• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.297-306
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• 2011

본 연구에서는 지하 압축공기에너지 저장공동 주변 지하수 및 압축공기의 유체유동과 열전달 거동 해석을 위한 다상다성분 열유동 해석 결과를 이용하여 지하 저장공동의 열역학적 에너지수지 분석을 통한 에너지 효율평가를 실시하였다. 복공재인 콘크리트 라이닝이 충분한 기밀성능을 발휘할 경우, 주입 압축과정에서 저장공동으로부터 손실되는 에너지의 대부분은 콘크리트 라이닝 및 주변 암반에의 열전도를 통해 발생함을 확인하였다. 지하 압축공기에너지 저장공동의 에너지 효율은 압축공기 주입온도에 민감한 결과를 보였으며, 주입온도가 주변 암반의 온도에 근사할 경우, 손실된 에너지의 대부분이 토출 팽창과정에서 저장공동으로 유입 회수되는 결과를 보였다. 한편, 콘크리트 라이닝의 열전도특성이 저장공동의 에너지효율에 미치는 영향은 크지 않았다.

• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.287-296
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• 2011

본 연구에서는 압축공기에너지 지하저장을 위한 복공식 암반공동의 기밀성능을 평가할 목적으로 다상유체 열유동 해석을 수행하였다. 기밀성능은 저장공동으로부터 누출되는 공기질량으로 평가하였으며, 저장공동 내부에 콘크리트 라이닝 기밀시스템을 설치하고 저장공동은 비교적 천심도인 지하 100m 심도에 위치하는 것으로 가정하였다. 저장공동 내 질량수지분석 결과, 콘크리트 라이닝 및 주변 암반의 투과계수가 누기량 및 저장공동의 장기적 기밀성능에 미치는 영향이 큰 것으로 파악되었으며 콘크리트 라이닝의 투과계수가 $1.0{\times}10^{-18}\;m^2$이하 일 경우, 저장공동 운영압력이 5 MPa에서 8 MPa 사이일 때 누기량은 1%이하 인 것으로 계산되었다. 또한, 콘크리트 라이닝의 초기포화도에 따른 공기누출량 계산결과, 라이닝 수분포화도를 증가시킬수록 누기량은 감소하고 저장공동 기밀성능이 향상됨을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권5호
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• pp.394-405
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• 2011

본 연구에서는 복공식 지하 압축공기에너지 저장공동의 역학적 변형 및 누출 거동의 복합거동을 파악할 목적으로 비등온 다상다성분 유체유동 및 역학적 거동의 연계해석이 가능한 TOUGH-FLAC 해석을 실시하였다. 지하압축공기에너지 저장 공동의 초기 및 장기 운영 과정에서 고압 압축공기 인입 입출에 따른 콘크리트 라이닝 내부에 발생하는 응력 양상을 살펴보고 저장공동 내부 압력 및 온도 변화를 파악함으로써 기밀성능을 평가하였다. 최대 저장공동 운영압력 8 MPa 조건에서 콘크리트 라이닝 내부에서는 공기침투압에 의한 유효응력의 감소와 접선방향의 인장응력의 증가에 따라 인장균열이 발생할 수 있음을 확인하였다. 콘크리트 라이닝 내부의 인장균열 발생에 따른 투과특성 증가 모델을 이용한 해석 결과, 저장공동 천정부 및 측벽부 일부에서 인장파괴가 발생하여 이들 영역에서의 투과계수는 초기 $10{\times}10^{-20}m^2$에서 $5.0{\times}10^{-13}m^2$까지 증가하였다. 한편, 콘크리트 라이닝 내부 인장균열 발생 및 투과특성 증가에도 불구하고 저장공동 내부 압축공기 압력은 주변 암반의 기밀성능으로 인해 일정하게 유지되고 공기누출량은 일일주입량의 0.02%에도 못 미쳐 복공식 지하 압축공기에너지 저장공동의 유효성을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.293-300
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• 2021

본 논문은 에너지를 실시간으로 저장할 수 있는 저장장치 중 열에너지 저장 콘크리트를 대상으로 재료의 미세구조와 물성(열전도도)의 상관관계를 분석하는 연구를 수행하였다. 에너지 저장 콘크리트의 열전도 성능을 증가시키기 위해 혼화재인 그라파이트(graphite)를 사용하였다. 그라파이트가 시멘트 질량의 10%와 15%를 치환한 시편과 일반 콘크리트(OPC) 시편을 제작하여 그라파이트의 혼입에 따른 미세구조 변화 및 열전도도의 영향을 마이크로 스케일에서 분석하였다. 마이크로-CT를 활용하여 OPC와 그라파이트를 사용한 콘크리트의 공극률을 비교하였으며, 확률함수를 사용하여 미세구조 특성을 정량화하였다. 미세구조 특성 차이가 열전도도에 미치는 영향을 확인하기 위해 3차원 가상 시편을 제작하여 열해석을 수행하였으며, 이를 열평판법을 사용하여 측정한 열전도도 실험 결과와 비교하였다. 열해석 수행 시 그라파이트 재료가 지닌 열전도도 성능을 반영하기 위하여 해석 결과와 실험 결과를 기반으로 고체상의 열전도도를 역해석을 통해 계산하였으며, 그라파이트가 시편의 열전도도에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.164-173
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• 2011

본 연구에서는 압축공기에너지 저장 공동의 콘크리트 플러그 최적 형상을 조사하기 위해 플러그 형상에 따른 저장 공동의 안정성을 수치해석적으로 평가하였다. 고려한 플러그 형상은 원통형, 암반에 근입된 원통형, 테이퍼형, 쐐기형이었고, 강도감소법에 의한 안전율과 압축 공기의 압력으로 인해 콘크리트에 발생하는 항복 영역의 부피비를 토대로 안정성을 분석하였다. 안정성 분석 결과, 암반에 근입된 원통형과 테이퍼형 플러그가 원통형과 쐐기형 플러그보다 역학적으로 더 안정한 것으로 분석되었다. 그러나 암반에 근입된 플러그의 경우 플러그와 암반이 접촉하는 부분에서 응력 집중이 발생하여 암반에 근입된 원통형 플러그보다는 테이퍼형 플러그 가 최적의 형상인 것을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.414-420
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• 2017

이 연구에서는 고온의 태양열 에너지를 저장하기 위한 고로슬래그 콘크리트의 열역학적 특성을 파악하였다. 고로슬래그 콘크리트의 열역학적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 실험변수로써 고로슬래그 함유량과 물-바인더 비를 고려하였다. 고로슬래그 콘크리트의 역학적 특성으로써 열사이클 전과 후의 압축강도 및 인장강도를 측정하고, 열적 특성으로써 열전도율과 비열을 측정하였다. 고로슬래그를 포함한 콘크리트의 열싸이클 적용 후의 잔류압축강도가 고로슬래그를 포함하지 않은 콘크리트의 잔류압축강도보다 크다. 또한, 고로슬래그를 혼입한 콘크리트의 열전도율이 고로슬래그를 포함하지 않은 콘크리트의 열전도율보다 더욱 크다. 이는 고로슬래그 콘크리트가 열에너지의 축열과 방열에 효과적인 것을 나타낸다. 실험연구 결과는 콘크리트 열저장 축열 모듈 설계에 효율적으로 활용될 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제20권6호
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• pp.434-445
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• 2010

대용량 전력에너지저장시설로서의 복공식 압축공기 지하저장시설의 기밀시스템을 구성하는 콘크리트 라이닝 및 현장 타설 과정에서 발생하는 시공이음부의 투기특성을 파악하고자 콘크리트 블록시료를 이용한 모형실험을 수행하였다. 시공이음부의 투과계수는 콘크리트 블록보다 약 $10^1{\sim}10^4$ 배 정도의 투과성이 큰 것으로 파악되어, 현장 타설과정에서 시공이음부의 품질관리가 저장시설의 기밀성능 확보 관점에서 매우 중요함을 확인하였다. 또한, 접합면에 아크릴계 접착제를 타설함으로써 시공이음부의 투과계수를 콘크리트 블록 수준까지 감소시킬 수 있었으며 콘크리트 블록의 초기 수분함량이 높을수록 투과계수가 감소하여 기밀성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권2호
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• pp.243-260
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• 2018

사용후핵연료 건식저장 시스템과 관련하여 고온 및 방사선으로 인한 콘크리트 손상과 열화특성에 대해 포괄적으로 문헌분석을 수행하였다. 고온에 의한 장기열화를 방지하기 위한 콘크리트의 임계온도는 일반적으로 $95^{\circ}C$이며, 온도경사는 콘크리트 균열방지를 위해 $60^{\circ}C$ 이하가 되도록 설정하고 있다. 열화정도는 노출온도와 노출시간에 비례하여 증가하는 경향을 나타내며, 압축강도에 비해 인장강도가 고온에 보다 민감한 특성을 보인다. 한편 방사선의 에너지가 $10^{10}MeV{\cdot}cm^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 이하일 경우에는 핵반응으로 인한 가열을 무시할 수 있다. 하지만 콘크리트가 $10^{19}n{\cdot}cm^{-2}$ 이상의 중성자에 혹은 $10^{10}$ rad를 초과하는 감마선량에 노출된다면 콘크리트의 역학적 물성이 점차 감소하는 경향을 보이며, 그 손상정도는 콘크리트 구성재료의 특성에 의존적이다. 콘크리트에 대한 방사선 조사시 재료의 역학적 물성변화는 주로 온도상승으로 인한 콘크리트 내부 함수량의 변화 및 재료간의 열적물성 차이로 인한 체적증가와 균열발생으로 발생한다. 따라서 건식저장과 관련된 기술의 조속한 확보 및 인 허가를 위해서는 그 간의 선행연구 결과를 최대한 활용할 필요가 있으며, 본 연구결과는 향후 사용후핵연료 건식저장 콘크리트 캐스크 관련 국내 자체기술 개발에 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.363-375
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• 2015

본 연구에서는 탄성변형 에너지를 이용하는 충격실험장치인 변형에너지 충격시험장치(SEFIM)의 변형률 속도를 증가시키기 위하여, 탄성변형 에너지가 저장되는 에너지 프레임의 직경 및 재질을 다르게 하여 그 영향을 조사하였다. 현재 강재를 에너지 프레임의 재질로 사용한 SEFIM의 발현 가능한 변형률 속도범위는 10-40 /sec까지이지만, 에너지 프레임의 재질과 직경을 다르게 하여 충격 시 변형률 속도가 72 /sec까지 증가되었다. 충격실험에 사용된 HPFRCCs는 장섬유 1%와 단섬유 1%를 함께 초고강도 콘크리트에 혼입하였다. 정적 변형률 속도에서 뿐만 아니라, 네 가지 종류의 에너지 프레임을 사용한 높은 변형률 속도(14-72 /sec)에서도 변형경화 거동을 나타내었다. 에너지 프레임의 직경을 기존의 35 mm에서 25 mm로 작게 변경함에 따라서 변형률 속도가 증가하였으며, 에너지 프레임 재질을 강재, 알루미늄 그리고 티타늄으로 변경함에 따라, 강재보다 높은 탄성파 속도를 가지고 많은 크기의 탄성변형 에너지를 저장할 수 있는 티타늄 합금을 사용한 경우 더욱 높은 변형률 속도(72 /sec)를 생성하였다. 알루미늄 재질의 에너지 프레임의 경우 충격실험 시 작용되었던 응력으로 인해 탄성영역을 벗어나 소성변형을 일으켜 파단되어 본래 가지고 있던 성질을 발현하지 못하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2011년도 추계 총회 및 창립 30주년 기념 심포지엄
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• pp.269-273
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• 2011