• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권12호
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• pp.2743-2759
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• 2020

A detailed computational fluid dynamics (CFD) simulation analysis model was developed using ANSYS CFX 16.1 and analyzed to simulate the basic design and internal flow characteristics of a 180 MW small modular reactor (SMR) with a natural circulation flow system. To analyze the natural circulation phenomena without a pump for the initial flow generation inside the reactor, the flow characteristics were evaluated for each output assuming various initial powers relative to the critical condition. The eddy phenomenon and the flow imbalance phenomenon at each output were confirmed, and a flow leveling structure under the core was proposed for an optimization of the internal natural circulation flow. In the steady-state analysis, the temperature distribution and heat transfer speed at each position considering an increase in the output power of the core were calculated, and the conceptual design of the SMR had a sufficient thermal margin (31.4 K). A transient model with the output ranging from 0% to 100% was analyzed, and the obtained values were close to the T_hot and T_cold temperature difference value estimated in the conceptual design of the SMR. The K-factor was calculated from the flow analysis data of the CFX model and applied to an analysis model in RELAP5/MOD3.3, the optimal analysis system code for nuclear power plants. The CFX analysis results and RELAP analysis results were evaluated in terms of the internal flow characteristics per core output. The two codes, which model the same nuclear power plant, have different flow analysis schemes but can be used complementarily. In particular, it will be useful to carry out detailed studies of the timing of the steam generator intervention when an SMR is activated. The thermal and hydraulic characteristics of the models that applied porous media to the core & steam generators and the models that embodied the entire detail shape were compared and analyzed. Although there were differences in the ability to analyze detailed flow characteristics at some low powers, it was confirmed that there was no significant difference in the thermal hydraulic characteristics' analysis of the SMR system's conceptual design.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제8권2호
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• pp.69-72
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• 2022

This paper actually investigates the load on major large-scale buildings in the downtown area, examines the economic feasibility of installing PV and ESS in a microgrid target building, and evaluates whether an electric vehicle capable of V2G through two buildings is effective as an economical analysis program (HOMER) was analyzed using. It is economical to install a mixture of ESS rather than using the whole PV, and it is shown that if there is an electric vehicle using the V2G function of EV, there is an economic effect to replace the PV. So that Incentives and policies are needed to replace a large area of PV and utilize the existing parking lot to lead EV as a resource of the microgrid. Currently, P2X technology that stores power as ESS or converts it to other energy to control when surplus renewable energy occurs in large-capacity solar power plants and wind farms, etc. This is being applied, and efforts are being made to maintain the stability of the system through the management of surplus power, such as replacing thermal energy through a heat pump. Due to the increase in electric vehicles, which were recognized only as a means of transportation, technologies for using electric vehicles are developing. Accordingly, existing gas stations do not only supply traditional chemical fuels, but electricity, and super stations that also produce electricity have appeared. Super Station is a new concept power plant that can produce and store electricity using solar power, ESS, V2G, and P2G. To take advantage of this, research on an urban microgrid that forms an independent system by tying a large building and several buildings together and supplies power through a super station around the microgrid is in full swing.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.343-350
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• 2012

본 연구에서는 외부 개질기에 열원을 공급하기 위한 시스템 내에 가용한 열에너지의 활용 및 확보에 대한 해석을 위해서 외부 개질기를 연계한 평판형 SOFC 시스템의 해석 모델을 구축하고자 한다. 이러한 해석을 위한 모델 구축을 위해 Matlab simulink$^{(R)}$ 기반의 ThermoLib module을 사용하였으며, 구축된 해석 모델을 통하여 시스템의 성능 향상을 위한 구성 기법에 대해서 연구를 하였다. 시스템 구성 방법은 기존 시스템의 layout을 바꾸기 위해 공기극 출구가스 재순환 및 외부개질기와 촉매연소기를 통합한 개질반응시스템 적용, 개질기에 공급되는 혼합연료의 예열, 연료극 출구가스의 응축을 통한 연료 농도 향상 등을 고려하였다. 시뮬레이션의 해석 결과에서는 SOFC 시스템에 있어서 일반 연소기를 적용한 기준 시스템에 비하여 촉매 연소기를 사용한 시스템의 전기 효율이 12.13% 향상되었으며, 연료극 출구 가스를 응축시켜 버너로 연소시킨 시스템에서는 열효율이 76.12%로 가장 높았다.

• 공업화학
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• 제9권1호
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• pp.82-88
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• 1998

고효율 공냉형 흡수식 냉방기를 위한 신작동매체로 기존의 $LiBr-H_2O$계에 높은 흡수성과 용해성를 지닌 $LiNO_3$과 LiCl 무기물을 각각 첨가하여 제조하였다. 본 연구를 통하여 제조된 다성분계의 작동매체에 대한 용해도와 증기압을 측정하여 $LiBr-H_2O$계와 비교 분석하였으며, 이들에 대한 최적혼합비를 각각 구하였다. 용해도 측면에서 $LiBr-LiNO_3-H_2O$계의 경우, LiBr과 $LiNO_3$의 최적혼합 몰비는 5:1이었으며, 반면 $LiBr-LiNO_3-LiCl-H_2O$계의 경우 LiBr, $LiNO_3$, LiCl의 최적혼합몰비는 5:1:2로 나타났다. 한편 증기압은 $LiBr-H_2O$계에 $LiNO_3$의 첨가량이 증가하였으나, LiCl의 경우에는 첨가량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 각각 나타내었다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제1권1호
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• pp.99-105
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• 2013

LNG 극저온기계기술 시험인증센터에 구축되는 LNG 선박용 펌프 및 압축기 성능시험에서 발생하는 증발가스는 안전을 위하여 전량 회수가 요구된다. 본 논문에서는 36 MTD 용량의 천연가스 재액화 시스템에 대한 기본 설계 연구를 수행하였다. 대기압, $-60^{\circ}C$, 일반적인 도시가스 조성비, 1,500 kg/hr 유량의 공급 가스를 기본 설계 조건으로 하여 공정 설계가 이루어졌고, 입구 온도 조건 및 가스 조성비에 따른 LNG 생산량 또한 계산하여 다양한 입구 설계 조건에 따른 시스템의 성능 변화를 비교, 분석하였다. 공정 설계 외에도 재액화 시스템의 핵심 기기인 송풍기, 압축기, 극저온 열교환기, 컴팬더의 제작 사양이 도출되었으며, 전력 및 냉각수의 유틸리티 요구조건 또한 기본 설계를 통해 도출되었다.

• 자원환경지질
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• 제39권5호
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• pp.607-613
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• 2006

내 수문지열계 가운데 수주지열정(SCW)시스템을 합리적으로 설치이용할 수 있는 조건들은 심도별 지온증가율이 명확하고($2^{\circ}C/100m$심도), 기존의 지하수 열펌프가 필요로 하는 순환수의 유량에 비해 최소 $10{\sim}30%$의 중온의 심부지하수가 산출될 수 있어야 하며, 순환수를 공내로 재주입시 공내붕괴가 일어나지 않는 견고한 암석들이 존재 하여야 한다. 수주지열정의 1개공당 굴착심도는 평균 $400{\sim}500m$이며, 이로 부터 개발가능한 지열에너지는 공당 약 $30{\sim}40RT$ 규모인데 비해 1개 수직지중열교환기가 공급가능한 지열에너지는 $2{\sim}3RT$ 정도이다. 즉 수주지열정 1개공은 $10{\sim}15$개의 수직지중열교환기 역할을 한다. 따라서 이 방식은 수직루프 설치장소의 공간 문제를 해소할 수 있는 유일한 대안으로 인식되어, 현재 전국 각지에서 많은 수의 SCW들이 무분별 하게 비과학적으로 설치되고 있다. 이와 같이 해당지역 수문지열계의 수리 지질학적인 특성과 열적인 특성을 명확히 파악하지 않은 상태에서 수주지열정을 설계 시공하는 경우에 나타날 문제점들은 추후 합리적인 천부지열 개발 이용에 지대한 장애요인이 될 것이다. 따라서 본고는 국내 수문지열계에 적합한 수주지열정을 설계 하는데 있어 필요한 일종의 지침서를 제시하기 위해 작성되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제9권4호
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• pp.28-36
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• 2000

본 연구는 입자가 혼합된 용제를 이중판형 열교환기 내에서 가열 및 증발과정을 통해 건조이자와 용제로 분리하여 회수하기 위한 연속식 순간 진공건조 시스템 해석에관한 것이다. 진공건조시스템은 용제 공급펌프, 이중관형 열교환기, 진공 스프레이 챔버 및 응축기로 구성된다. 연속적으로 공급되는 용제는 이중관형 열교환기 내에서 가열, 팽창 및 증발되며 관 출구부에서 팽창된 증기가 진공 스프레이 챔버 내로 분사되고 증기는 응축기로 수송되어 용제로 회수되고 입자는 관성력에 의해 증기로부터 분리되어 건조된다ㅣ. 안료입자가 함유된 벤젠 및 알킬벤젠의 분리 및 회수성능 실험을 수행한 결과, 습분양 1.1%로 건조된 안료입자를 94% 회수하였고, 99.9 wt%의 고순도 벤젠을 88% 회수하였다. 평균직경이 $6.5\mu\textrm{m}$인 안료입자를 진공건조시스템의 이중관형 열교환기에서 관출구부의 고속 분사에 의한 폭발적 분산력에 의해 입경이 14%감소된 $5.6\mu\textrm{m}$ 크기의 건조 안료입자를 회수하였다. 따라서 진공건조시스템은 용제에 함유된 입자를 건조 및 분리하여 미분제 제품으로 히수하는데 효율적이며 폐용제 정제용으로 적용이 가능하다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제16권5호
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• pp.650-655
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• 2009

용량 150 kg의 실험용건조기와 heat pump를 이용하여 건조온도 20, 30, 40 및 $50^{\circ}C$에서 건조실험을 수행하였다. 건조과정에서 함수율, 동할율의 경시적 변화와 건조 전 후의 발아율 및 식미를 측정하여 저온건조과정에 벼의 품질과 적정 건조온도를 구명하였다. 건조온도 20, 30, 40 및 $50^{\circ}C$에서 건조속도는 0.3, 0.6, 0.9 및 1.3%/hr 로 건조온도가 높을수록 건조는 빠르게 진행되었으며, 건조온도 $40^{\circ}C$ 이상은 고온영역, 그 이하는 저온영역으로 구분할 수 있다. 동할율은 건조온도 $20^{\circ}C$에서는 발생하지 않았고 건조온도 30, 40 및 $50^{\circ}C$에서 1.6, 6.8 및 24.2%로 나타나 건조온도가 높을수록 동할 발생이 증가하였다. 따라서, 건조온도 20 및 $30^{\circ}C$는 동할율 기준치에 적합한 안전한 온도영역이며, $50^{\circ}C$는 매우 위험한 온도영역으로 판단된다. 또한, 건조온도 $40^{\circ}C$는 동할율 방지를 위해 템퍼링시간 증대 등 운영방법의 조정이 필요하였다. 건조온도가 높을수록 건조후 발아율은 저하하였으며, 건조온도 20 및 $30^{\circ}C$에서 발아율은 종자용으로 사용가능한 영역이었으며, 건조온도 40 및 $50^{\circ}C$는 최소 영역인 80%에 만족하였다. 식미관능검사에서전반적인(Overall) 품질, 외관(Appearance)의 품질, 맛(Taste)의 품질 및 조직감(Texture)의 품질에서 유의적인 차이가 나타났으며, 종합적으로 판단해볼 때 건조온도 $20^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$에서 식미가 높게 나타났으며, 건조온도가 가장 높은 $50^{\circ}C$에서는 상대적으로 낮게 나타났다. 따라서, 품질이 우수한 건조조건은 건조온도 $30^{\circ}C$ 이하, 건조속도 0.6%/hr 이하를 유지하는 것이 적정한 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.328-334
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• 2021

본 연구에서는 하절기 토마토 재배 시 주간 포그 냉방, 야간히트펌프 냉방을 처리를 하여 냉방 처리가 온실 내 온습도, 작물의 생육 및 수확량에 미치는 영향을 분석하였다. 하절기 주간에 차광 처리한 대조구 온실의 평균 온습도는 32.1℃, 59.4%였고, 포그 처리한 시험구 온실의 평균 온도는 30.0℃, 74.3%로 나타났다. 이 때 외부의 평균 온습도는 31.4℃, 57.7%로 대조구 온실의 온도는 외기보다 0.7℃ 높았으나 시험구 온실의 온도는 외기보다 1.4℃, 대조구보다 2.1℃ 낮게 나타났다. 평균 습도는 시험구 온실 74.3%, 대조구 온실 59.4%로 포그 처리를 한 시험구에서 높게 나타났다. 야간 대조구 온실의 평균 온습도는 25.2℃, 85.1%였고, 히트펌프로 냉방을 한 시험구 온실의 평균 온습도는 23.4℃, 82.4%, 로 나타났다. 야간 외부의 평균 온습도는 24.4℃, 88.2%로 대조구 온실의 온도는 외기보다 0.8℃ 높았으나 시험구 온실의 온도는 외기보다 1.0℃, 대조구보다 1.8℃ 낮게 나타났다. 평균 습도는 시험구 온실 82.4%, 대조구 온실 85.1%로 나타나 시험구 온실의 습도가 더 낮게 나타났다. 작물 생육은 정식하고 8주 후에는 두 온실 간의 큰 차이는 없는 것으로 나타났으나 냉방 처리 후에는 시험구 온실의 작물이 대조구에 비해 경경, 초장, SPAD 값이 높게 나타났다. 토마토의 수확량은 냉방을 시작하고 2주 후까지 총 생산량의 차이는 1.2%로 큰 차이 없었으나 3주 후와 4주 후의 일 생산량이 시험구에서 대조구보다 많게 나타났다. 최종적으로는 시험구의 수확량이 81.3kg, 대조구의 수확량이 73.8kg으로 시험구가 대조구에 비해 10.2% 많게 나타남으로써 하절기 주간 포그 냉방, 야간 히트펌프 냉방이 작물 성장에 적합한 환경을 조성해 줌으로써 생육 및 생산성에 영향을 미친 것으로 판단된다. 냉방 처리에 따른 경제성을 비교해보면 대조구 온실에서는 142,166원의 수익이 있었던 반면 시험구 온실에서는 28,727원의 손해가 발생하여 냉방 처리는 경제성이 떨어지는 것으로 나타났다. 그러나 재식 밀도, 히트펌프 운용 시간 및 기간을 조절하여 에너지 사용은 줄이면서 생산성을 증가시킨다면 경제성도 확보할 수 있을 것으로 기대되며 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권1호
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• pp.46-54
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• 2019

히트펌프와 냉온수 배관을 이용한 촉성재배 '설향' 딸기의 관부와 근권부에 대한 국소 냉난방 시험과 정식 전 딸기묘의 단근처리 시험을 수행하였다. 정식(2017년 8월 31일) 후 주간의 관부 표면온도는 국소냉방구가 $18{\sim}22^{\circ}C$로 화아분화에 적합한 온도를 유지한 반면 무처리구와 근권부 냉방구는 화아분화 한계온도인 $25^{\circ}C$를 상회한 $30^{\circ}C$ 이상으로 나타났다. 정식 후 30일 경과 시의 생육조사 결과 국소냉방처리 간의 생육차이는 없었으며 단근처리묘에서 초장과 엽병장이 상대적으로 작았으나 전체적으로 지상부의 생육저하는 크지 않은 것으로 나타났다. 국소냉방 및 단근처리에 대한 화방출뢰율을 조사한 결과 정화방 출뢰율은 구입묘를 제외하고 단근처리묘와 비단근처리묘에서 모두 관부 국소냉방구, 근권부 국소냉방구, 대조구의 순서로 높게 나타났으며, 대조구, 근권부 국소난방구, 관부 국소난방구 모두에서 단근처리묘가 비단근처리묘에 비해 높게 나타났다. 정화방 출뢰율은 관부 국소난방구 단근처리묘가 가장 높았으며 가장 낮은 무처리 비단근처리묘 보다 시기별 최대 3.8배 높게 나타났다. 1차 액화방의 출뢰율은 처리구 간 차이가 정화방에 비해 크지 않으나 정화방과 동일한 경향을 나타내었다. 2018년 3월 27일까지의 상품과 수확량은 구입묘를 제외하고 관부 국소난방구, 근권부 국소난방구, 대조구의 순서로 나타났으며, 단근처리묘가 비단근처리묘보다 수확량이 높았다. 이러한 경향은 2018년 2월 14일까지의 정화방 중심의 초기수확량에서 뚜렷하게 나타났으며 2018년 3월 9일부터 국소냉방과 단근처리의 영향은 줄어드는 것으로 나타났다. 난방시험의 경우 근권부 국소난방구(근권 $20^{\circ}C$+공간 $5^{\circ}C$)와 관부 국소난방구(관부 $20^{\circ}C$+공간 $5^{\circ}C$)는 대조구(공간 $9^{\circ}C$) 대비 각각 59%와 65%의 난방유 절감이 가능하였으며, 히트펌프 가동에 의한 전기소비를 반영하였을 때 난방비는 각각 55%와 61%가 절감되는 것으로 분석되었다. 히트펌프와 배관을 이용한 촉성재배 '설향' 딸기의 관부 국소냉난방은 초기수확량 증가와 난방에너지절감 효과를 확인할 수 있었으나 화아분화 촉진에 의한 화방출뢰의 조진화는 정식시기, 환경조건, 초기생육이 미치는 영향이 크므로 이와 관련한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단되었다.