• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.8-13
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• 2018

질소산화물은 최근에 초미세먼지 발생에 많은 영향을 주고 있어서 대기환경 개선 측면에서 사회적으로도 크게 관심이 되고 있다. 질소산화물은 주로 화력발전 등의 연소기기에서 고온의 연소가스 분위기에서 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 발생한다. 이에 대한 저감 방법으로 원통형 버너에 코안다 노즐을 이용한 배관으로 배기가스를 재순환하는 연소에 대한 연구가 최근에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 원통형 버너의 연소가스 출구의 위치를 오른쪽으로 하는 버너(Case 1 버너), 양쪽을 출구로 하는 버너(Case 2 버너), 왼쪽을 출구로 하는 버너(Case 3 버너) 형상에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 연소 유동의 압력, 유선, 온도, 연소 반응 속도와 질소산화물의 분포 특성을 비교 분석하였다. 연소반응은 Case 1과 Case 2버너는 연소가스 재순환 유입구가 있는 오른쪽 방향으로 일어나고 Case 3 버너는 혼합가스 유입구 부근에서 일어나고 있었다. 출구에서의 온도는 Case 2버너가 양쪽으로 배출되면서 다른 버너 보다 약 $100^{\circ}C$ 정도 온도가 낮게 나타났으며 출구에서의 NOx 농도는 Case 1버너가 다른 형상 버너 보다 약 20배 크게 나타났다. 이로부터 NOx 저감을 위해서는 배기가스 재순환 버너의 출구는 양쪽으로 배출되게 하거나 연소가스 재순환 유입구 반대 방향으로 배출 되도록 하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.696-701
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• 2018

연소 반응 시 발생하는 질소산화물은 산성비와 미세먼지 발생에 많은 영향을 미치는 물질이다. 이에 대한 저감 방법으로 고비용의 탈질설비 대신 지연연소 등의 방법에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 연구들 중에 적은 양의 공기로 많은 양의 배기가스를 재순환 할 수 있는 코안다 노즐을 이용한 배기가스 재순환 연소에 대한 연구가 최근에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너의 양쪽 출구가 트인 형상에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 연소 유동의 압력, 유선, 온도, 연소 반응 속도와 질소산화물의 분포 특성을 살펴보았다. 배기가스를 재순환하여 연소용 공기와 혼합된 기체가 원통의 접선방향으로 유입되어 연료노즐 출구 부근에서 압력이 낮은 영역이 존재하고 이에 따라 원통 버너의 중심부근에는 버너의 가운데 부분으로 역류가 형성되며 가장자리 부분으로 배기가스가 배출되는 것을 확인하였다. 배기가스가 유입되는 부분이 버너의 오른쪽에 있어서 버너의 오른쪽으로 연소반응이 일어나며 상대적으로 온도분포와 NOx 분포가 높게 나타났다. 연소용 공기비를 1.0에서 1.8까지 변화하여 NOx 생성을 관찰한 결과, 공기비가 1.0에서 1.5까지는 평균 NOx 생성이 감소하다가 공기비가 1.8일 때 급격히 증가하는데 이는 NOx 생성 반응은 온도의 지수승에 비례하게 되는데 공기비가 1.5이상이 되면서 온도의 영향을 많이 받아서 NOx 생성 반응이 오른쪽 영역에서 급격히 증가하는 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.165-169
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• 2010

케로신과 액체산소를 사용하는 액체로켓엔진은 극저온 영역과 고온의 연소가스 영역이 공존하게 된다. 전기부품을 포함한 엔진의 각 부품의 원활한 작동을 위해서는 단열재가 적절하게 엔진에 적용되어야 한다. 본 연구에서는 이러한 액체로켓엔진의 단열재 적용방안에 대해 세단계로 나누어 고찰하였다. 첫 번째로 고온및 극저온 부품을 정의하고 영역의 온도장을 해석하는 것이다. 두 번째는 각 부품 간을 연결해주는 배관 등의 연결부품에 대한 열전달 해석을 수행한다. 세 번째로 이러한 열전달 해석을 근거로 단열기준을 설정하여 적절한 온도분포가 형성되도록 단열재를 선정하고 적용하는 것이다. 본 논문에서는 이러한 적용방안에 대한 해외사례를 고찰하고 각 단계별로 단열재 적용방안을 마련해 본다.

• 한국가스학회지
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• 제5권3호
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• pp.1-8
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• 2001

본 연구는 한국가스공사에서 운영중인 천연가스 공급관리소의 가스히터를 대상으로 겨울철 히터 가동 중단시, 가스히터 내부의 열전달 매체액 (Bath Water)이 빙점에 도달하는 시간을 계산하여 보수주기에 대한 결정 및 동파 취약 부위에 대한 영향을 판단하기 위해 가스히터의 체적을 고려한 비선형 3차원 전산모사를 수행하였다. 이용된 시뮬레이터는 미국 FLUENT사의 FLUENT V 5.0으로서 열유체 유동해석 범용 Code이다. 본 문제는 열전도에 관한 문제로 에너지 방정식을 푸는 방식으로 진행되지만 가스히터의 체적을 고려한 3차원 계산을 수행하기 위해 현장의 가스히터 형상 및 축적을 거의 유사하게 모델링하였고 표면에서 공기에 의한 대류 (Convection)문제와 단열재 사이의 전달 (Conduction)문제, 히터내부 액체의 자연대류 (Natural Convection) 그리고 배관을 통한 열손실의 문제를 고려한 복합적인 열전달 현상을 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제16권4호
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• pp.52-58
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• 2012

최근 대기환경규제의 강화로 화학공장에서 발생하는 폐가스를 소각 처리하는 경우가 증대되고 있다. 이러한 소각설비는 저장탱크 상부와 배관을 통해 연결되어 화염을 통하여 폐가스를 연소 소각시키기 때문에, 배관을 따라 화염이 역화될 경우에는 치명적인 사고로 연결될 수 있다. 본 연구는 아크릴산 제조공정의 소각시스템에서 발생한 중대산업사고에 대해 폭발의 3요소와 화염의 전파 원인을 분석하여 사고 예방대책 및 안전성 향상 방안을 다음과 같이 제시하였다. 첫째, 소각시스템의 송풍기를 재 가동하기 전에는 공기 또는 불활성 가스로 충분히 희석하여 폭발을 예방하여야 한다. 둘째, 폭굉으로 전이된 화염이 저장탱크로 전파되지 않도록 소각설비의 전단 및 저장탱크 상부에 폭굉용 화염방지기를 설치하는 것이 필요하다. 섯째, 폭연용 화염방지기를 그대로 사용할 경우에는 그 전단에 파열판을 설치하거나 저장탱크 상부와 소각설비의 배관을 후드식으로 연결하여 폭굉으로 전이된 화염을 저장탱크 밖으로 분출시켜야 한다. 마지막으로, 소각설비에 연결된 송풍기의 제어반(MCC)에 순간정전 보상장치인 시간지연계전기(TDR: time delay relay)등을 설치하여 순간정전 후에도 자동으로 재가동될 수 있도록 조치해야 한다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2017년 정기학술대회
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• pp.241-242
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• 2017

본 논문에서는 폐유리를 재활용하는 발포유리에 대한 기술 및 활용방법에 대한 고찰을 통해 국내에서 적용 가능한 폐유리 재활용기술에 대하여 검토하였다. 폐유리를 재활용한 발포유리는 폐유리를 분쇄한 유리 미분에 규산나트륨, 탄산칼슘, 그라파이트 등의 발포제를 첨가하여 형틀에 넣고 가열을 하면, 유리분말은 소결(sinter)상태가 되는 약 $800^{\circ}C$ 정도가 되면 녹기 시작하고, 발포제는 분해되어 $O_2$와의 반응에서 발생하는 $CO_2$ 가스에 의한 기포가 발생하여 발포유리가 형성되는 제조 방식이다. 이러한 발포유리 방식으로 제작된 판재 및 배관 형태의 불연재료는 건설 및 LGN선박용으로 널리 활용되고 있고, 인공경량 골재의 형태는 건설용 채움재 및 빗물 저류용, 정화용으로 활용되고 있다. 이러한 활용 방식은 국내에서도 충분히 적용 가능한 방식이며, 국내에서의 적용을 통해 폐기물 및 환경부하 저감 효과를 높일 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.366-366
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• 2011

냉중성자원은 하나로 반사체탱크에 위치한 수직공에 설치되어 노심에서 발생하는 열중성자를 감속재인 액체수소층을 통과시켜 냉중성자를 생산하는 설비로 수소가를 충전하고 있는 수소계통이 있으며, 21K의 극저온 액체수소/기체수소 2상(ttwo-phase)을 유지하기 위해 외부에서 유입되는 열침입을 최소화하기 위해 진공계통이 설치되어 있다. 진공계통은 수조내기기 집합체(In-Pool Assembly : IPA)의 액체수소 열사이펀, 감속재 용기 등의 냉중성자원 극저온 부풀들의 단열을 위하여 진공용기 내부진공도를 공정진공도 이하로 유지하기 위한 계통으로 고진공펌프, 진공배기탱크 및 저진공펌프의 조합으로 두 개의 진공펌프시스템과 진공박스, 배기수집탱크 및 밸브박스를 포함한 연결배관으로 설계되었다. 저진공펌프를 이용하여 대기압에서 고진공펌프 작동압력까지 도달한 후 고진공펌프를 가동하여 공정진공도 이하의 진공도를 확보하고, 고진공펌프로부터 배기되는 배출가스는 고진공펌프 후단에 설치된 진공배기탱크에 포집되며, 필요 시 저진공펌프레 의하여 배기수집탱크로 배출된다. 진공펌프시스템은 진공용기 내부의 압력이 공정진동고 이하로 유지되도록 연속적으로 가동되어 진공단열이 가능하다. 본 논문은 감속재인 수소를 액화상태로 유지하며, 공정진공도 이하로 충분히 유지되어 운전되는 진공계통의 특성을 원자로 운전 주기별로 소개하고자 한다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 추계학술발표회논문집(2)
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• pp.525-530
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• 1995

최적 열수력 전산 코드인 CATHARE2 Vl.3u 코드를 이용하여 영광 3/4호기 midloop 운전중 잔열제거(RHR) 기능 상실사고를 해석하였다. 본 연구의 주된 목적은 사고시 계통에서 발생하는 열수력 현상의 이해 향상 및 증기발생기 열제거 능력 평가에 있다. 사고 복구 절차 관점에서 노심 비등, 노출 시점 및 계통압력 등이 중요한 인자이다. 본 계산 수행시 사용한 가정은 다음과 같다. 가) 초기 계통 수위는 고온관 중간에 위치하며 그 윗 부분은 질소 가스로 차 있다. 나) 3/4 인치 크기의 방출 밸브가 원자로 용기 상부 및 가압기 상부에 각각 설치되어 있으며, RHR 흡입구에 수위지시계가 설치되어 있다. 다) 증기발생기의 이차측은 U-튜브가 잠기도록 물로 차있다. 라) 두 증기발생기의 대기 방출 밸브(ADV)는 항상 열려 있어 사고시 이차측 압력을 대기압으로 유지하기에 충분하다. 사고는 원자로 정지 2일 후 발생하였다고 가정한다. 이와 같은 조건하에서 사고시 주된 계통 열제거 수단은 증기발생기 U-튜브내의 응축 작용이며 이는 전체 열제거량의 94%로 나타났다. 노심 비등 시점온 사고후∼300초 이후이며, 계통압력은 10,800초 이후에 최고 압력인 0.25MPa에 도달한 후 그 값을 계속 유지하고 있다. RHR 배관에 연결된 수위지 시계를 통해 10,200초 이후부터 냉각수가 방출되었다. 2개의 방출밸브 및 수위지시계를 통하여 방출된 유량에 근거하여 원자로 용기 냉각재 수위가 고온관 바닦까지 낮아지는 시점을 계산하면 사고 약 6.4 시간 이후가 된다.

• 한국추진공학회지
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• 제27권1호
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• pp.49-57
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• 2023

자가증기 가압시스템은 저비용, 고신뢰도의 장점으로 차세대 재사용 발사체들의 추진기관에 널리 채택되고 있다. 자가증기 가압시스템은 구조가 간단하나 탱크 내부에서 일어나는 열과 물질의 전달과정에 대한 이해가 필요하다. 이러한 이유로 자가증기 가압시스템의 모사시험을 구상하였다. 모사시험설비는 해외 가압시험설비 사례와 전문가의 자문을 기반으로 구성하였는데, 실제 자가증기 가압시스템과 달리 추진제 탱크를 단열하여 외부환경에 의한 영향을 배제하고자 하였으며, 열과 물질 전달현상의 연구의 편의를 위하여 가압가스 공급라인과 추진제 배관을 분리하였다. 제작된 자가증기가압 모사시험설비를 이용하여 극저온 추진제에서 가압가스의 응축현상, 헬륨을 이용한 가압과 증발된 추진제를 이용한 자가증기가압의 효율성 비교, 그리고 자가증기의 온도에 따른 가압능력을 평가할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권9호
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• pp.25-32
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• 2020

지반의 하부에 설치되는 지하매설물은 중요한 토목구조물로서 상·하수도관, 지중전력선, 각종 통신선로, 도시가스관 등이 이에 해당한다. 이런 지중매설물들은 시공 시 집중강우, 차량하중 등과 같은 외부적인 요인에 의해서 위험에 노출될 수 있고 이로 인한 피해가 발생할 수 있어 적절한 뒤채움재의 선정과 시공이 중요하다. 현재 주로 사용하는 공법으로는 지하매설물 주변을 흙으로 메우고 다짐을 하는 방법이 사용되고 있는데 이는 매설관 하부의 다짐이 어렵고 다짐효율이 떨어져서 지하매설물의 안정성을 저감시키고 이로 인해 각종 파손이 발생한다. 또한 개착 시 원지반 교란에 따라 지반의 강도가 저하되고 시공 과정이 복잡하며 공기가 길어져 공사비가 증가하는 등의 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하는 방법 중 하나가 유동성 채움재를 활용하는 것이다. 유동성 채움재는 자기 수평능력, 자기다짐, 유동성, 인위적인 강도조절, 유지보수를 위한 재굴착이 가능한 저강도 발현 등의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 지하매설물을 설치한 후 되메움을 하는 재료로서 해양점토와 고화재 및 현장에서 발생하는 현장토를 활용한 유동성 채움재의 특성을 규명하기 위하여 일축압축강도 시험과 유동성 시험을 수행하였으며, 동결에 의한 강도 특성을 파악하기 위하여 동결융해시험을 수행하였고 채움재가 지중배관의 부식에 미치는 영향을 검토하기 위하여 전기비저항시험과 pH시험을 수행하였다.