• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.683-688
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• 1997

원전의 중대사고 발생시 형성될수 있는 노심용융물의 고화피막층을 동반하는 용융물의 자연대류 열절달 특성에 대한 실험결과를 정밀 분석하고, 이에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 본 연구대상 실험은 종횡비가 작은 경우와 큰 경우에 대하여 용융물을 자연대류와 강제대류로서 냉각하는 조건에서 경계조건에 따른 용융물의 피막층 두께를 측정하였고, 피막층 주변의 열전달량을 측정ㆍ분석한 것이다. 실험결과를 정밀 분석한 결과, 용융물의 고화 피막층 형성이 용융물의 자연대류 열전달양에 많은 영향을 미쳤으며, 종횡비가 큰 경우는 냉각 조건도 자연대류 열전달 양에 다소 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 고화층 두께 증가에 따른 종횡비 감소는 자연대류 열전달양 감소율을 작게하는 것으로 나타났다. 피막층 형성이 있는 용융물의 자연대류 열전달 해석 결과, 실험에서의 열손실 때문에 용융물의 고화 피막층 두께가 실험결과보다 다소 작게 나타났으며, 자연대류 열전달 흐름이 피막층 형성에 미치는 것으로 나타났다.

• Solar Energy
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• v.12 no.3
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• pp.60-69
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• 1992

Heat transfer characteristics and heat storage rate for vertical cylinder packed with paraffin as a latent heat storage material were theoretically studied. Conduction and convection mechanism were applied to the solid and liquid phase, respectively, and the results were compared with that of pure conduction model. The effects of heating temperature, initial solid temperature and aspect ratio on rate of storage were also studied. In the initial stage of melting, the natural convection is nearly restricted by the friction at the wall and the phase boundary. But it is generated when about 40% of solid melts and again it shrinks by the hot liquid situated on the upper part of the cylinder. So overall melting rate is higher then that for pure conduction model. The increase in heating temperature and aspect ratio activates the natural convection, so melting rate becomes higher. And the larger the aspect ratio, the greater the difference between upper and lower size of the solid. In the initial stage of melting, the initial temperature of solid paraffin has great effect on the melting rate, but as melting proceeds its effect lessens gradually.

• Solar Energy
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• v.12 no.1
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• pp.48-58
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• 1992

In the present investigation, experimental analysis was performed to research heat transfer phenomena generated by means of conduction and natural convection at a succession of tube-inclimations relative to the vertical tube during inward melting process of a phase change material. The phase change material used in the experiments is 99 percent pure n-docosane paraffin($C_{22}H_{46}$). When the tube is vertical, the dominant mode of energy transfer between the tube wall and the melting interface is natural convection. On the other hand, when the tube is inclined to the vertical, the melting solid is brought into direct contact with the tube wall by the action of gravity. In the experimental results, direct contact gave rise to substantial enhancements in the amount of melted mass, relative to those for natural-convection-dominated melting.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.163-163
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• 2016

아연계 도금 강판은 우수한 내식성을 가지며 특히 아연의 희생방식기구에 의해 철의 부식을 억제하므로 선박, 건축자재, 전자기기 및 자동차 등 다양한 분야에서 그 수요와 사용범위가 증가하고 있다. 또한 도금 조성비 변화 및 다양한 표면처리 방법을 통해 가혹한 환경에서의 우수한 내식성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 갈바륨(Galvalume)은 55%의 알루미늄(Al)과 45%의 아연(Zn)으로 되어 있으며, 아연의 장점인 희생방식성과 내알카리성, 알루미늄의 장점인 내구성과 내열성, 내산성을 이상적으로 결합시킨 알루미늄(Al)-아연(Zn) 고내식 합금용융도금강판이다. 본 연구에서는 갈바륨 소재를 여러 산업현장에서 강관 형태로 사용할 경우의 내식성을 파악하기 위해 갈바륨 강관과 기존에 사용되고 있는 용융도금재인 용융아연도금 강관을 비교하며 실험을 진행하였다. 냉간압연강관에 용융아연도금 약 $25{\mu}m$, 갈바륨 약 $20{\mu}m$ 두께로 제작된 강관을 사용하였으며 제작된 도금층 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고, XRD 분석을 통해 결정 구조를 확인하였다. 또한 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 자연침지 시험 및 3% NaCl 용액 중 전기화학적 양극분극 시험을 진행하여 평가하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 용융아연도금의 경우 단면에서는 90시간, 표면에서는 260시간 경과 후 적청이 발생하였다. 반면, 갈바륨의 경우에는 단면에서 210시간 경과 후에 적청이 발생하였고, 표면의 경우에는 900시간 이상에서도 적청이 발생하지 않았다. 이 결과를 통해 용융아연도금에 비해 갈바륨 도금의 내식성이 단면에서는 3배, 표면에서는 4~5배 이상 향상된 것으로 확인되었다. 또한 3% NaCl 용액 중 자연침지 시험 결과 용융아연도금 강관 표면은 24시간 경과 후 열화부를 중심으로 흑변하는 것을 확인할 수 있었으나 갈바륨의 경우에는 900시간 이상 실험이 진행되는 동안 No Scribe 및 Scribe 시편 모두 외관상 변화가 거의 없었다. 단면의 경우, 용융아연도금 시편은 900시간 이상 실험이 진행되는 동안 외관상 변화가 없었으며, 갈바륨 시편의 경우 300시간 경과 하면서 흰색의 아연 부식생성물이 나타났으나 900시간 이후로도 적청은 발생하지 않았다. 자연전위 측정결과 용융아연도금 및 갈바륨 시편 모두 유사한 전위거동을 나타냈지만 단면의 경우 갈바륨 시편이 용융아연도금에 비해 안정적인 거동을 보였다. 3% NaCl 용액 중 전기화학적 양극 분극 시험 결과 용융아연도금이 갈바륨에 비해 귀한 방향의 부식 전위 값을 나타냈으며, 부식 전류밀도도 용융아연도금이 갈바륨에 비해 더 높은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 염수분무시험, 자연침지시험 및 전기화학적 양극분극시험을 통해 종합적으로 분석-고찰하여 보면, 그 부식이 진행되는 과정은 융융아연도금과 달리 갈바륨 도금의 경우가 다단계적인 부식 과정을 거치면서 우수한 내식 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 즉, 갈바륨 도금은 그 도금 막에 분포된 합금상 원소 성분들이 상호 갈바닉(Galvanic) 작용하며 형성된 부식생성물이 수평적으로 자체 차단(Barrier) 역할을 하는 과정과 부분적 부식-회복 과정을 거치면서 다단계적으로 부식속도를 감소시키게 된다는 것을 확인 할 수 있었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.28 no.4
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• pp.103-110
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• 2019

The domestic innovative power reactor named iPOWER will employ the passive molten corium cooling system(PMCCS) to cool down and stabilize the core melt in the severe accident. The final design concept of the PMCCS is yet to be determined, but the in-vessel retention through external reactor vessel cooling has been also considered as a viable strategy to cope with the severe accident. In this study, the two-phase natural circulation flow established between the reactor vessel and the insulation was simulated using a thermal-hydraulic system code, MARS-KS. The flow path of cooling water was modeled with one-dimensional nodes, and the boundary condition of the heat load from the molten core was defined to estimate the naturally-driven flow rate. The evolution of major thermal-hydraulic parameters were also evaluated, including the temperature and the level of cooling water, the void fraction around the lower head of the reactor vessel, and the heat transfer mode on its external surface.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.669-674
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• 1997

LAVA(Lower-plenum Arrested Vessel Attack) 실험은 중대사고시 고온의 노심 용융물이 냉각수가 존재하는 원자로 용기 하부 반구내로 재배치되는 경우 노심 용융물과 하부반구의 열적 거동 모사와 노심용융물과 하부 반구 사이의 구조 분석 및 고화 후의 용융물형상에 대한 관측을 통하여 노심용융물의 자연 냉각 현상을 규명하고자 하는 실험 연구이다. 원자로 용기 하부 반구를 1/8로 선형 축소한 반구형 반응 용기 내부로 $Al_2$O$_3$/Fe Thermite 용융물을 주입하여 용융물과 하부 반구 사이의 구조 및 하부 반구의 열적 거동을 분석하는 실험을 2회 수행하였다. 각각 20, 40kg의 $Al_2$O$_3$/Fe Thermite 용융물을 주입시 킨 LAVA_PRE, LAVA-1 실험 결과 용융물 주입에 따른 하부 반구의 파손은 발생하지 않았으며, 유사한 실험조건에서 수행된 일본 ALPHA실험에 비해서는 하부 반구의 최대 온도가 500 K 이상 높게 측정되었고 냉각율 또한 현저히 낮게 나타났다. 이는 $Al_2$O$_3$/Fe Thermit 용융물중 과열상태의 Fe성분이 하부 반구와 용접되었기 때문으로 판단되며 보다 정확한 하부 반구의 열적거동을 모사하기 위하여 반구 시편에 대한 재료, 조직 검사를 수행하고 있다. 추후의 실험에서는 하부 반구 내외부의 압력 부하에 따른 반응 양상 및 Fe 용융물(금속용융물) 성분을 제거하고 순수한 $Al_2$O$_3$용융물(산화용융물) 만을 주입하여 용융물 성분에 따른 하부 반구의 열적거동을 분선 할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.05a
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• pp.557-562
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• 1997

노심용융물의 노내 자연 냉각 현상은 TMI-2 사고 이래로 실험과 해석 분야에서 많은 연구가 이루어지고 있으나, 아직까지는 이에 대한 명확한 규명이 이루어지지 않은 상태이다. 원자로 용기 냉각 Mechanism 중에서 노심용융물이 원자로 용기 하부 반구내로 재배치되어 하부 반구 내벽과 접촉할 때 용융물과 하부 반구 내벽 사이에 생길 수 있는 작은 간극으로 냉각수가 침투되어 노심용융물의 냉각이 이루어질 수 있다는 가정이 유력하게 제기되고 있다 본 논문에서는 노심용융물과 원자로 용기 하부 반구 사이의 간극을 통한 노심용융물의 냉각 특성을 규명하는 SONATA-IV실험 연구와 연계하여 이상 유동이 존재하는 고온 표면에서의 미세한 간극을 측정할 수 있는 방법의 검토 및 시편을 이용한 실험을 통하여 가장 적합한 간극측정기법을 도출하였다 간극 측정 기법으로는 중성자 래디오그라피, X 선 후방산란 단층기법 그리고 초음파 펄스 반사 탐상법을 검토하였으며, 시편 측정 실험결과 실시간 간극 측정방법으로는 초음파 펄스 반사 탐상법이 가장 적합한 것으로 나타났다.

• Solar Energy
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• v.10 no.2
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• pp.44-58
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• 1990

Heat transfer characteristics of heat storing processes in paraffin-filled horizontal circular cylinder is studied. The unmelted solid paraffin is allowed to fall on the bottom wall under gravity. In the upper liquid phase, natural convection is considered to take place while in the lower liquid film between the solid paraffin and the wall conduction is thought to take place instead. Experimental analyses are also carried out. The amount of the latent heat stored is obtained by recording the time wisely changing side area of the solid paraffin photographically. The mass of paraffin melted in the upper section is obtained by substracting the amount of melted mass in the lower section from the total mass melted and therefrom variation of heat transfer rate in each section is studied.

• Solar Energy
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• v.10 no.1
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• pp.5-13
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• 1990

In the present investigation, experiments and numerical analysis during melting process of a phase change material were performed to research heat transfer phenomena generated by means of conduction and natural convection in the vertical tube at inward melting. The phase change material used in the experiments is 99 percent pure n-Docosane paraffin($C_{22}H_{46}$). In the results, it is found that the velocity of phase change interface at the top of tube is faster than at the bottom of tube because of the effect of natural convection, and the distribution of velocity at the liquid region is little affected by the initial temperature of phase change material. The velocity of phase change interface is slower as the initial temperature of phase change material is lower, and the effect of natural convection is larger as the aspect ratio of tube is larger. In tendency of heat transfer phenomena, the experimental results were well corresponded with numerical results. But there were a little disagrements between the results of experiment and numerical analysis because of the assumption of the constant volumetric expansion coefficient in numerical analysis.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.11a
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• pp.435-440
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• 1996

PHEBUS FPT0 노내실험의 핵연료 다발에 대한 실험후 비파괴 검사 및 파괴 검사 결과를 분석하여 노심손상 후기과정을 정alf 분석하였다. 분석한 비파괴 검사결과는 gamma scanning, radiography, tomographies 였으며 파괴 검사 결과는 정밀사진, metallography, Electron Probe Micro Analysis(EPMA)였다. 그 결과, PHEBUS-FPT0 실험에 사용한 핵연료다발은 기존에 수행된 어떤 다른 노내실험의 핵연료다발보다 많이 용융되었으며 용융 pool 및 피막충의 형성, 용융물 내부의 자연대류 열전달과 이에 따른 shroud 물질 손상, 핵연료다발 물질들간의 eutectic 형성 등을 보여주었다. 특히 Ag-In-Cd 제어봉 물질과 stainless-steel이 핵연료봉 물질과 반응하여 이들의 용융온도를 낮게하여 실험 예측값보다 많이 핵연료다발이 손상되어 기존 중대사고 해석 전산코드의 개선이 요구되었다.