• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.457-462
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• 2011

본 연구에서는 에틸렌-공기 혼합물에서의 충격파에 의해 유도되는 화염폭발천이현상을 수치적 계산을 통하여 살펴본다. 연구에 사용된 모델은 점성력, 열전단, 몰질량 확산, 그리고 화학 반응을 고려한 Navier-Stokes 방정식으로 관 내부 유동을 해석하였다. 반복되는 압력파와 화염의 상호 작용에 의해 발생되는 화염의 불안정성에 의해 화염면이 증가하게 되는데 이를 통해 화학 반응률의 증가와 더불어 연소열의 상승하게 된다. 이러한 과정들이 반복되면서 발생할 수 있는 연소폭발천이 현상을 벽면 온도 조건의 변화(단열조건과 일정한 온도 조건)에 따라 어떻게 변화 되는지를 모델링하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.369-374
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• 2010

본 연구에서는 가스 연료와 공기 혼합물 내 압력파에 의해 유도되는 화염 가속과 연소폭발천이 현상을 수치적 계산을 통하여 살펴본다. 실험에 기반을 둔 초기 조건 하에서 점성력, 열전단, 몰질량 확산, 그리고 화학 반응을 고려한 reactive compressible Navier-Stokes 방정식을 사용하여 계산을 수행하였다. 반복되는 압력파와 화염의 상호 작용에 의해 발생되는 화염의 Richtmyer-Meshkov (RM) 불안정성에 의해 증가된 화염면을 통하여 생기는 hot spot들에 의한 폭굉의 발생을 모델링하였다. 또한 압력파의 강도 변화에 따른 연소폭발천이 현상의 변화를 살펴보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.263-267
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• 2011

본 연구는 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 굽은 관에서의 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였다. 굽은 관에서 여러 충격파 강도를 이용한 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 가속 현상을 확인하였으며 추가적으로 평균 화학적 열 발생률이 대략 20 MJ/($g{\cdot}s$)이 되는 지점에서 최초 폭굉이 발생한다는 것을 확인하였다. 즉, 우리는 복잡한 형상에 의한 효과를 포함하는 수치적 계산 결과를 기반으로 관에서의 강한 충격파, 충격파와 화염의 상호 작용, 열점, 연소폭발천이 현상 등의 발생을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제15권4호
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• pp.67-75
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• 2010

Hydrogen safety is one of important issues for future public usage of hydrogen. When hydrogen is released in a compartment, the occurrence of detonation must be prohibited. In order to evaluate the possibility of DDT (Deflagration to Detonation Transition) in the compartment with the hydrogen release, sigma-lambda criteria which were developed from experimental data are commonly used. But they give a little conservative results because they do not consider the detailed geometrical effect of the compartment. This is the main reason of the need to mechanistic combustion model for evaluation of hydrogen flame propagation and acceleration. In this study, sigma-lambda criteria and combustion model were systematically applied to evaluate a possibility of DDT in a IRWST compartment of APR1400 nuclear power plant during a hypothetical accident. A combustion model in an open source CFD code OpenFOAM has been applied for analyses of hydrogen flame propagation. The model was validated by evaluating the flame acceleration tests conducted in FLAME facility. And it was applied to evaluate the characteristics of a hydrogen flame propagation in the IRWST compartment of APR1400.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.315-324
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• 2012

본 연구는 가연성 기체로서 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 관에서 장애물과 굽은 관에 의한 지형적 효과에 따라 변화하는 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였으며 지형적 영향을 달리한 여러 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 지연 혹은 가속 현상을 확인하였다. 추가적으로 평균 화학적 에너지 발생률이 대략 20 MJ/($g{\bullet}s$)에서 폭굉으로 천이한다는 사실을 확인하였다. 그리고 동일 위치 열점 생성에도 불구하고 폭굉의 발생 시기가 반응물의 부재와 화염면 전방의 온도와 압력 차에 의해 지연될 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권11호
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• pp.957-964
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• 2010

본 연구에서는 친환경 연소로서 순산소 연소의 내제한 문제점에 대하여 논의하고 있다. 그 중 DDT의 발전에 의해 발생되는 강한 압력 충격파에 의한 구조물의 손상에 대한 내용을 다루고 있다. 이를 위하여 DDT에 대해 인식시키기 위하여 기본적인 개념과 더불어 이를 발전시키는 요인들에 대해서 논의해 보았다. 그리고 순산소 연소의 DDT 발생에 의한 압력파 생성과 더불어 이에 따른 구조물 손상을 설명하기 위하여 순산소 연소를 사용하는 친환경 용융로(미분탄과 순산소 연소를 사용한 용융로) 내부의 풍구 손상을 AUTODYN hydrocode를 이용하여 모델링하였다. 이를 통하여 순산소 연소에 내제된 위험성에 대하여 살펴보았다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권3호
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• pp.79-84
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• 2004

일반적으로 유중수형 에멀젼폭약은 제조공정이나 사용조건에서 안전하다고 알려져 있다. 그러나 1975년 캐나다에서 벌크 에멀젼폭약을 펌프로 이송 중에 발생한 폭발사고와 같이 원치 않는 사고가 발생할 가능성이 있다. 에멀젼폭약은 어떠한 조건하에서 착화하는 경우 연소에서 폭굉으로 전이(Deflagration-to-Detonation Transition, 약칭 DDT)하는 현상이 발생하며 또한 연소가 온도에 따라 지속되는 최소 압력(Minimum Burning Pressure, 약칭 MBP)이 존재하며 최소 압력이하로 유지할 경우 착화되어도 바로 연소가 중단되는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 에멀젼폭약 제조공정의 안전성 평가를 목적으로 다양한 에멀젼폭약을 제조, 밀폐용기 내에서 최소연소압력(MBP) 측정 시험을 실시하였다. 본 실험에서 수분함량 6%에서 20%, 알루미늄 함량 1%에서 11%까지 함유한 시료를 각각 제조하여 밀폐용기 내에서 열원의 온도별로 실시하였다. 실험결과 수분함량 6% 시료의 최소연소압력(MBP)이 가장 낮은 3 bar를 나타냈으며 수분함량 18%이상에서는 100bar이상에서도 연소가 지속되지 않았다. 알루미늄 함량에 따라서는 큰 변화는 보이지 않았으나 알루미늄을 함유하지 않는 것에 비해 최소연소압력(MBP)가 비교적 높게 나타났다. 따라서 향후 에멀젼폭약 제조공정의 안전성 향상을 위하여 제조하는 에멀젼폭약의 최소연소압력(MBP)를 측정, 공정압력조건을 MBP 이하로 관리할 때 안전을 보증할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.712-721
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• 2015

펄스데토네이션엔진은 넓은 작동 범위와 높은 열효율로 인하여 잠재력 있는 미래 추진기관 시스템으로 연구되어왔다. 이러한 잠재력을 개선하기 위하여 지난 10여 년간 다양한 요소 기술들에 대한 연구가 진행되었다. 고주파수의 환경에서 PDE를 안정적으로 작동시키기 위하여, inflow-driven 밸브, 회전 밸브 등을 포함하는 새로운 밸브 시스템과 무밸브 시스템이 개발되었다. 작은 점화 에너지로 빠르게 데토네이션을 발생시키기 위하여 플라즈마 점화 방법과 경사 장애물 기술과 같은 DDT 가속 방법이 연구되었다. 또한 PDE 추진 성능 극대화를 위하여 유체노즐 등의 노즐 시스템도 진행 중인 연구 주제의 하나이다. 본 논문에서는 지난 수년간 개발된 PDE의 최신 부체계 핵심 기술에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권3호
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• pp.9-18
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• 2005

During a hypothetical severe accident in a nuclear power plant (NPP), hydrogen is generated by the active reaction of fuel-cladding and steam in the reactor pressure vessel and released with steam into the containment. In order to mitigate hydrogen hazards possibly occurred in the NPP containment, hydrogen mitigation system (HMS) is usually adopted. The design of the next generation NPP (APR1400) designed in Korea specifies 26 passive autocatalytic recombiners and 10 igniters installed in the containment for the hydrogen mitigation. in this study, the analysis of the hydrogen and steam behavior during a total lose of feed water (TLOFW) accident in the APR1400 containment has been conducted by using the CFD code GASFLOW. During the accident, a huge amount of hot water, steam, and hydrogen is released in the in-containment refueling water storage tank (IRWST). The current design of the APR1400 includes flap-type dampers at the IRWST vents which are operated depending on the pressure difference between inside and outside of the IRWST. it was found that the flaps strongly affects the flow structure of the steam and hydrogen in the containment. The possibilities of a flame acceleration and transition from deflagration to detonation (DDT) were evaluated by using Sigma-Lambda criteria. Numerical results indicate the DDT possibility could be heavily reduced in the IRWST compartment when the flaps are installed.