• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권2호
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• pp.498-505
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• 2024

In this paper, a cable-driven endoscopic manipulator (CEM) is designed for the Chinese latest compact fusion reactor. The whole CEM arm is more than 3000 mm long and includes end vision tools, an endoscopic manipulator/control system, a feeding system, a drag chain system, support systems, a neutron shield door, etc. It can cover a range of ±45° of the vacuum chamber by working in a wrap-around mode, etc., to meet the need for observation at any position and angle. By placing all drive motors in the end drive box via a cable drive, cooling, and radiation protection of the entire robot can be facilitated. To address the CEM motion control problem, a discrete trajectory tracking method is proposed. By restricting each joint of the CEM to the target curve through segmental fitting, the trajectory tracking control is completed. To avoid the joint rotation angle overrun, a joint limit rotation angle optimization method is proposed based on the equivalent rod length principle. Finally, the CEM simulation system is established. The rationality of the structure design and the effectiveness of the motion control algorithm are verified by the simulation.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.29-35
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• 2003

SnAg, SnAgCu, SnCu 무연솔더합금을 주조 상태에서 냉간압연한 후 열적으로 안정화한 시편 (TS)과, 실제 솔더 범프와 유사한 미세구조의 수냉에 급속 냉각(WQ)된 시편 두가지를 $100^{\circ}C$에서 크리프 실험을 행하였다. 급속냉각한 시편의 냉각속도는 140-150 K/sec로 primary $\beta-Sn$ 크기가 TS 시편보다 5∼10배 정도 작았으며, 기지내 primary $\beta-Sn$이 차지하는 분율은 증가하였다. 반면에 공정상 내의 $Ag_3Sn$상의 크기는 더 작아졌다. 크리프 실험 결과 WQ 시편의 최소크리프 변형율 속도($\{beta}_{min}$)가 TS 보다 약 $10^2$배 정도 작았으며. 더 큰 파괴시간을 보였다. TS-SnAg의 크리프파괴는 $Ag_3Sn$ 또는 $Cu_6Sn_5$에서의 공공의 핵생성, power-law 크리프에 의한 공공의 성장, 그리고 크리프 공공의 상호 연결로 일어났으며, WQ-SnAgCu는 시편이 두께가 얇아 네킹에 의해 파괴가 일어났다.

• 에너지공학
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• 제21권2호
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• pp.168-178
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• 2012

본 연구는 업무용 건물에 적용되는 이중외피의 성능을 설계단계에서 평가할 수 있는 정량적인 평가방법을 정립하기 위한 기초적인 평가 수행을 목적으로 하였다. 이를 위하여 평가대상 건물을 선정하여 이중외피 적용을 위한 설계안에 대하여 이중외피 적용 전후의 연간 냉난방 부하를 동적 열부하 해석 프로그램을 이용하여 수행하였으며, 보다 현실적인 평가 결과의 도출을 위하여 CFD를 활용한 풍압계수 도출 및 이를 적용한 환기량 해석을 병행하였고, 이중외피의 환기구 및 중공층 내부의 차양 제어를 위한 모드 설정 및 제어를 통하여 이중외피의 적용 및 제어에 따른 효과를 보다 현실적으로 수행할 수 있는 기법을 제안하였다. 이를 통하여 대상 건물에 대한 이중외피 적용에 따른 연간 냉난방부하를 해석하여 적용 효과를 정량적으로 도출할 수 있는 가능성을 확인하였으며, 이중외피의 형태에 따른 중공층 환경 변화를 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권1호
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• pp.17-24
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• 2012

본 연구에서는 효율적인 냉방시스템의 성능특성을 연구하기 위하여 2단압축을 이용한 이산화탄소 냉방사이클의 성능에 대하여 해석적 연구를 진행하였다. 2단압축을 이용한 플래쉬 중간냉각(flash intercooler)과 플래쉬 가스 바이패스(flash gas bypass) 사이클에 대한 해석적 모델을 개발하였으며 실내온도, 실외온도, 그리고 1단 및 2단 EEV 개도를 변화시켰다. 그 결과 FI와 FGB 사이클의 성능계수는 실외온도를 변화시켰을 경우 각각 28.5%, 22.1% 정도 감소하였으며, 실내온도 변화에 따른 이단압축 사이클의 성능변화는 단단압축 사이클에 비하여 적은 것으로 나타났다. 또한 저단 및 고단 EEV 개도를 변경하였을 경우 성능은 각각 13.5%, 6.9% 그리고 0.9%, 2.6% 정도 증가하는 것으로 나타나 고단 EEV 개도보다 저단의 EEV 개도의 변화가 시스템의 성능에 미치는 영향이 큰 것으로 확인되었다. FI 사이클은 다양한 운전조건에서 시스템의 성능이 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제5권2호
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• pp.135-143
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• 2017

국내 유일의 연구용원자로인 하나로(Hi-flux Advanced Neutron Application ReactOr)는 다목적으로 중성자를 이용하기 위해 개방형 수조 내 노심이 존재하는 구조이며, 노심에서 발생되는 핵분열 열을 제거하기 위한 일차 냉각계통, 그리고 연결된 유체계통이 구비되어 있다. 원자로 수조 상부 근방에서 진행되는 방사성 작업 시 작업자의 방사능 피폭을 최소화하기 위해 수조고온층계통에 의해 상부에 고온층이 형성되어 있으며, 다소 저온 영역에 있는 방사능 가스 및 이물질이 상부로 올라오는 것을 방지하기 위해 수조수 온도를 $50^{\circ}C$이하로 제한하고 있으며 이를 위해 수조수관리계통이 연결되어 있다. 수조수관리계통의 구비된 판형열교환기의 열용량을 정상운전 조건에서 260 kW가 되도록 설계하여 각 수조에서 발생되는 열원을 제거하는지에 대해 평가하였고, 원자로 운전 모드와 관계없이 정상적으로 유체계통이 운전된다면 각 수조의 수조수 온도는 제한치 이하를 유지하고 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.22-28
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• 2017

전기자동차에 사용되는 리튬이온 배터리의 성능은 배터리 온도에 따라 큰 차이를 보인다. 본 논문에서는 유한차분법을 이용하여 배터리의 발열량에 따른 배터리의 온도변화를 평가하고, 배터리의 충전량, 내부저항 및 전압변화를 조사하였다. 이 배터리 모델을 1차원 해석 프로그램인 AMESim과 연동하여 전기자동차가 NEDC 모드로 주행 시, 배터리의 온도 변화에 따른 전기자동차의 주행거리를 산출하였다. 배터리는 온도가 $25^{\circ}C$ 이하로 감소하면 내부저항이 증가하기 때문에 발열량이 증가하여 주행거리는 줄었다. 또한, 배터리의 온도가 $25^{\circ}C$ 이상이 되면, 배터리의 충전량이 감소하여 배터리의 성능이 떨어지고 그 결과로 주행거리가 줄었다. 배터리의 성능을 최적으로 유지할 수 있는 온도인 $25^{\circ}C$를 기준으로 배터리의 온도가 $-20^{\circ}C$와 $45^{\circ}C$일 때, 전기자동차의 주행거리는 각각 33%와 1.8% 감소하였다. 배터리의 최적 온도를 유지하기 위해 효율적인 배터리 열관리를 통하여 저온에서는 가열, 고온에서는 냉각이 이루어져야 한다. 해석 결과 외기온이 $-20^{\circ}C$인 경우 500 W의 열을 공급해주어야 하며, 외기온이 $45^{\circ}C$ 경우에는 냉방을 통해 250 W의 열을 방출해줌으로써 배터리 구동의 최적 온도인 $25^{\circ}C$를 유지할 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권6호
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• pp.678-699
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• 2015

Although the harsh space environment imposes many severe challenges to space pioneers, space exploration is a realistic and profitable goal for long-term humanity survival. One of the viable and promising options to overcome the harsh environment of space is nuclear propulsion. Particularly, the Nuclear Thermal Rocket (NTR) is a leading candidate for nearterm human missions to Mars and beyond due to its relatively high thrust and efficiency. Traditional NTR designs use typically high power reactors with fast or epithermal neutron spectrums to simplify core design and to maximize thrust. In parallel there are a series of new NTR designs with lower thrust and higher efficiency, designed to enhance mission versatility and safety through the use of redundant engines (when used in a clustered engine arrangement) for future commercialization. This paper proposes a new NTR design of the second design philosophy, Korea Advanced NUclear Thermal Engine Rocket (KANUTER), for future space applications. The KANUTER consists of an Extremely High Temperature Gas cooled Reactor (EHTGR) utilizing hydrogen propellant, a propulsion system, and an optional electricity generation system to provide propulsion as well as electricity generation. The innovatively small engine has the characteristics of high efficiency, being compact and lightweight, and bimodal capability. The notable characteristics result from the moderated EHTGR design, uniquely utilizing the integrated fuel element with an ultra heat-resistant carbide fuel, an efficient metal hydride moderator, protectively cooling channels and an individual pressure tube in an all-in-one package. The EHTGR can be bimodally operated in a propulsion mode of $100MW_{th}$ and an electricity generation mode of $100MW_{th}$, equipped with a dynamic energy conversion system. To investigate the design features of the new reactor and to estimate referential engine performance, a preliminary design study in terms of neutronics and thermohydraulics was carried out. The result indicates that the innovative design has great potential for high propellant efficiency and thrust-to-weight of engine ratio, compared with the existing NTR designs. However, the build-up of fission products in fuel has a significant impact on the bimodal operation of the moderated reactor such as xenon-induced dead time. This issue can be overcome by building in excess reactivity and control margin for the reactor design.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.45-54
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• 2010

본 논문에서는 동반논문에서 구축된 수치해석 모델을 이용하여 SCW의 성능을 평가하기 위한 매개변수연구를 수행하였다. 매개변수연구에는 공극률, 투수계수, 열전도도, 비열, 지열경사 등 5개의 지반환경변수와 유량, 심정심도, 심정직경, 유입관 직경, 블리딩율의 설계변수가 적용되었다. 수치해석은 24시간 연속가동과 가동 중지를 반복하는 14일간의 가동 두 가지로 수행되었다. 해석결과 SCW 성능에 중요한 영향을 미치는 변수는 열전도도, 수리전도도, 지열경사, 유량, 심정 심도, 블리딩율인 것으로 나타났다. 열전도도가 높을수록 SCW의 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 지열경사가 클수록 심정 저부의 온도가 증가하여 난방모드에서는 효율이 향상되지만, 냉방모드에서는 유입수의 온도가 증가하여 오히려 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 수리전도도도는 $10^{-4}m/s$ 이상일 경우에는 큰 영향을 미칠 수 있으나 $10^{-6}m/s$ 이하에서는 영향이 적은 것으로 나타났다. 심정심도가 증가할수록 SCW의 효율이 향상되는 것으로 나타났지만 심정심도를 높일수록 시공비가 증가하게 된다. 블리딩을 적용하며 추가적인 비용 없이 심정온도를 조절할 수 있으며 성능을 향상시킬 수 있는 매우 효과적인 방법인 것으로 나타났다. 단, 블리딩은 유출수를 배출할 공간이 확보되며 지하수량이 풍부한 경우에만 적용할 수 있다. 본 매개변수 연구결과, SCW의 성능에 영향을 미치는 요소는 매우 다양하며 이들의 복합적인 영향을 정확하게 규명하기 위해서는 수치적 모델을 수행해야 할 필요가 있는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.3491-3496
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• 2007

If a molten core is released from a reactor vessel into a reactor cavity during a severe accident, an important safety issue of coolability of the molten core from top-flooding and concrete ablation due to a molten core concrete interaction (MCCI) is still unresolved. The released molten core debris would attack the concrete wall and basemat of the reactor cavity, which will lead to inevitable concrete decompositions and possible radiological releases. In a OECD/MCCI project scheduled for 4 years from 2002. 1 to 2005. 12, a series of tests were performed to secure the data for cooling the molten core spread out at the reactor cavity and for the 2-D long-term core concrete interaction (CCI). The tests included not only separate effect tests such as a melt eruption, water ingression, and crust failure tests with a prototypic material but also 2-D CCI tests with a prototypic material under dry and flooded cavity conditions. The paper deals with the transient simulations on the CCI-2 test by using a severe accident analysis code, CORQUENCH, which was developed at Argonne National Laboratory (ANL). Similar simulations had been already per for me d by using MELCOR 1.8.5 code. Unlike the MELCOR 1.8.5, the CORQUENCH includes a melt eruption mode I and a newly developed water ingression model based on the water ingression tests under the OECD/MCCI project. In order to adjust the geometrical differences between the CCI-2 test (rectangular geometry) and the simulations (cylindrical geometry), the same scaling methodology as used in the MELCOR simulation was applied. For the direct comparison of the simulation results, the same inputs for the MELCOR simulation were used. The simulation results were compared with the previous results by using MELCOR 1.8.5.

• 한국대기환경학회지
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• 제29권5호
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• pp.656-667
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• 2013

The non-exhaust coarse, fine, and ultrafine particles were characterized by on-road driving measurements using a mobile sampling system. The on-road driving measurements under constant speed driving revealed that mass concentrations of roadway particles (RWPs) were distributed mainly in a size range of 2~3 ${\mu}m$ and slightly increased with increasing vehicle speed. Under braking conditions, the mode diameters of the particles were generally similar with those obtained under constant speed conditions. However, the PM concentrations emitted during braking condition were significantly higher than those produced under normal driving conditions. Higher number concentrations of ultrafine particles smaller than 70 nm were observed during braking conditions, and the number concentration of particles sampled 90 mm above the pavement was 6 times higher than that obtained 40 mm above the pavement. Under cornering conditions, the number concentrations of RWPs sampled 40 mm above the pavement surface were higher than those sampled 90 mm above the pavement. This might be explained that a nucleation burst of a lot of vapor evaporated from the interaction between the tire and the road pavement under braking conditions continuously occurred by cooling during the transport to the sampling height 90 mm, while, for the case of cornering situations, the ultrafine particle formation was completed before the transport to the sampling height of 40 mm.