• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.778-783
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• 1997

원자력 발전소에서의 중대사고시, 고온의 노심 용융물이 원자로 공동으로 떨어지면 노심용융물과 콘크리트간의 반응(MCCI)에 의한 여러가지 현상으로 인해 격납용기의 건전성을 위협할 수 있다. 본 연구에서는 국내 영광원전 3, 4호기에 사용된 공동구조물 콘크리트와 고온용융물간의 반응특성을 실험적으로 살펴보았다. 실험은 유도가열로를 이용한 1차원 장기침식을 모사하기 위한 MEK-S1 실험이다. 실험에서는 유도로의 전원부족으로 용융풀을 형성하지 못하여 장기침식에는 실패하였다. 하지만 약 150$0^{\circ}C$의 고온 SUS 304에 의한 콘크리트의 침식을 확인할 수 있었다. 실험후 분해한 콘크리트 반응시편의 단면은 침식으로 인해 매우 불규칙한 모양을 나타내었으며, 최대침식 깊이는 24mm로 나타났다. 실험중에 발생한 가스의 성분분석 결과에서 H$_2$, $CO_2$, CO 및 $O_2$, $N_2$등의 가스가 발생된 것을 알 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.14 no.4
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• pp.47-60
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• 2021

Recently, as the occurrence frequency of sudden floods due to climate variability increased, the damage of aging chuteway slabs of spillway are on the rise. Accordingly, a wide array of field survey, hydraulic experiment and numerical simulation have been conducted to find the cause of damage on chuteway slabs. However, these studies generally reviewed the flow characteristics and distribution of pressure on chuteway slabs. Therefore the derivation of damage on chuteway slabs was relatively insufficient in the literature. In this study, the cavitation erosion and hydraulic jacking were assumed to be the causes of damage on chuteway slabs, and the phenomena were reproduced using 3D numerical models, FLOW-3D and COMSOL Multiphysics. In addition, the cavitation index was calculated and the von Mises stress by uplift pressure distribution was compared with tensile and bending strength of concrete to evaluate the possibility of cavitation erosion and hydraulic jacking. As a result of numerical simulation on cavitation erosion and hydraulic jacking under various flow conditions with complete opening gate, the cavitation index in the downstream of spillway was less than 0.3, and the von Mises stress on concrete was 4.6 to 5.0 MPa. When von Mises stress was compared with tensile and bending strength of concrete, the fatigue failure caused by continuous pressure fluctuation occurred on chuteway slabs. Therefore, the cavitation erosion and hydraulic jacking caused by high speed flow were one of the main causes of damage to the chuteway slabs in spillway. However, this study has limitations in that the various shape conditions of damage(cavity and crack) and flow conditions were not considered and Fluid-Structure Interaction (FSI) was not simulated. If these limitations are supplemented and reviewed, it is expected to derive more efficient utilization of the maintenance plan on spillway in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.784-789
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• 1997

원자력 발전소에서의 중대사고시, 고온의 노심 용융물이 원자로 공동으로 떨어지면 노심용융물과 콘크리트간의 반응(MCCI)에 의한 여러가지 현상으로 인해 격납용기의 건전성을 위협할 수 있다 본 연구에서는 국내 원전에서의 MCCI 현상에 대한 실험과 해석결과를 살펴보았다. 실험은 영광원전 3,4호기 원자로 공동구조물의 콘크리트를 대상으로 thermite 20kg을 사용한 것이며 해석은 MELCOR 코드내의 MCCI 상세해석 모듈인 CORCON-MOD3를 이용하였다. 해석에 사용된 콘크리트의 화학성분과 열물성은 실험을 통하여 측정한 값을 사용하였으며 해석결과는 실험 결과와 비교하였다. 또한 GORCON 코드에서의 MCCI 현상의 해석시 용융물의 초기온도, 용융물의 질량, 콘크리트의 종류에 따른 예측결과들을 비교하였다. MCCI 현상의 해석시 콘크리트의 종류에 따른 가스발생량과 구성성분의 변화가 크게 나타남으로 콘크리트의 화학적 구성성분을 적합하게 입력하여야 한다. 콘크리트로의 종류에 따른 하부로의 열유속은 크게 차이가 없으나 침식율은 크게 차이가 나며 이는 콘크리트의 상변화 잠열의 차이에서 기인한 것이다. CORCON 코드는 실험에 비해 작은 침식율을 예측하고 있으며 콘크리트의 침식율은 용융물의 양에 비해 초기온도의 변화에 더 큰 영향을 받는 것으로 예측하고 있다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 2002.05a
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• pp.194.1-194
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• 2002

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.18 no.4
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• pp.35-57
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• 2011

Minor erosional forms in the bedrock river, like potholes, are not just research subject for the professional geomorphologis. In addition, these features attract general public and make them understand the social contribution and importance of geomorphologic research activities. In this paper, the studies on bedrock minor forms in Korea was reviewed. For further researches, some of major erosional processes and minor forms in bedrock rivers were discussed in detail. Cavitation, plucking, hydro-wedging, and abrasion by passing sediment particles are the major processes to create the longitudinal or transverse minor forms like pothole, furrows, flutes, and runnels. Especially the definition of furrows and runnels are explained to prevent the confusion with pothole, weathering pits and grooves. To make a progress in research on bedrock minor forms the quantitative relationship between the variables should be studied. New techniques for scientific estimation of erosion rates and exposure ages of bedrock surfaces should be used in this field.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.11a
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• pp.315-320
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• 1996

원자력 발전소에서의 중대사고시, 고온의 노심 용융물이 원자로 공동으로 떨어지면 노심용융물과 콘크리트간의 반응(MCCI)에 의한 여러가지 현상으로 인해 격납용기의 건전성을 위협할 수 있다. 본 연구에서는 노심 용융물의 모사체로 고온의 Thermite 20kg을 영광 원자력 발전소 3, 4호기에 사용된 콘크리트 시편에 부어 중대사고시 MCCI 현상을 모사하였다. 실험에서는 국내 콘크리트에서의 침식율, 가스 및 입자 발생률을 측정하였다. 실험에서 측정된 용융물의 최고 온도는 약 2230 $^{\circ}C$이고, 콘크리트 시편으로의 최대 하부 열유속은 초기에 약 1.1~1.3 MW/$m^2$로 나타났으며, 전체적인 콘크리트의 침식 깊이는 약 15mm 그리고 초기의 최대 침식율은 129 cm/hr로 나타났다. 향후에 이 실험 결과를 MELCOR 코드의 MCCI 해석 모듈인 CORCON-MOD3의 해석 결과와 비교할 예정이다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.48 no.1
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• pp.15-22
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• 2011

In this paper, cavitation patterns of model tests were compared with those of full-scale measurement for a propeller of crude oil carrier which was suffered from erosions on suction side of blade tip region. Cavitation tests were performed at design and ballast draft using model and full scale nominal wakes. A model ship and wire mesh method was used for the simulation of wake patterns of model nominal wakes. For the prediction of full-scale wake patterns, a RANS solver(Fluent 6.3) was used and wire mesh method was used for the simulation of the full scale wakes. Comparison results show that cavitation patterns using predicted full-scale wake patterns are closer to cavitation patterns of full-scale measurement at ballast draft condition. Also, cloud cavitations were observed on the position of eroded area at both full-scale measurement and cavitation tests using simulated full-scale wake patterns.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.46 no.6
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• pp.569-577
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• 2009

As the scale factor of model propellers utilized in cavitation test is about 40, it is difficult to find out practical countermeasures against the small area erosions on the blade tip region throughout model erosion tests. In this study, a partial propeller blade model was used for the observation of cavitation pattern for the eroded propeller. A partial propeller blade model was manufactured from 0.7R to tip with expanded profile and with adjustable device of angle of attack. Reynold's number of a partial propeller blade model is 7 times larger than that of a model propeller. Also, anti-singing edge and application of countermeasures to partial propeller blade model which produced in large scale can be more practical than a model propeller. For the observation of cavitation at high Reynold's number, high speed cavitation tunnel was used. To find out the most severe erosive blade position during a revolution, cavitation observation tests were carried out at 5 blade angle positions.

• Journal of Conservation Science
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• v.23
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• pp.67-72
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• 2008

This study was conducted to examineboth the type of wood decay and the degree of degradation for the waterlogged woods (Alnus spp. and Fraxinus spp., about 5,700~5,900 year old), which were excavated at Higokri, Pyungteak in the west-coastal region of Korea. The transmission electron microscope (TEM) observation indicated the degradations by soft rot and bacteria were common in both woods. Erosion bacteria attacked gradually and irregularly from the secondary layer to compound middle lamella and often produced the cavity which was similar to soft-rot cavity but much smaller ones. Tunneling bacteria decomposed mainly $S_2$ layer. Though of highly degraded walls, the cells almost kept the original form with intact lignin-rich middle lamella, which were saturated by water. No marine borer's trace indicated that the sealine rise in the western coast of Korean peninsula during the climate optimum period in the holocene might not be high enough to submerge the Higokri area which locates about 2 km from the present sealine.