• Nuclear Engineering and Technology
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• 제28권2호
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• pp.103-117
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• 1996

본 논문에서는 증기폭발의 전파과정을 해석하기 위한 수학적 모델을 제시하였다. 이 모델은 용융물, 용융파편, 그리고 냉각재 기상과 액상 등 4상 유체의 2차원적인 천이거동을 지배방정식 및 관련상관식의 수치적 해를 구함으로서 예측할 수 있다. 모델에 사용된 주요 상관식은 용융물 분쇄, 냉각재 상변화, 에너지 교환, 그리고 운동량 교환항으로 구성되어 있다. 그리고, 냉각재(물)의 상태방정식은 냉각재의 기상과 액상 사이의 열역학적 인 비평형을 허용할 수 있는 독특한 형태로 구성되었다. 주석 /물의 중기폭발에 대한 예제계산을 수행한 결과 본 모델이 폭발의 전파속도 및 압력 -비록 그 정량적인 값은 관련상관식의 인자들에 좌우되지마는- 등의 증기폭발 전파과정의 주요현상을 적절히 모사할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 중요한 초기변수(중기 분율, 용융물 분율) 및 관련상관식에 대한 민감도 분석도 수행되었다.

• 에너지공학
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• 제12권2호
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• pp.84-92
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• 2003

구리밀봉 증기발생기의 열적크기 계산을 위한 1차원 열수력코드를 개발하였다. 고온 및 저온측 전열관사이의 구리의 열전도는 1차원으로 가정하고, 전열관 피치의 함수로 열저항을 구하였다 물/증기측 유동영역은 아냉, 포화핵비등, 포화막비등, 과열영역의 4 구간으로 구분하였다. 매개변수 연구를 위한 전열관 갯수는 250에서 3500이며, P/D비율은 각각1.4, 1.6, 1.8로 하였다. 계산결과, 전열관 갯수가 2500일 때 전열관 길이는 약 12 m, 직경은 약 3 m이다. P/D를 증가시키면 구리에 의한 열저항 성분이 증가하지만 전열관 길이는 큰 차이가 없음을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1051-1056
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• 2014

열간 압연을 거친 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 철강 판재는 일반적으로 다중 봉상 수분류(multiple circular water jets)에 의해서 급속 냉각된다. 이 과정은 소재의 온도가 냉각수의 끓는점보다 훨씬 높기 때문에 소재 표면과 냉각수 사이에 막비등 열전달 현상이 발생하며 소재 표면에 매우 얇은 증기층이 형성되며, 이 증기층은 소재와 냉각수의 열교환을 방해하는 중요한 열저항으로 작용한다. 본 문제에는 비등 열전달 이외에도 소재 표면에 쌓이는 체류수의 자유표면 유동, 소재의 고속 주행 등 복잡한 물리현상들이 복합적으로 작용하고 있다. 본 논문에서는 이 모든 물리현상들을 동시에 고려할 수 있는 해석 절차를 적용하여 일정한 속도로 주행하는 고온 철강 판재의 상하부 동시 냉각 과정을 3 차원 수치해석 하였으며, 소재 상부 및 하부 면의 냉각 특성을 비교하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.702-715
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• 1990

본 연구에서는 개수로 후래시 증발기 내부를 단순화된 형태로 가정하여 앞서 언급된 운전조건 및 유입되는 기포의 갯수유량(혹은 기공률)에 따라 증발기 내부의 속 도 및 온도분포를 수치적으로 계산해 보고자 한다. 이를 위해 유동을 정상상태의 난 류유동으로 가정하였으며, 구형의 기포에 대해 평균적인 운동 및 성장을 지배하는 방 정식을 세우고 상변화에 의한 증발량을 구하였다. 즉 입구에서 유입된 기포들이 성 장하면서 자유표면을 통해서 빠져나가는 운동 궤적을 추적함으로써 증발기 내부 유동 의 속도 및 온도분포를 구하고 이를 바탕으로 총 증발량 및 증발성능을 예측해 보고자 하는 것이다. 그리고 이렇게 계산된 결과들을 기존의 실험값과 비교하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권2호
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• pp.211-221
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• 2016

전세계의 인구 증가와 경제 발전은 지속적인 에너지 수요의 증가를 가져오고 있다. 특히, 전력부분에서는 아시아 및 아프리카, 그리고 중남미 등의 개발도상국을 중심으로 그 수요가 지속적으로 증가하고 있어 주요 에너지원인 석탄의 이용도 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 그러나, 이산화탄소 및 대기오염원, 그리고 미세먼지 등의 배출 등은 석탄을 이용한 전력생산에 있어 환경친화적인 기술로의 대응방안 마련과 더불어, 고효율의 다양한 저급연료를 활용할 수 있는 발전 기술의 개발이 요구되고 있다. 이에, 기술개발 및 그 상용화 시장이 점차 증대되고 있는 초초임계 순환유동층 보일러에 대한 관심이 증대하고 있다. 초초임계 순환 유동층 보일러는 중소형의 아임계의 드럼형 구조에서 벗어나 대용량화의 기본 구조인 Once Through 형태의 증기 순환 구조를 지니고 100-300 MWe의 상업용 모듈의 복제를 통해 600 MW급이 상용화 운전 중에 있으며, 향후 설계가 완성된 800 MWe의 상업화 진행이 기대되고 있다. 초초임계 순환유동층 보일러는 2017년 이후 아임계 순환유동층 보일러 설치 용량을 추월하여 표준형 모델이 될 것으로 전망되고 있어, 본 논문에서의 이의 기술적 배경과 개발 현황 그리고 시장전망 등을 통해 기술적 이해를 도모하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1075-1081
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• 2011

이중벽관 증기발생기에서 전열관의 내관과 외관 사이의 틈새에 채워진 헬륨가스의 압력변동으로 전열관의 파손을 감지하는 방법이 개발되고 있다. 이 현상을 모사하기 위해 압력으로 밀착된 두 평판사이의 미세한 틈새에서의 누설률을 측정하여 실험식을 개발하였다. 이 실험식에서는 틈새의 간격과 유동마찰계수가 표면조도에 의해 상호 결합된 형태로 기술되는데, 간단한 평판접촉 모델을 사용하여 유동마찰계수 식을 분리하였다. 이 실험식과 균열에서의 누설률 예측에 사용되고 있는 기존의 유동마찰계수 관련 실험식들을 상호 비교하였다. 레이놀즈 수의 적용범위가 상이함에도 불구하고 개발한 실험식이 0.1~0.35 에서는 레이놀즈 수가 높은 경우에 적용되는 실험식들과 유사한 값을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.3022-3029
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• 2015

본 연구에서는 물과 비 혼합 비 공비 물질을 작동 유체로 사용하는 가시화 실험 장치를 제작하여 열유속을 증가시키며 시간에 따른 벽면온도 특성과 내부 유동를 카메라로 연속 촬영하며 2유체 열사이폰의 내부의 유동 및 열전달 특성에 대하여 가시적 방법으로 실험을 수행하여 실험 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 물과 FC40을 사용한 비 혼합 2유체 열사이폰은 열유속의 크기에 따라 자연대류, 펄스비등, 연속비등의 세가지 영역으로 구분 되었으며 비등은 증기압이 낮은 물에서 발생하였다. 자연대류에서는 액체 풀에서 물의 증발과 대류 액막 유동이 발생하였다. 액체 풀에서 비등이 발생할 때에는 강한 비등에 의하여 FC40과 물의 혼합된 상태로 전 영역에 걸쳐 기-액 이상 유동이 발생하였다.

• 공업화학
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• 제32권2호
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• pp.149-156
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• 2021

크래프트 회수보일러(kraft recovery boiler)는 펄프 공정에서 생성된 흑액을 연소하여 발전용 스팀을 생산하는 장치이다. 특히 연소로 상단부에 존재하는 과열기(superheater)는 포화 증기가 연소가스와 열교환을 통해 과열 증기로 전환되는 구간으로, 연소가스와 포화 증기 사이의 열교환 효율 향상은 발전용 과열 증기 생산량 증가 및 발전 효율이 증가하므로 매우 중요하다. 과열기 하단부에 위치한 노즈 아치는 과열기의 부식의 원인이 되는 연소로에서 발생한 복사열을 막는 중요한 역할을 하지만, 연소가스 유동을 방해하여 포화증기와 열교환이 끝난 저온의 연소가스가 과열기를 나가지 못하고 재순환되어 열교환 효율을 저하시키는 직접적인 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 CFD를 활용하여 노즈아치 구조에 따른 재순환 영역의 크기와 연소가스 출구 온도를 비교하였다. 결과적으로 노즈 아치 하단부 각도를 106.5°에서 150°로 변경할 경우 연소가스의 재순환 영역이 감소하여 연소가스와 과열기 사이의 열교환 효율이 10.3% 향상되는 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.60-67
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• 2021

본 연구에서는 CO2 포집을 포함하는 500 MWe 급 전기를 생산하는 순산소 석탄화력발전소에 대한 공정흐름도를 제시하였고, 기술경제성 평가를 수행하였다. 이 석탄화력발전소는 순환 유동층 보일러(CFB), 초초 임계 증기 사이클 증기 터빈, 보일러에서 배출되는 배기가스내 수분과 오염물질을 제거하는 배기가스 정제 장치(FGC), 산소 분리 초저온 공정(ASU), 이산화탄소를 분리하는 극저온 공정(CPU)을 포함한다. 건식 배기가스 재순환(FGR)은 CFB연소기내 온도 제어와 고농도 CO2 배출을 위하여 사용되었다. 이 순산소 석탄화력발전소의 열효율을 증가시키기 위하여 FGR 흐름에 대한 열교환, ASU에서 배출되는 질소 흐름에 대한 열교환, 그리고 CPU 내 기체 압축기의 열 회수를 고려하였다. FGR열교환기의 온도차(ΔT)의 감소는 배기가스의 더 많은 폐열 회수를 의미하며, 전기 및 엑서지 효율을 증가시켰다. FGR열교환기의 ΔT가 10 ℃ 에서 FGR과 FGC 주변의 연간 비용이 최소가 되었다. 이때, 전기 효율은 39%, 총투자비는 1371 M$, 총생산비용은 90 M$, 그리고 투자수익률은 7%/y, 그리고 투자회수기간은 12년으로 예측되었다. 본 연구를 통하여 순산소 석탄화력발전소의 열효율 향상을 위한 열교환망이 제시되었고, FGR 열교환기의 최적 운전 조건이 도출되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권3호
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• pp.281-291
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• 1995

이 연구의 목적은 수동형 격납용기 냉각계통의 용기 바깥표면이 건조 및 습한 조건일때 격납용기 내, 외벽에서 일어나는 열전달과정에 대한 실험적 자료를 얻는데 있다. 시험모델은 AP 600구조에 근거하여 격납용기의 둘레중 60$^{\circ}$부분만을 취하였다. 시험모델의 주요치수는 원형의 값을 대략 10분의 1로 축소한 것이다. 붕괴열을 모의하기 위하여 전기적으로 가열되는 증기발생기를 시험모델내에 설치하였다. 최대열유속은 8.91 kW/$m^2$ 이었다. 두 가지 형식의 시험이 수행되었다. 하나는 수막유동없이 공기만의 자연대류에 관한 시험이고 다른 하나는 수막유동과 공기의 자연대류가 동반된 증발열전달 시험이다. 시험결과 수막유동이 없는 경우 공기만의 자연대류 열전달 능력은 약 1.48 kW/$m^2$ 열유속에서 제한되고 있음을 알게 되었다 또한 수막유동과 공기의 자연대류가 동시에 일어나는 시험에서 열제거 능력은 현저히 향상됨을 알게 되었다 이들 열전달 측정치들을 기존 관계식들과 비교하였다.