• 핵융합뉴스레터
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• 통권48호
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• pp.26-26
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• 2010

KSTAR 개발사업의 마지막 단계는 약 6년에 걸쳐 수행되었으며 이 기간 동안 KSTAR 장치의 주장치 부분이 모두 설치되었다. 마지막 단계의 주요 과제는 크게 저온용기 내부에 설치되는 주장치 부분과 저온용기 외부에 설치되는 시스템으로 분류된다. 저온용기 내부 시스템은 저온용기와 진공용기, 열차폐체 등으로 구분된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제19권11호
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• pp.9-17
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• 2002

최근에 초전도 산업과 저온 작동 정밀 센서 기술의 발전으로 극저온 냉동기 또는 극저온 한제에 의해 냉각된 저온 용기의 저온 유지 기술이 필요하게 되었다. 또한 의료용 MRI, 야간 투시경용 적외선 센서, 이동통신무선기지국용 초전도 필터 등과 같이 일반인들도 극저온을 이용하게 되어 보다 사용하기 쉽고 안정적인 저온용기가 요구되고 있다. 저온용기의 저온 유지 기술은 진공 및 복사 단열 기술 뿐만 아니라 극저온 발생기술과 진공 발생 기술이 같이 고려되어야 하는 복합기술로서 앞으로 전자, 정보 통신, 나노, 바이오 산업 등에도 널리 활용될 수 있는 기반 기술로 자리 매김 할 것으로 보여 관련 연구자들의 많은 노력과 관심이 요구된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.457-462
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• 1997

현재 국내외 대부분 원자력발전소(이하 원전)의 안전주입방식은 저온관 주입방식을 채택하고 있으며, 안전주입시 노심의 온도와 압력분포가 주요 관심 대상이었다. 하지만 향후 개발될 원전의 안전주입방식은 저온관주입이 아닌 안전주입의 신뢰성을 한단계 높인 원자로용기 직접주입방식인 DVI(Direct Vessel Injection)방식을 채택하고 있는 추세인데, 이 경우 관심분야는 원자로용기 dowmcomer지역까지 확대된다. 즉 저온의 안전주입수가 고온 고압의 원자로용기 downcomer지역으로 직접 주입됨으로 인해 이 지역의 유체유동과 혼합상태 및 온도분포가 주요관심 대상이 되며 이는 원자로용기의 PTS(Pressurized Thermal Shock)해석에 연결된다. 본 연구에서는 LOCA 사고시 DVI방식을 적응한 안전주입수 유입에 의한 원자로용기 downcomer지역의 유제유동과 유체혼합상태 및 온도분포를 열유체 해석 code인 FLUENT를 이용하여 해석하였다. 해석결과에 의하면 사고시 DVI에 의해 유입되는 약55℉인 저온 안전주입수는 유입과 동시에 넓은 지역으로 퍼지면서 dowmcomer지역의 고온 원자로냉각재와 적절히 혼합되어 하향유로를 따라 흐르며 PTS의 발생 원인인 국부적 유체비혼합 현상이나 온도 급하강현상은 발생하지 않는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.153-159
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• 2007

KSTAR 장치의 저온 component에 헬륨을 공급하기 위한 헬륨라인은 크게 두 가지로 이루어져 있다. 냉동기에서 KSTAR 저온용기 외부까지의 트랜스퍼 라인과, 저온용기 내부의 헬륨라인이다. KSTAR 장치는 3가지 종류의 헬륨을 사용하여 각 저온 component를 냉각하는데, 초전도 자석 시스템과 버스라인에는 초임계 헬륨, 전류인입장치에는 액체 헬륨, 열차폐체에는 가스 헬륨을 공급한다. 저온용기 내부의 헬륨라인은 냉동기에서 저온용기 근처까지 연결된 배관을 저온용기 내부의 각 장치에 최단거리로 열손실 없이 설치하여 각 장치가 정상 작동하도록 하는데 그 목적이 있다. 저온용기 내부의 헬륨라인은 최대 20bar로 가압되는 운전시간 동안에 헬륨누설 없이 설치되어야 한다. 그리고 상온으로 부터의 복사열을 차단하기 위하여 다층절연제로 배관을 감싸주어야 하고 고전압 부분은 프리프레그 테잎으로 절연되어야 한다. 전기절연체는 세라믹과 스테인레스 스틸 튜브를 브레이징 접합 방법으로 연결하여 만들어진 것으론 배관과 배관, 배관과 저온 component간의 절연을 위해 사용되고, 헬륨라인과 동일하게 4.5K 초임계 헬륨온도에서 누설이 없어야 한다. 따라서 모든 전기절연체는 액체질소에 침전시켜 열충격을 가하고, 내부에 30 bar를 가압하여 진공 누설시험을 한다. 그리고 초전도 자석과 배관의 절연체로 사용되므로 15kV 고전압 절연 검사를 한다. 전기절연체의 세라믹 부분은 구조적 보강을 위하여 추가적으로 표면에 절연 작업을 한다. 현재 대부분의 저온용기 내부의 헬륨 라인은 설치 완료되어 있으며, 최종 검사가 진행 중이다.

• 한국초전도저온공학회지:초전도와저온공학
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• 제11권1호
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• pp.13-16
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• 2009

• 한국포장학회지
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• 제29권1호
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• pp.27-33
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• 2023

본 연구에서는 저온물류 시스템의 단열용기의 온도유지 성능에 대하여 5℃급 저온 LHM을 배치하였을 때 배치구성 조건에 따른 온도특성을 확인하였다. LHM을 단열용기 내부에 배치하였을 때 6면과 5면에 상/하부 배치 비중에 차이를 두고 외기부하에 따른 내부 공기 온도균일도 및 목표 온도 유지시간을 분석하였다. 단열용기 내부 공기는 상부의 상승온도와 이때 발생하는 밀도차에 의한 공기 대류현상이 온도 성층화를 발생시키고, 균일도를 확보하기 위해 LHM의 상부 배치 비중이 하부보다 컸을 때 균일성이 높고 유지 시간이 오래 지속되는 것을 확인하였다. 다만, 상부 배치 비중을 높이기 위해 하부 배치를 제외한 조건에서 높은 균일성을 보이지만 짧은 유지 시간으로 보여 적정조건으로 알맞지 않다. 결과적으로 단열용기의 단열재 대칭구성과 LHM의 동일한 중량을 배치하여 보냉용기를 제작할 경우, LHM의 전면 배치를 바탕으로 하부에 비해 상부 배치 비중을 늘렸을 때 내부 공기 온도의 분포 균일도와 유지시간 성능을 높이는데 효율적인 방안이라고 판단된다. 저온물류 보냉용기 성능분석에 있어, 본 연구를 기반으로 다른 조건의 상변화 온도와 잠열량을 갖는 다양한 저온영역대의 LHM을 적용한 수치해석을 수행하여 성능 예측 결과를 확보할 수 있고 온도 균일도를 위한 단열 및 잠열 복합 구성 이송 용기의 최적 설계조건 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.783-788
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• 1998

국내 프랑스 가압경수형 원전인 울진 1,2호기 캐비티의 격납건물 직접가열에 대한 특성을 분석하기 위하여 노심용융물 고압분출 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 환형통로 면적과 파손 직경에 따라 원자로용기 압력을 변화시키면서 용융물을 저온 용융 합금물인 Wood's Metal, 증기를 질소기체로 각각 모의하여 실험을 수행하였으며, 실험 결과는 물을 용융물 상사물로 사용한 전년 실험 결과(1)와 비교.분석하였다. 실험결과, 밀도가 물보다 큰 저온 용융 합금물을 사용한 경우는 물을 사용한 실험결과보다 밀도와 용융물의 벽면 고화고착 때문에 격납건물로 방출되는 용융물 양이 적게 나타났다. 물을 상사물로 사용한 경우와 같이 노심 용융물 고압분출에는 원자로 용기 파손직경이 많은 영향을 미치고 환형통로 면적은 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 노심용융물 고압분출 실험에 중요한 영향을 미치는 실험 상사물의 밀도와 용융물의 벽면 고화부착에 대해서는 종합적으로 분석하는 추가 연구가 필요하다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제3권1호
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• pp.89-99
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• 1998

한국형 차세대원자로에서는 비상노심 안전주입수가 저온관을 통하지 않고 원자로용기에 직접 주입된다. 원자로용기의 가압열충격과 열수력적 관점에서 최적의 노즐위치를 결정하기 위해서 전산유체역학을 활용하였다. 상용 전산유체코드인 CFX를 이용하여 원자로 하향유로를 모사하는 해석대상 격자를 다중불록으로 형성한 다음 유동장을 비압축성 Navier-Stokes 운동량 방정식, 에너지 방정식과 표준 k-ε 난류모형 등으로 모형화하여 3차원 비정상상태 계산을 수행하였다. CFX에서는 경계 밀착좌표계, 비엇물림격자와 SIMPLE 알고리즘을 사용한다. 본 연구결과 원자로용기의 가압열충격 관점에서 가장 보수적인 사고인 증기관 파단사고시에도 열적혼합이 잘 일어나 가압열충격이 발생할 가능성이 없는 것으로 판단되며 안전주입수 노즐이 저온관 바로 위에 위치할 때 원자로 하향유로 내의 온도 분포가 가장 균일하여 열적 혼합 관점에서는 최적의 위치로 판단된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1997년도 특별강연 및 추계학술발표 개요집
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• pp.16-18
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• 1997

• 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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• 한국초전도저온공학회 1999년도 제1회 학술대회논문집(KIASC 1st conference 99)
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• pp.185-188
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• 1999

KSTAR cryostat is a large vacuum vessel that provides the necessary thermal barrier between the ambient temperature test cell and the liquid helium cooled magnets. In this work, the structural analyses for the cryostat under the normal operation condition were performed. As a result, it turns out that the vessel would be safe when it is exposed to normal operation loads, such as system weight, vacuum pressure, and plasma vertical disruption load. And, the preliminary result on the modal analysis is presented.