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중온 태양열 축열조용 히트파이프의 열이송 성능 (The Heat Transfer Performance of a Heat Pipe for Medium-temperature Solar Thermal Storage System)

  • 박민규;이정륜;부준홍
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.69-69
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    • 2011
  • 태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

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NRC 보-기둥 접합부의 구조적 거동 평가 (Structural Behavior Evaluation of NRC Beam-Column Connections)

  • 전지환;이상윤;김승훈
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제26권1호
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    • pp.73-80
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    • 2022
  • 본 연구에서는 공장에서 L형강을 이용하여 선조립한 NRC 보와 NRC 기둥을 현장에서 볼트 조립하는 NRC 보-기둥접합부 상세를 개발하였다. 개발된 접합부 상세는 NRC-J형과 NRC-JD형이다. NRC-J형은 NRC 기둥 측면의 강재 플레이트와 NRC 보의 엔드플레이트의 측면과 하부면에 TS볼트로 인장접합하는 방식이다. NRC-JD형은 전단에 대해서 NRC 보와 NRC 기둥의 측면을 고력볼트접합하고, 휨에 대해서 접합부를 관통하는 철근연결재와 보의 보강재를 겹침이음하도록하는 강접합 방식이다. 접합부 내진성능평가를 위하여, 두 가지 NRC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 NRC-J 실험체, NRC-JD 실험체와 RC 보-기둥 접합부 상세를 가지는 RC-J 실험체 등 3개의 실험체를 제작하였다. 반복횡하중가력 실험결과, 모든 실험체의 최종 파괴형상은 보-기둥 접합면에서 보의 휨파괴로 나타났다. 정가력에 의한 실험체 최대내력은 RC-J 실험체에 비하여 NRC-J 실험체와 NRC-JD 실험체가 각각 10.1%, 29.6% 크게 나타났다. 두가지 NRC 접합부 상세 모두 KDS 기준(KDS 41 3100)의 합성중간모멘트골조 모멘트접합부에서 요구되는 최소 총층간변위각 0.03 rad 이상의 연성능력을 확보는 것으로 평가되었다. 부재각 5.7%에서 NRC-J실험체, NRC-JD 실험체가 RC실험체에 비해 약 34.8%, 61.1% 큰 누적 에너지 소산능력을 보유하고 있었다. NRC 보-기둥 접합부의 실험내력이 KDS 기준식에 의한 이론내력에 비하여 30%~53% 큰 것으로 평가되어, 기준식이 보유성능을 안전측으로 평가하였다.

전립선암의 근치적 방사선치료 (Radical Radiotherapy for Carcinoma of the Prostate)

  • 전하정;이명자
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제19권1호
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    • pp.40-44
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    • 2001
  • 목적 : 전립선암 환자에서 외부 방사선치료의 효과 및 안전성을 평가하고 최적의 방사선치료 방법을 알아보고자 함이 본 연구의 목적이다. 재료 및 방법 : 1987년 9월부터 2000년 3월까지 본원에서 근치적 목적의 외부 방사선치료를 시행한 50명의 환자를 후향적으로 분석하였다. 요도관통 전립선 절제술 및 초음파를 이용한 조직검사를 시행하여 조직학적 진단을 확인하였다. 진단시의 주된 증상은 직장촉진시 전립선의 종괴 촉지, 빈뇨 및 급뇨, 소변시 통증호소 등이었다. 환자 나이의 분포는 51세부터 87세 이었고 중앙값은 63세이었다. A병기 환자는 6명, B병기 환자는 20명, C병기 환자는 26명, D1병기 환자는 8명이었다. 모든 환자는 10 백만볼트 에너지의 선형가속기를 이용하여 치료하였다. 4문대항 골반 상자 치료기법을 사용하여 $45\~50.4\;Gy$를 전골반부위에 조사 후 조사야를 축소하여 총조사량 $66\~70\;Gy$까지 추가조사를 실시하였다. 추적기간은 1년 내지 8년이었다. 결과 : A병기, B병기, C병기 및 D1병기 환자에서 5년 및 7년 실질 생존율은 각각 $100\%$$84\%,\;83\%$$72\%,\;67\%$$54\%,\;40\%$$30\%$이었다. 각각의 병기에서 5년 및 7년 무병생존율은 $84\%$$84\%,\;77\%$$67\%,\;48\%$$40\%,\;33\%$, 및 $25\%$이었다. B병기 환자에서 조직학적 분화에 따른 5년 무병생존율이 $ 80\%,\;80\%$$50\%$이었고, C병기 환자에서는 각각 $64\%,\;44\%$$33\%$이었다. 생존 5년시의 국소 제어율은 A, B, C, D1병기에서 각각 $84\%,\;85\%,\;78\%$$50\%$이었다. 경증 및 중등도의 합병증은 $22\%$의 환자에서 관찰되었고, 수술적 처치를 요하는 중증의 합병증은 $3\%$의 환자에서만 발생하였다. 결론 : 본 연구는 전립선암 환자에서 근치적 목적의 외부 방사선치료가 효과적이고 안전한 치료 방법임을 확인하였고 국소제어 및 생존율에서 만족할 만한 결과를 나타내었다.

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공연에서 나타나는 '전이'와 배우의 '심리적 경계'에 관한 연구 (Study on the Performer's Transference and Mental Borderline in a Performance)

  • 김종구
    • 공연문화연구
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    • 제25호
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    • pp.57-89
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    • 2012
  • 일반적으로 공연을 준비하는 배우들은 처음 텍스트(희곡)를 접하면서 배역과 배우 자신과의 경계를 허물려는 노력을 통해 일상의 공간에서 극중의 공간으로 이동하는 심리적 전이과정을 경험하게 된다. 이러한 '전이'는 실제로도 나타난다고 할 수 있는데 무대에 서기전까지 분장실이나 윙(무대에 등장하기 직전의 공간), 그리고 무대(관객을 접하는 공간)라는 물리적 공간이 그것이다. 공연을 하는 배우는 공연기간이 완전히 종료되는 순간까지 끊임없이 반복적으로 심리적 물리적 공간들을 이동하게 된다. 이렇게 각각의 공간으로 이동하는 것은 '전이'이며, 이 '전이'과정 속에서 배우들이 경험하게 되는 심리적 변화의 지점을 '심리적 경계'라고 할 수 있을 것이다. '심리적 경계'는 실제 배우들이 각각의 공간에서 전이되는 순간 느끼는 심리적 양상들을 통해 그 존재 자체를 유추할 수 있다. 배우의 '심리적 경계'를 알 수 있는 변화 양상 중에서 가장 대표적인 예가 바로 '긴장', '불안' 등으로 표출되는 '무대공포'인데, 연구에 따르면 가장 많은 수의 배우가 무대에 등장하기 직전의 공간에서 이 같은 심리적 양상을 경험하게 된다고 한다. 즉 회피의 감정이 높게 나타났다. 본 연구는 공연을 완성해 무대에서 구현하기까지 과정 중에서 배우가 경험하게 되는 심리적 물리적 공간과 이를 관통하는 전이과정에서 나타나는 '심리적 경계'와 배우의 심리적 변화에 대한 관계를 규명해보고자 한다. 첫째, 선행연구를 통해 심리적 경계개념을 이해하고 이를 기반으로 배우가 경험하는 '공간'과 그 전이에서 나타나는 '심리적 경계'에 대한 개념을 재정립하였다. 둘째, 공연과정에서 나타나는 '전이영역'을 물리적 공간과 심리적 공간으로 재분류하여 개념 정리를 하였다. 셋째, '심리적 경계'를 체험하는 배우들의 실제 사례 분석을 통해 긍정적 요소로 작용가능한 '경계'의 다각적인 활용방안을 모색해 본다. 공연을 하는 배우가 경험하는 심리적 현상은 무대공포 등의 부정적인 측면이외에도 긍정적인 측면도 있음을 부정할 수 없다. 전이 영역에서 일어나는 긴장이 배우에게 긍정적이고 에너지화로 발전되기 때문이다. 이러한 '전이'와 '심리적 경계'의 관계에 대한 연구를 통해 공연중 배우가 경험하는 '심리적 경계'에서 실제 배우가 어떤 변화를 일으키며 심리상태가 유지되어 공연의 전 과정을 수행하는 것인지를 분석하여 무대공포, 부끄러움 등으로 발생하는 스트레스와 집중력을 확인하고 이를 기반으로 정체성의 다변화와 방어기제로 활용되는 무대 현존의 긍정적인 요소를 찾아본다.