• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11b
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• pp.684-687
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• 2010

본 논문은 복합사이클 발전플랜트의 폐열회수 보일러 최적운전 및 최적설계에 대한 새로운 접근 방법을 도출하기 위해 폐열회수 보일러에서 발생되는 증기로 증기터빈을 구동하는 하부사이클 효율을 검토하였다. 열역학 제1법칙 해석을 통해 하부사이클 에너지 평형을 검토하였고, 열역학 제2법칙을 통해 엑서지 평형을 검토하였다. 하부사이클 효율이 최대가 되는 폐열회수 보일러를 설계하기 위해서는 열역학 제1법칙을 해석할 경우 하부사이클 전체를 해석하여야 함을 알 수 있다. 하지만, 열역학 제2법칙을 통한 엑서지 해석을 행할 경우 하부사이클 효율이 최대가 되는 증발온도와 폐여회수 보일러에서 소모되는 엑서지가 최소가 되는 점이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 본 논문을 통해 폐열회수 보일러에서 소모되는 엑서지 해석을 통해 하부사이클 효율이 최대가 되는 폐열회수 보일러 최적화가 가능함을 알 수 있다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.21 no.1
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• pp.66-81
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• 2011

In this study, it was aimed to develop a thermal-hydraulic-mechanical coupled fracture mechanics code that models a fracture initiation, propagation and failure of underground rock mass due to thermal and hydraulic loadings. The development was based on a 2D FRACOD (Shen & Stephasson, 1993), and newly developed T-M and H-M coupled analysis modules were implemented into it. T-M coupling in FRACOD employed a fictitious heat source and time-marching method, and explicit iteration method was used in H-M coupling. The validity of developed coupled modules was verified by the comparison with the analytical result, and its applicability to the fracture initiation and propagation behavior due to temperature changes and hydraulic fracturing was confirmed by test simulations.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.41 no.5
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• pp.445-453
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• 2021

Computational thermodynamics for various alloy systems is well known as the CALPHAD technique. Gibbs energy model parameters for each phase are obtained from experimentally measured thermodynamic properties and are mainly used to predict areas not experimentally measured and to analyze experimental results thermodynamically. In this study, the thermodynamic modeling of the Ni-Cr-Nb-C quaternary system is conducted for a thermodynamic analysis of the phenomena by which heat-resistant cast alloys (IN-657) are destroyed in certain areas after long-term use. The stable phases in the system according to the Cr content, phase fraction depending on the temperature, and long-range ordering parameters for the Ni₂Cr phase are calculated and compared to results obtained experimentally. The calculated thermodynamic properties suitably explain the experimentally reported fracture temperature range and the results of stable phases formed in the fractured areas. Thermodynamic modeling through the CALPHD method is expected to be useful for analyzing and predicting the thermodynamic behaviors of various cast alloys.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

메탄은 변환을 통해 아세틸렌 및 수소와 같은 에너지 생산에 보다 유용한 기체를 얻을 수 있다. 메탄의 열분해 온도는 약 1,200 K로 알려져 있으며, 그 이상의 고온 환경 및 첨가물을 제공한 경우 효과적인 변환을 기대할 수 있다. 이러한 고온 환경 및 화학반응을 제공할 수 있는 시스템으로 열플라즈마 반응로가 있다. 일반적인 열플라즈마는 아크 방전이나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 발생기에서 발생시킨 이온화된 열유체로 10,000 K 이상의 초고온과 최대 수천 m/s의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율적인 메탄 변환을 위한 저전력 아크 플라즈마 발생기 및 반응로 내부의 온도 및 속도장을 전산모사하여 열유동 특성을 분석하였다. 아크 플라즈마 토치 영역의 전산해석은 전자기적 현상과 고온 열유동의 유체역학적 현상이 함께 작용하므로 기존에 사용되고 있는 전산유체 역학적인 방법론에 전자기적 현상에 대한 보존 방정식이 결합된 자기유체역학(Magnetohydrodynamic, MHD)방법을 이용하였고, 반응기 내부의 복잡한 열유동은 안정적인 계산이 가능한 상용 전산 유체역학(Computational Fluids Dynamics, CFD) 코드를 MHD 코드를 이용한 전산해석 결과 및 고온 물성치와 결합하여 해석하였다. 전산해석에 사용된 운전 변수로는 방전기체인 아르곤과 수소의 전체 유량을 45 L/min 으로 고정하고 수소의 비율을 0%, 6%, 12.5%, 20%로 하였으며, 각 유량 조건에서 입력 전력을 0.7 ~ 2.5 KW로 변화시켜 전체 15종의 운전조건에 따른 전산해석을 수행하여 각각의 운전변수에 따라 입력전력 기준 오차 1 ~ 28%에 해당하는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 전산해석 방법을 이용하여 다양한 조건에서 아크 플라즈마 반응로 내부의 온도 및 속도장에 대한 전산해석 결과를 제시하였고, 효율적인 메탄 변환 공정을 개발하기 위한 아크 플라즈마 반응로의 설계조건 및 운전 조건을 제시할 수 있는 기반을 확보하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics Conference
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• 2000.09a
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• pp.105-115
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• 2000

As large underground projects such as radioactive waste disposal, hot water and heat storage, and geothermal energy become influential, the study, which consider all aspects of thermics, hydraulics and mechanics would be needed. Thermo Hydro-Mechanical coupling analysis is one of the most complex numerical technique because it should be implemented with the combined three governing equations to analyze the behavior of rock mass. In this study, finite element code, which is based on Biot's consolidation theory, was developed to analyze the thermo-hydro-mechanical coupling in continuum rock mass. To verify the implemented program, one-dimensional consolidation model under the isothermal and non-isothermal conditions was analyzed and was compared with the analytic solution. The parametric study on two-dimensional consolidation was also performed and the effects of several factors such as poisson's ratio and hydraulic anisotropy on rock mass behavior were investigated. In the future, this program would be revised to be used for analysis of general discontinuous media with incorporating discrete joint model.

• Tunnel and Underground Space
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• v.10 no.3
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• pp.355-365
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• 2000

As large underground projects such as radioactive waste disposal, hot water and heat storage, and geothermal energy become influential, the study, which consider all aspects of thermics, hydraulics and mechanics would be needed. Thermo-Hydro-Mechanical coupling analysis is one of the most complex numerical technique because it should be implemented with the combined three governing equations to analyze the behavior of rock mass. In this study, finite element code, which is based on Biot's consolidation theory, was developed to analyze the thermo-hydro-mechanical coupling in continuum rock mass. To verify the implemented program, one-dimensional consolidation model under the isothermal and non-isothermal conditions was analyzed and was compared with the analytic solution. The parametric study on two-dimensional consolidation was also performed and the effects of several factors such as poisson's ratio and hydraulic anisotropy on rock mass behavior were investigated. In the future, this program would be revised to be used for analysis of general discontinuous media with incorporating discrete joint model.

• Tunnel and Underground Space
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• v.32 no.2
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• pp.144-159
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• 2022

The present study developed a sequential approach-based numerical simulator for modeling coupled thermal-hydrological-mechanical (THM) processes in the ground and investigated the computational performance of the coupling analysis algorithm. The present sequential approach linked the two different solvers: an open-source numerical code, OpenGeoSys for solving the thermal and hydrological processes in porous media and a commercial code, FLAC3D for solving the geomechanical response of the ground. A benchmark test of the developed simulator was carried out using a THM problem where an analytical solution is given. The benchmark problem involves the coupled behavior (variations in temperature, pore pressure, stress, and deformation with time) of a fully saturated porous medium which is subject to a point heat source. The results of the analytical solution and numerical simulation were compared and the validity of the numerical simulator was investigated.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.05a
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• pp.15-20
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• 1998

전산유체역학 기법을 이용하여 석탄가스화기 내화재내에서의 온도분포 해석 및 열손실량 계산을 수행하였다. 일차원 이론적 해석, 이차원 전도열전달 해석 및 삼차원 대류-전도 복합열전달 해석 등 세 가지 방법론으로 전산해석을 수행하고 그 결과들을 서로 비교하였으며, 또한 해석결과들을 석탄가스화기 실험결과와 비교하였다. 결과의 정확성, 수치해석상의 편리성(수렴성 및 계산시간) 등을 종합적으로 검토하여, 이차원 전도열전달 해석이 공학적 설계에 적용하기 적절한 방법론임을 제시하였다. 전산해석 결과를 3톤/일급 석탄가스화기에 적용해 본 결과, 총 열손실량은 설계치 운전기준으로 약 1% 정도인 것으로 판별되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.139.1-139.1
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• 2015

열플라즈마 토치 및 자유연소아크 시스템 개발이 증가함에 따라 실험을 통해 얻기 어려운 물리적 특성들을 파악하기 위해 전산유체역학을 이용한 해석방법이 널리 이용되어 왔다. 대부분의 경우에 해석의 용이성을 위하여 2차원 축대칭으로 가정하여 계산을 수행하지만, 2차원 해석만으로는 실제 물리적인 현상을 정확하게 반영하기 힘들다. 따라서 보다 실질적인 결과를 얻기 위해서는 기존의 2차원 해석방법을 3차원 해석방법으로 변환할 필요성이 있다. 본 논문에서는 3차원 열플라즈마 해석을 위한 첫 단계로써 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX를 사용하여 동일한 해석모델에 관하여 2차원 해석과 3차원 해석을 수행하였다. 해석방법 및 결과의 타당성을 평가하기 위하여 Schnick-Fuessel 모델 (SF 모델)과 Haddad-Farmer 모델 (HF 모델)을 선정하여 각각의 모델에 대한 해석결과를 문헌에서 발췌한 실험결과 등과 비교하였다. 이러한 결과 비교를 통해서 본 연구에서 적용한 열플라즈마 해석에 관한 수치해석 방법이 충분히 3차원 해석으로 확장 가능함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.10 no.4
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• pp.281-294
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• 2012

The current status of the computer codes for the analysis of coupled thermal-hydrological-mechanical behavior occurred in a high-level waste repository was investigated. Based on the reported results on the comparison between the predictions using the computer codes and the experimental data from the in-situ tests, the reliability of the existing computer codes was analyzed. The presented codes simulated considerably well the coupled thermal-hydrological-mechanical behavior in the near-field rock of the repository without buffer, but the predictions for the engineered barrier system of the repository located at saturated hard rock were not satisfactory. To apply the current thermal-hydrological-mechanical models to the assessment of the performance of engineered barrier system, a major improvement on the mathematical models which analyze the distribution of water content and total pressure in the buffer is required.