• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권1호
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• pp.109-118
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• 2023

In this paper, the evaluation method of fluidelastic instability (FEI) of newly designed steam generator tubing in pressurized water reactor (PWR) nuclear power plants is discussed. To obtain the parameters for prediction of the critical velocity of FEI for steam generator tubes, experimental research is carried out, and the design parameters are determined. Using CFD numerical simulation, the tube array scale of the model experiment is determined, and the experimental device is designed. In this paper, 7 groups of experiments with void fractions of 0% (water), 10%, 20%, 50%, 75%, 85% and 95% were carried out. The critical damping ration, fundamental frequency and critical velocity of FEI of tubes in flowing water were measured. Through calculation, the total mass and instability constant of the immersed tube are obtained. The critical damping ration measured in the experiment mainly included two-phase damping and viscous damping, which changed with the change in void fraction from 1.56% to 4.34%. This value can be used in the steam generator design described in this paper and is conservative. By introducing the multiplier of frequency and square root of total mass per unit length, it is found that the difference between the experimental results and the calculated results is less than 1%, which proves the rationality and feasibility of the calculation method of frequency and total mass per unit length in engineering design. Through calculation, the instability constant is greater than 4 when the void fraction is less than 75%, less than 4 when the void fraction exceeds 75% and only 3.04 when the void fraction is 95%.

• 한국환경과학회지
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• 제32권8호
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• pp.555-561
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• 2023

A study is to predict the effective pulsing distance following to the pulsing pressure, nozzle diameter, filtration velocity using numercial analysis techniques and use it as an efficient operation condition and economic data for on-line type pulse air jet bag filter. Filtration area 6 m² condition, calculate filter resistance coefficient for simulation through the primary experiments using coke dust. For CFD simulation, analysis pulsing characteristics about nozzle diameter, filtration velocity and pulsing pressure. The maximum pulsing length of on-line type pulse air jet bag filter, in 10mm nozzle, filtration velocity 1.5m/min and pulsing pressure 5 bar conditions, is 2,285 mm, maximum length is 76.2% of the total filter bag, which is sufficient to pulsing. In 12mm nozzle, pulsing pressure 5 bar and filtration area 1.22 m² conditions, the maximum pulsing length of on-line type pulse air jet bag filter is 1,744~2,952 mm, and the maximum length is 2,952 mm indicates pulsing air can be reached to the bottom of filter bag. When the nozzle diameter is increased 8mm to 10mm, maximum pulsing length is extended 40~47%, and increased 10mm to 12 mm, maximum pulsing length is extended 10~17%. For effective pulsing, over the 5bar of pulsing pressure and larger than 10 mm of nozzle diameter are required.

• 한국안전학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-7
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• 2011

When the pumps stopped in the operation by the power failure, the hydraulic transients take place in the sudden change of a velocity of pipe line. Each and every water hammer problem shows the critical stage to be greatly affected the facts of safety and reliability in case of power failure. The field tests of the water hammer executed at Cheong-Yang booster pump station having an air chamber. The effects were studied by both the practical experiments and the CFD(Computational Fluid Dynamics : Surge 2008). The result states that the system with water hammering protection equipment was much safer when power failure happens. The following data by a computational fluid dynamic analysis are to be shown below, securing the system stability and integrity. (1) With water hammering protection equipment. (1) Change of pressure : Up to $15.5\;kg/cm^2$ in contrary to estimating $16.88\;kg/cm^2$. (2) Change rate of water level : 52~33% in contrary to estimating 55~27%. (3) Note that the operational pressure of pump runs approx. 145 m, lowering 155 m of the regularity head of pump. (4) Note that the cycle of water hammering delays from 80 second to 100 second, together with easing the function of air value at the pneumatic lines. (2) Change of pressure without water hammering protection equipment : Approximate $22.86\;kg/cm^2$. The comprehensive result says that the computational fluid dynamics analysis would match well with the practical field-test. It was able to predict Max. or Min. water hammering time in a piping system. This study aims effectively to alleviate water hammering in a pipe line to be installed with air chamber at the pumping station and results in making the stability of pump system in the end.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권2호
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• pp.183-190
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• 2014

본 논문은 해양플랜트용 다상유동 펌프 개발에 대한 주제로 연구를 수행한 내용이다. 연구 수행을 위하여 다상유동 펌프 임펠러와 디퓨져 기본 모델을 선정한 후 수치해석을 통한 성능 평가를 수행하였다. 실험 계획법(DOE)을 이용한 최적 설계를 수행하기 위해 임펠러와 디퓨져에 대한 설계 변수와 변수 변화 범위를 선정하였으며 선정된 변수들에 대한 시험 셋을 산출하여 수치해석을 통한 성능 평가를 수행하였다. 각 시험 셋에 대한 성능 평가 결과를 분석하여 설계 변수들에 대한 영향성 평가를 수행하였으며 최종적으로 다상유동 펌프에 대한 최적 모델을 도출하였다. 추가적으로 다상유동 해석을 수행하여 기체체적률(Gas Volume Fraction) 변화에 따른 성능을 평가하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.52-57
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• 2014

본 논문에서는 에너지방정식과 비정상 비압축성 Navier-Stokes 방적식을 사용하여 동절기 소방배관의 동파방지를 위한 최적의 열선위치를 확인하였다. 물의 자연대류와 소방 배관의 전도 열방정식이 결합된 복합열전달을 해석하였다. 혼합 열전달 배관 내 물의 비정상적인 유동과 온도분포를 확인하기 위하여 SIMPLE 형태의 알고리즘을 기반으로 한 상용코드(ANSYS-FLUENT)가 사용되었다. 수치해석을 수행하여 등온선과 벡터장을 살펴보았다. 물의 열팽창계수를 일정하다고 가정할 때 소방 배관 단면의 하부에 열선을 설치하는 것이 다른 위치에 설치하는 것보다 시간에 따른 물의 최저온도가 가장 높아서 동파방지에 가장 효과적인 것을 확인할 수 있었다.

• 벤처혁신연구
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• 제5권2호
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• pp.85-99
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• 2022

시판되고 있는 실험용 및 산업용 건조기는 일반 드라이오븐, 열풍 순환 건조기, 진공건조기, 동결건조기 등으로 구분되고 기능, 크기 및 용량 등에 따라 그 종류도 다양하다. 그러나 제품의 품질 제어 및 성능 개선을 위해 중요한 요소인 수분측정이 적용되지 않아 현재는 건조 종료 후 임의로 중량을 칭량하기 때문에 매우 수동적이다. 일반적으로 수분을 측정하기 위한 방법은 직접적인 측정법과 간접적인 측정법으로 구분되고 수분 분리 전.후의 질량 또는 부피 변화와 같은 직접적인 측정법이 주로 이용된다. 상대적으로 열전도도, 마이크로파 등과 같은 간접적인 측정법은 측정 장비를 활용하기 때문에 적용이 제한적이다. 본 연구에서는 오픈소스 기반의 아두이노를 이용하여 비교적 손쉽게 수분측정 시스템을 설계하여 외부 환경요인에 영향 받지 않고 수분 변화량 및 무게 변화를 실시간으로 모니터링 하였다. 구체적으로 수분 민감도 물질 및 식품 건조에 적합한 60℃와 80℃에서 작동할 수 있는 온.습도 및 로드셀 측정 센서를 건조기 내부에 패키징하여 각종 변화량을 측정하였다. 또한 바나나, 배, 톱밥의 유기 시료를 이용한 반복적인 실험을 통해서도 건조시간 및 온도에 따른 증발율 변화와 로드셀 측정값에 있어 안정적인 응답특성을 나타냄으로써 성능 안전성을 확보할 수 있었다. 향후 온.습도 범위의 확대와 CFD(Computational Fluid Dynamics) 프로그램과의 비교 분석을 통해 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.189-196
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• 2012

현 운행중인 중수로의 안전장치인 감속재는 원전사고시 최종 열침원의 역할을 감당한다. 감속재 연구 수행을 위해 CANDU6 의 축소화 모델인 HUKINS 는 최대출력 10kW 로, 칼란드리아 직경은 원모델의 1/8 에 해당하는 0.95m 이며 축방향 길이가 38.4mm 의 열원 88 개가 삽입되어 있다. HUKINS 내 감속재 유동패턴의 발생 여부를 판단하고자 화학처리기법을 활용하였고 그 결과 출력파워 약 7.7kW 에서 각입력유량을 4,7,11L/min 으로 유입시 감속재의 유동패턴이 부력기조유동, 혼합양상유동, 모멘텀 기조유동의 양상을 나타났다. 3 가지 유동패턴에 대해 육면체 격자를 기본으로 구성된 약 190 만개의 격자수 내에서 난류모델 $k{\varepsilon}$의 예측결과와 실험결과간에 유사성을 보임으로써 HUKINS 가 CANDU6 감속재 유동의 실험적 연구에 사용 가능함을 입증했다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권10호
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• pp.979-988
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• 2012

연료전지 GDL 내의 물질전달에 관한 연구를 위하여 실제 GDL 을 고해상도 3 차원 스캐닝 장비를 활용하여 GDL의 다공 구조를 실측하였다. 측정된 Data의 노이즈를 제거하고 GDL의 Carbon-fiber 구조를 전산해석이 가능한 모델로 자동적으로 형성하는 알고리즘을 개발하였으며, 이 모델을 활용하여 스택 체결 시 압축에 의한 GDL 구조 변형을 예측하고, Carbon-fiber의 정렬 방향에 따른 변형 특성을 파악하였다. 또한, CFD 기법 중 하나인 VOF 모델과 Pore-network 모델을 이용하여 GDL 내부의 물거동 및 반응기체의 물질거동을 예측하였다. 마지막으로 상사실험을 통하여 해석 결과에 대한 검증을 실시하였다. 이를 통하여 실제 체결에 의하여 압축 변형된 GDL 내에서의 물질거동을 좀 더 정확히 예측할 수 있는 방법을 마련하고, GDL 체결 방향 및 최적 MPL 두께 선정 등의 실제 설계에 활용할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.251-259
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• 2016

본 연구는 가압식 마이크로버블 발생장치를 이용하여 공기를 마이크로화 시켜 공급하면서 pilot-scale 규모의 폭기조내 DO 농도 및 ORP 변화를 살펴보았다. 마이크로버블에 의한 폭기조 내 교반 및 산소전달 능력을 확인한 결과, 폭기조 횡(橫)방향으로 마이크로버블 공급위치에 따라 폭기조 내액의 순환으로 인하여 단일반응조 내에서 측정위치별 DO 농도가 다르게 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, 마이크로버블 공급위치에 따른 교반현상을 파악하고 마이크로버블 공급위치의 적정성을 확인하고자 유체유동해석을 한 결과, 마이크로버블 공급위치가 폭기조 횡(橫)방향으로 1/2지점일 경우, 좌측면에서 공급될 때보다 폭기조 내부의 교반이 잘 이루어져 사영역이 적게 발생되는 것을 확인되었다. 실험 및 유체유동해석 결과를 바탕으로 마이크로버블 공급위치에 따라 단일반응조에서 DO 농도를 변화시켜 격벽이 없는 영역분리가 가능하므로 혐기, 무산소, 호기를 한 공간에서 운영할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다. 마이크로버블을 공급했을 경우, 산기관을 사용할 때와는 다르게 MLSS가 부상농축되는 고액분리 현상이 발생하였는데 마이크로버블이 생물학적 처리를 위하여 부상의 목적이 아닌, MLSS의 혼합과 적절한 DO 농도 유지를 목적으로 사용되기 위해서는 폐수 종류에 따른 적절한 크기의 버블선택이 중요함을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제40권4호
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• pp.320-329
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• 2021

본 논문에서는 선박 수중방사소음 저감을 위한 에어마스커의 기포크기 추정 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 Rayleigh의 제트 불안정 모델과 연속 조건을 이용하여 유도된 기존 모델에 공기의 제트유속을 도입함으로써 저속유동 조건에서 발산하는 단점을 보완 하였다. 공기의 제트유속은 유동이 없는 경우 기포의 크기를 이용하여 추정하였다. 유동이 없는 매질에서 기포의 크기는 분사된 공기의 레이놀즈수를 기반으로 층류구간, 천이구간, 그리고 난류구간으로 나누어 경험적 방법으로 추정 하였다. 제시된 기포크기 추정 모델은 Computational Fluid Dynamics(CFD) 해석결과 그리고 기존 문헌의 실험결과와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다. 끝으로, 음향 역산법을 활용하여 대형터널에서 수행된 에어마스커 공기분사 실험의 계측된 삽입손실로부터 기포의 분포를 추정하였다. 역산된 기포분포와 기포크기 추정 모델의 추정 결과를 비교하였다.