• 제목/요약/키워드: 고팽창

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벤토나이트 완충재에서의 기체 팽창 흐름 수치 모델링: DECOVALEX-2019 Task A (Numerical Modelling for the Dilation Flow of Gas in a Bentonite Buffer Material: DECOVALEX-2019 Task A)

  • 이재원;이창수;김건영
    • 터널과지하공간
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    • 제30권4호
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    • pp.382-393
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    • 2020
  • 고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그 성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

황산염의 침해를 받는 고강도 콘크리트의 강도특성과 물성변화 (Strength Characteristics on High Strength Concrete against Sulfate Attack)

  • 박영식;서진국;이재훈;신영식
    • 콘크리트학회지
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    • 제10권5호
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    • pp.117-128
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    • 1998
  • 화학적으로 유해한 환경에 놓인 콘크리트 구조물은 필연적으로 그 기능이 악화되므로 혼화재를 포함한 고강도 콘크리트 또는 혼화재 그 자체가 화학물질에 오염된 환경하에서 어떤 변화를 일으키는가에 대한 연구의 필요성이 점점 증대되고 있다. 따라서 본 논문에서는 건설현장에서 가장 흔히 사용되는 보통강도 콘크리트와 실리카-흄을 포함한 포틀랜드시멘트 경화체인 고강도 콘크리트가 황산염의 침해를 받는 경우에 일어나는 강도특성과 물성변화를 조사하기 위하여 담수와 함께 황산나트륨, 황산마근네슘, 황산나트륨과 황산마그네슘의 혼합용액 등 여러종류의 황산염 용액에 실리카-흄을 사용한 고강도 콘크리트, 낮은 물-시멘트 비의 고강도 콘크리트, 보통강도의 콘크리트 등의 시험체들을 270일간 침지시켜 침지시간에 따른 압축강도 변화와 실리카-흄의 첨가량에 따른 압축강도 변화, 그리고 실리카-흄의 첨가량에 따른 선형팽창량 및 중량변화등에 관한 실험을 수행하였다. 이에 대한 실험결과를 토대로 실리카-흄을 사용한 고강도 콘크리트에 황산염이 미치는 영향을 분석하여 고강도 콘크리트의 실용성을 극대화하기 위한 방안에 대하여 고찰해보았다. 그 결과 실리카-흄을 포함한 고강도 콘크리트는 황산나트륨의 침해에 대해서는 강한 저항성을 나타내지만 황산마그네슘에 대해서는 심각한 침해를 일으키는 것으로 나타났으므로 황산마그네슘에 노출될 우려가 있는 콘크리트 구조물에 고강도를 발현하기 위하여 실리카-흄을 사용하는 것은 구조적으로 큰 문제가 발생할 것으로 사료된다.

저온 비등 팽창유체와 고점성 유체마개를 이용한 고출력 저전력형 마이크로 분사기 (High-impulse, Low-Power Microthruster using Liquid Propellant with High-Viscosity Fluid Plug)

  • 김상욱;강태구;조영호
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제26권6호
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    • pp.868-874
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    • 2002
  • A high-impulse, low-power, digital microthruster has been developed using low-boiling-temperature liquid propellant with high-viscosity fluid plug. The viscous fiction force of the fluid plug increases the blast pressure and the low-boiling-temperature liquid propellant is intended to reduce input power consumption. The three-layer microthruster has been fabricated by surface micromachining as well as bulk micromachining in the size of 7$\times$13$\times$1.5㎣. A digital output impulse bit of 6.4$\times$10$^{-8}$ Nsec has been obtained from the fabricated microthruster using perfluoro normal hexane (FC72) propellant and oil plug, resulting in about ten times increase of the impulse bit using one hundredth electrical input energy compared to the conventional multiple-shot microthruster.

흡입공기량 및 유호압축비 보상시 흡입밸브닫힘시기 변화에 의한 고팽창효과 (A High Expansion Effects of Atkinson Cycle by adopting Variable Intake Valve Closing Timing with Compensated Intake Air-mass and Effective Compression Ratio.)

  • 정양주;김윤영;이종태
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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    • pp.1698-1703
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    • 2004
  • To understand the high expansion effects by adopting intake closing time in the cases of compensating intake air-mass and effective compression ratio simultaneously, fundamental study was carried out by using RICEM realizing Atkinson cycle. Intake air-mass and effective compression ratio were compensated by increasing supercharged pressure and geometric compression ratio. The results showed that the increasing rates of expansion ratio and expansion-compression ratio were increased by compensating both a intake air-mass and effective compression ratio the same tendencies were obtained with the increases of compression ratio and cut off ratio It was also found that LIVC has more advantages in expansion ratio and effective work than those of EIVC under above conditions.

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특집:에너지플랜트 및 핵심기자재 기술 - 가스액화플랜트기술

  • 홍용주;고준석;김효봉;박성제
    • 기계와재료
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    • 제24권1호
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    • pp.26-35
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    • 2012
  • 가스액화플랜트는 질소, 산소, 헬륨 등 고순도의 가스를 효율적으로 저장 및 운송을 위해 가스를 액체로 변환하는 플랜트로, 대표적인 플랜트로는 질소, 산소, 아르곤 등의 가스를 생산하는 공기분리플랜트, 헬륨액화플랜트, 수소액화플랜트, 천연가스액화플랜트 등이 있다. 질소, 산소, 수소 등의 가스는 산업의 전반적인 분야에서 널리 사용되고 있으며, 국내의 경우 철강, 반도체, 디스플레이제조산업 등 가스 다소비 분야의 비약적인 발전에 따라 급격하게 수요가 증가하고 있는 상황이다. 대용량의 가스액화플랜트는 원료로부터 불순물을 제거하고, 팽창 또는 열교환 과정을 통해 가스를 액체로 변환하는 극저온기술로 주로 구성되며, 이와 같은 과정은 압축기, 열교환기, 증류탑, 팽창터빈, 콜드박스 등의 구성요소에 의해 구현된다. 따라서 가스액화플랜트에서 효율적인 극저온의 생성 및 유지는 플랜트의 경제성 제고를 위해 핵심적인 요소이다.

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방재기술 - 수성막 형성 FOAM (AFFF)

  • 한국화재보험협회
    • 방재와보험
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    • 통권36호
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    • pp.31-33
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    • 1988
  • 1960년대까지는 저팽창단백포가 유류화재의 진압에 주로 사용되었으니 불소화합물 계면활성제로부터 유출된 합성 AFFF를 개발하면서 해수로도 이의 사용이 가능하고 지역 및 유출화재 예방에서 AFFF 특유의 초기진압효과 및 대형화재를 방지한다는 장점 때문에 널리 사용되고 있으며, 석유화학산업의 저장탱크지역 및 공정지역에서 AFFF와 FPF가 주로 사용되며 부두시설(Oilrig, Marine Tanker, 해상 / 해변터미널)에는 AFFF의 사용이 지배적이다. 현재 사용되고 있는 foam으로는 단백포(Protein: PF), 불화단백포(Fluoroprotein: FPF), 막형성 불화단백포(Film Forming Fluoroprotein Foam: FFFP), 고팽창폼(High Expansion Foam), 수성막 형성폼(Aqueous Film Foaming Foam: AFFF), 알콜폼(Alcohol Resistant Foam: ATD) 등이 있으니 본고에서는 AFFF 중심으로 소개한다.

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증용량 송전선 강심용 저열팽창 Fe-Ni-Co 합금에 있어서 용체화처리 영향 (Effect of Heat-treatment in Low Thermal Expansion Coefficient Fe-Ni-Co alloy for Core Material of Increased Capacity Transmission Line)

  • 김봉서;유경재;김병걸;이희웅
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.950-952
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    • 2000
  • Considering the effective distribution coefficient of Ni in Fe-Ni-Co invar alloy containing a little amount of carbon, we investigated on the thermal expansion coefficient(${\alpha}$). Fe-Ni-Co invar alloy had a large thermal expansion coefficient in as-casted compared with solution treated. The thermal expansion coefficient of Fe-Ni-Co alloy increased with the carbon content in both state of as-casted and solution treated. The effective distribution coefficient(Ke$\^$Ni/) of Ni was smaller than unity in alloy of not containing carbon, but is way larger than unity in alloy of containing carbon. It was considered that the homogeneity of Ni in primary austenite affected thermal expansion coefficient.

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수직 평판 위에서 과소팽창 제트의 충돌

  • 이택상;신완순;이정민;박종호;김윤곤
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
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    • pp.17-17
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    • 1999
  • 충돌제트는 산업, 항공우주, 군사 분야 등 공학적으로 많은 분야에서 응용되고 있다. 산업분야에서 충돌제트는 설치가 간단하고 형태가 단순하면서도 열 및 물질 전달효과가 상당히 크기 때문에 고효율의 열전달 효과를 얻을 수 있다는 점에서 광범위하게 응용된다. 예를 들면 물체 표면의 부분냉각은 고온 금형의 급속 냉각, 가스터빈 깃의 냉각, 전자부품의 냉각 등에 이용되며 부분 가열에서는 제철, 제지 및 유리공업, 금형의 풀림 등에 폭 넓게 적용된다. 항공우주, 군사분야에서는 수직/단거리 이·착륙기(V/STOL)의 발진, 미사일 발사시스템, 다단 로켓의 분리, 우주공간에서의 도킹, 화염 편향기 등에 적용이 되며 대부분 평판이나 특수한 판의 형상에 과소 팽창제트가 충돌할 때 발생하는 현상에 대한 것이다.

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플라즈마 풍동의 초음속 마하 디스크 특성 (Supersonic Mach Disk Characteristics in a Plasma Wind Tunnel)

  • ;오필용;최성만
    • 한국추진공학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.61-70
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    • 2019
  • 0.4 MW 급 고 엔탈피 초음속 아크 가열 플라즈마 풍동에서 발생된 팽창 유동에 대한 기초연구를 실험적으로 완료하였다. 노즐 출구로부터의 마하 디스크의 직경과 위치는 전체 압력비가 200에서 30까지 측정되었다. 마하 디스크 직경과 위치에 대한 경험적인 상관관계는 실험결과와 매우 일치하는 결과를 얻었다.

이젝터를 적용한 팽창기체 흡입 냉동시스템의 성능향상 해석 연구 (Theoretical study on the performance improvement of refrigeration system installed with ejector entraining expansion gases after expansion process)

  • 윤상국
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제38권7호
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    • pp.828-833
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    • 2014
  • 본 연구는 이젝터 팽창기를 적용한 냉동기에서 팽창한 냉매가 액기분리기에 포집된 후, 이 중 포화기체의 일부는 이젝터로 재흡입되고, 포화액체는 증발기에 유입되어 증발된 후 액기분리기의 잔여 기체와 혼합되어 압축되는 공정을 고안하여 특성을 해석하였다. 본 공정의 특성은 이젝터에서 등엔트로피 팽창 후 액체량의 증가로 냉동능력이 증가하고, 압축기에 유입되는 기체의 압력이 상승하게 되어 압축일이 감소함으로써 효율이 증가하게 된다. 냉매 R134a를 적용하는 냉장고 시스템과 본 고안 시스템을 비교한 결과, 이젝터에서 압력이 65% 저하될 때 COP는 27.8%가 증가된 최대값이 되었다. 다른 냉매의 경우 R401A가 75% 압력강하에서 40.1%의 COP 증가를 보였다. 이젝터의 디퓨져에서의 압력 상승율이 20%~60%까지 변화될 때, COP 증가율은 2.6%~3%로 영향이 매우 적었다.