 지속적으로 진행되기 시작하는 최소 주입압력($100bar+{\Delta}p$)을 암석에 대한 주입압력으로 측정하였다. 90일 반응 후 응회암과 이암의 큰 광물학적 변화는 없는 것으로 나타나 두 암석 모두 $scCO_2$ 주입 시 지화학적으로 안정한 것으로 나타났다. 응회암의 경우 공극수압과 $scCO_2$ 주입압력 차이(${\Delta}p$)가 15 bar에서 $scCO_2$의 내부 침투가 시작되어 20 bar 이후부터는 지속적인 $scCO_2$ 주입이 이루어졌다. 이암의 경우에는 ${\Delta}p$를 150 bar까지 증가시켜도 $scCO_2$가 주입되지 않아 응회암보다 $scCO_2$ 차폐효과가 약 10 배 높은 것으로 나타나, 장기분지에 $CO_2$ 주입 시 응회암보다는 이암층이 덮개암 역할을 할 것으로 판단되었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제16권5호
• /
• pp.660-667
• /
• 2016

원자력발전 등에 기인한 방사성 오염물질들은 대부분 제염과정을 통하여 방사능과 그 부피를 줄이는데, 물을 주로 사용하는 기존의 방사성 물질 제염방법은 많은 양의 2차 폐기물을 발생시킨다. 본 연구에서는 용매로 이산화탄소의 특성을 이용하여 폐기물 저감에 효과적인 제염 방법을 적용해보았다. 이를 위해 본 연구에서는 우선 원자력 오염물질의 제염 대상을 금속 이온, 금속과 금속산화물로 분류하여 두 가지 방법을 적용하였다. 전자의 경우 계면활성제 킬레이트법을 이용하여 제염하였다. 제염대상 핵종으로는 Sr, Co, Nb, Zr을 선정하였다. Sr과 Co는 각각 핵분열 생성물과 방사화 부식 생성물의 대표 핵종이고 Nb과 Zr은 오염된 방호복에서 가장 많은 방사능을 차지하는 핵종이다. Static Extraction을 통하여 Sr은 최고 97%, Nb과 Co, Zr은 각각 79%, 73%, 64%의 추출율을 얻었다.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제38권4호
• /
• pp.423-429
• /
• 2009

본 연구는 선행연구에서 적송잎 열수추출물의 항산화 활성이 높았으며 아임계 추출물 중에 항산화 활성이 높은 proanthocyanidin 함량이 높은 것으로 나타났으므로, 이러한 in vitro 실험의 결과를 in vivo 실험을 통하여 입증하고자 하였다. 적송잎의 열수추출물과 아임계 추출물이 콜레스테롤 식이를 투여한 흰쥐의 체내 항산화능에 미치는 영향을 검토하기 위하여 혈청 중의 AST, ALT, ALP 및 간장중의 항산화 효소인 SOD, CAT, GPx의 활성을 측정하였다. 체중 증가량은 콜레스테롤 식이를 투여한 CHOL군이 일반 대조식이군인 CON군보다 유의적으로 증가하는 결과가 나타났다. 콜레스테롤 식이 투여 시 식이섭취량은 일반식이군에 비하여 감소하였으나 식이효율은 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 적송잎 추출물을 투여하였을 경우 체중증가량은 감소하였으나 유의차가 없었으므로 적송잎 추출물이 콜레스테롤 식이로 인한 체중증가에는 별다른 영향을 주지 않는것으로 나타났다. 혈청 중의 ALT 및 AST 활성은 콜레스테롤 식이를 투여한 CHOL군이 CON군에 비하여 활성이 증가되었으나 적송잎 추출물의 투여로 인하여 감소하는 경향을 타나내었다. 특히 열수 추출물보다 아임계 추출물에서 AST의 활성은 유의적으로 낮게 나타났으며, ALT는 유의성은 없었으나 CHOL군보다 활성이 낮게 나타났다. 간 조직 중의 항산화 효소 결과에서 SOD 유사활성은 CHOL군에서 대조군에 비해 유의적으로 감소하였으나 적송잎 아임계추출물 투여에 의해 증가하는 결과가 나타났다. GPx활성은 CON군에 비해 CHOL군에서 유의적으로 감소하였으나 적송잎 추출물 투여에 의해 CHOL군에 비해 현저하게 높은 결과로 나타나, 콜레스테롤식이 투여로 인한 효소활성 저하가 적송잎에 의해 회복됨을 알 수 있었다. 이상의 결과, 고콜레스테롤 유발 흰쥐에게 적송잎 추출물의 급여는 체내 항산화효소의 활성에 영향을 미치는 것으로 나타나 적송잎 추출물이 체내 항산화능 개선에 효과가 있을 것으로 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제41권5호
• /
• pp.677-690
• /
• 2009

A previous study demonstrated that the two-row fuel assembly has much more favorable neutron-physical and thermal-hydraulic behavior than the conventional one-row fuel assemblies. Based on the newly developed two-row fuel assembly, an SCWR core is proposed and analyzed. The performance of the proposed core is investigated with 3-D coupled neutron-physical and thermal-hydraulic calculations. During the coupling procedure, the thermal-hydraulic behavior is analyzed using a sub-channel analysis code and the neutron-physical performance is computed with a 3-D diffusion code. This paper presents the main results achieved thus far related to the distribution of some neutronic and thermal-hydraulic parameters. It shows that with adjustment of the coolant and moderator mass flow in different assemblies, promising neutron-physical and thermal-hydraulic behavior of the SCWR core is achieved. A sensitivity study of the heat transfer correlation is also performed. Since the pin power in fuel assemblies can be non-uniform, a sub-channel analysis is necessary in order to investigate the detailed distribution of thermal-hydraulic parameters in the hottest fuel assembly. The sub-channel analysis is performed based on the bundle averaged parameters obtained with the core analysis. With the sub-channel analysis approach, more precise evaluation of the hot channel factor and maximum cladding surface temperature can be achieved. The difference in the results obtained with both the sub-channel analysis and the fuel assembly homogenized method confirms the importance of the sub-channel analysis.

• 청정기술
• /
• 제24권4호
• /
• pp.275-279
• /
• 2018

본 연구에서는 물과 이산화탄소의 상호 용해력을 높이기 위한 방법의 하나로, 계면활성제를 이용하여 물과 이산화탄소의 마이크로에멀션 형성하는 조건을 관찰하였다. 물과 이산화탄소의 마이크로에멀션을 형성시키기 위하여 계면활성제 2,2,3,3,3-Pentafluoro-1-propanol를 첨가하였다. 초임계 이산화탄소에 물과 계면활성제인 2,2,3,3,3-Pentafluoro-1-propanol 일정량을 첨가하여 이에 따른 마이크로에멀션의 구름점(cloud point) 변화와 경향을 살펴보았다. 계면활성제+이산화탄소 계의 경우 상전이 조건은 313.2 ~ 353.2 K 온도범위에서 8.35 ~ 12.69 MPa이였으며, 물+계면활성제+이산화탄소 계의 경우 온도범위 318.2 ~ 338.2 K에서 7.83 ~ 17.28 MPa에 이르는 압력 범위에서 구름점를 보였다.

• Advances in environmental research
• /
• 제9권3호
• /
• pp.191-214
• /
• 2020

The rise in population and industrialization accounts for the generation of a huge amount of wastewaters. The treatment of this wastewater is obligatory to safeguard the environment and various life forms. Conventional methods for high strength wastewater treatment coming out to be ineffective. Advanced oxidation processes (AOPs) for such wastewater treatment proved to be very effective particularly for the removal of various refractory compounds present in the wastewater. Ozone based AOPs with its high oxidizing power and excellent disinfectant properties is considered to be an attractive choice for the elimination of a large spectrum of refractory compounds. Furthermore, it enhances the biodegradability of wastewaters after treatment which favors subsequent biological treatments. In this review, a detailed overview of the AOPs (like the Fenton process, photocatalysis, Electrochemical oxidation, wet air oxidation, and Supercritical water oxidation process) has been discussed explicitly focusing on ozone-based AOPs (like O₃, O₃/H₂O₂, O₃/UV, Ozone/Activated carbon process, Ozone/Ultrasound process, O₃/UV/H₂O₂ process). This review also comprises the involved mechanisms and applications of various ozone-based AOPs for effective municipal/industrial wastewaters and landfill leachate treatment. Process limitations and rough economical analysis were also introduced. The conclusive remarks with future research directions also underlined. It was found that ozonation in combination with other effective AOPs and biological methods enhances treatment efficacies. This review will serve as a reference document for the researchers working in the AOPs field particularly focusing on ozone-based AOPs for wastewater treatment and management systems.

• 생명과학회지
• /
• 제18권7호
• /
• pp.992-998
• /
• 2008

본 연구에서는 기능성 솔잎추출제품 제조를 위한 보다 효율적인 추출공정 확립을 위하여 두 가지 추출법을 조합한 추출법에 의해 얻어진 솔잎 추출물들의 proanthocyanidin 성분, 총 polyphenolic 함량 및 이들을 항산화 활성을 측정하였고 기존의 단독 추출법에 의한 추출물들과의 비교를 행하였다. 아임계 열수추출 침전물(SSHP)과 아임계 열수추출 상층액(SSHS)의 총 폴리페놀성 성분의 농도는 각각 225.4 및 116.6mg/g으로 타 추출물들에 비하여 높은 농도를 보였으며, proanthocyanidin농도 또한 각각 9.9 and 3.6 mg/g으로 비교적 높게 나타났다. 또한, 적송잎 추출물에 포함된 총 폴리폐놀성 성분에 대한 proanthocyanidin의 함량을 계산한 결과, 아임계 열수추출 침전물(SSHP) 및 아임계 열수추출 상층액(SSHS)의 경우 각각 4.3%와 3.9%로 열수 추출물(3.6%)보다 높은 proanthocyanidin 함량을 보였다. DPPH radical scavenging으로 아임계 열수추출 침전물(SSHP) 및 아임계 열수추출 상층액(SSHS)의 항산화 활성($IC_{50}$)을 측정한 결과 각각 41.5 및 $50.7\;{\mu}g/m$로 타 추출물들에 비하여 높은 활성을 나타냈다. 또한, tiocyanate법과 TBA법으로 측정한 linolic acid system에 의한 항산화 활성의 경우도 아임계 열수추출 상층액(SSHS)과 아임계 열수추출 침전물(SSHP)에서 높은 활성이 나타났다. 결론적으로, 두 가지 추출법을 조합한 추출물인 아임계 열수추출 상층액(SSHS)과 아임계 열수추출 침전물(SSHP)은 단독 추출법에 의한 추출물들 보다 높은 항산화 활성을 보여준다는 사실을 확인할 수 있었고, 이러한 추출공정은 식품소재로부터 기능성 성분을 보다 효과적으로 추출할 수 있는 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권11호
• /
• pp.63-70
• /
• 2023

지구 온난화를 유발하는 대기 중 이산화탄소 저감을 위한 해결책으로써 이산화탄소 지중 저장공법이 관심받고 있다. 지중에 이산화탄소를 저장하기 위한 방법으로는 대수층 또는 고갈된 원유층 주입 및 이산화탄소 주입을 통한 원유 회수 증진 등이 있다. 이중 대수층은 다른 저장층에 비해 큰 저장 용량을 가짐으로써, 활용성이 가장 높은 것으로 알려져 있다. 하지만, 제한된 저장 공간에 최대한의 저장 효율을 달성하기 위한 기술이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 비이온성 및 음이온성 계면활성제를 활용하여 이산화탄소의 저장 효율 향상 기술을 개발하고자 한다. 저장 효율 평가는 유체의 흐름 관찰이 가능한 마이크로모델을 활용하여 수행하였다. 이에 따른 실험 결과, 비이온성 및 음이온성 계면활성제 활용 시 순수한 물인 경우보다 가장 낮은 주입 유량에서 저장 효율은 최소 40% 이상의 향상을 보였다. 하지만, 본 연구에서 활용한 계면활성제의 이온성 및 농도에 따른 유의미한 저장 효율 변화는 도출되지 않았다. 이러한 결과는 향후 이산화탄소 지중 저장을 위한 계면활성제의 선택 및 농도 결정에 활용될 것으로 기대된다.