• 한국물환경학회지
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• 제36권1호
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• pp.55-68
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• 2020

Because of the intensified environmental problems such as climate change and resource depletion, sewage treatment technology focused on energy management has recently attracted attention. The conversion of primary sludge from the primary sedimentation tank and excessive sludge from the secondary sedimentation tank into biogas is the key to energy-positive sewage treatment. In particular, the primary sedimentation tanks recover enriched biodegradable organic matter and anaerobic digestion process produces methane from the organic wastes for energy production. Such technologies for minimizing oxygen demand are leading the innovation regarding sewage treatment plants. However, sewage treatment facilities in Korea lack core technology and operational know-how. Actually, the energy potential of sewage is higher than sewage treatment energy consumption in the sewage treatment, but current processes are not adequately efficient in energy recovery. To improve this, it is possible to apply chemically enhanced primary treatment (CEPT), high-rate activated sludge (HRAS), and anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) to the primary sedimentation tank. To maximize the methane production of sewage treatment plants, organic wastes such as food waste and livestock manure can be digested. Additionally, mechanical pretreatment, thermal hydrolysis, and chemical pretreatment would enhance the methane conversion of organic waste. Power generation systems based on internal combustion engines are susceptible to heat source losses, requiring breakthrough energy conversion systems such as fuel cells. To realize the energy positive sewage treatment plant, primary organic matter recovery from sewage, biogas pretreatment, and co-digestion should be optimized in the energy management system based on the knowledge-based operation.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권1호
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• pp.55-62
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• 2015

국내에서는 천연가스 공급국가와 수입국가의 거리, 공급시설 투자, 국가 간 협력 등 여러 가지 제약에 따라 액화천연가스를 수입하고 있다. 수입한 액화천연가스를 수요처로 공급하기 위해 해수를 이용한 기화과정에서 냉열이 낭비되고 있다. 본 연구에서는 이러한 냉열을 효율적으로 활용하는 냉열발전시스템에서 직접팽창과 유기랭킨사이클 방식의 운전성능을 비교 연구하였다. 시뮬레이션은 Aspen HYSYS를 이용하여 수행하였으며, 운전성능 분석은 T-S 선도 및 시스템 성능 해석을 토대로 비교분석하였다. 시뮬레이션 결과로부터 발전시스템의 운전 측면에서는 유기랭킨사이클 방식이 유리한 것을 확인하였다.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제54권2호
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• pp.94-100
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• 2005

Korea Electrotechnology Research Institute(KERI) has successfully developed a 100hp-1800rpm-class high temperature superconducting(HTS) motor with high efficiency under partnership with Doosan Heavy Industries & Construction Co. Ltd. This motor has a HTS field winding and an air-cooled stator. The advantages of HTS motor can be represented by a reduction of 50% in both losses and size compared to conventional motors of the same rating. The cooling system is based on the heat transfer mechanism of the thermosyphon by using GM cryocooler as cooling source. The cold head is in contact with the condenser of a Ne-filled thermosyphon. Independently, the rotor assembly was tested at the stationary state and combined with stator. The HTS field winding could be cooled into below 30K. Test of open-circuit characteristics(OCC) and short-circuit characteristics(SCC) and load test with resistive load bank were conducted in generator mode. Also, load tests in motor mode driven by inverter were finished at KERI. Maximum operating current of field winding at 30K was 120A. From OCC and SCC test results synchronous inductance and synchronous reactance were 2.4mH, 0.49pu, respectively. Efficiency of this HTS machine was 93.3% in full load(100hp) test. This paper will present design, construction. and experimental test results of the 100hp HTS machine.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.666-671
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• 2014

최근 디젤 차량과 같은 내연기관의 고효율화에 따라, 보조난방 열원으로서 PTC 히터의 사용이 증가하는 추세이다. 디젤 차량의 시동 초기에는 냉각수의 온도가 난방으로 직접 사용하기에 충분히 높지 않으므로, 동절기 난방을 위해 보조난방 열원은 필수적이다. 본 연구에서는 스크린 인쇄 전극공정을 바탕으로 한 PTC 소자를 제작하였고, 이를 활용한 PTC 소자 모듈 및 히터를 설계 및 제작하였다. PTC 소자 모듈의 방열핀 접촉형상 및 전열소자의 크기 변경에 따른 난방성능 변화를 열유동 해석을 통해 분석하였고, 난방성능 실험을 수행하여 PTC 히터의 난방성능 및 효율 특성을 살펴보았다. PTC 히터 시작품의 경우, 기존 PTC 히터와 동등한 수준 이상의 난방성능 및 효율을 나타내었으며, 향후 이를 바탕으로 PTC 소자와 히터에 대한 공정개선 및 성능증대 연구를 수행할 계획이다.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제2권1호
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• pp.13-17
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• 2012

1) 국제에너지위원회 IEA 산하 SolarPACES(Solar Thermal Power and Chemistry Energy System)는 태양열발전 및 화학 관련한 기술 개발 및 보급을 목표로 한국을 포함하여 현재 20개국이 활동 중이다. 2011년 우리나라는 집행위원회뿐만 아니라 6개 기술 분야 중에 태양열발전, 태양열화학, 태양열집광기술 및 적용 3개 분야에 참여하고 있다. 2) 2011년 기준으로 약 1.2GW 용량의 태양열 발전소가 전 세계에 설치되었고, 스페인 582MW, 미국 507MW로 대부분을 차지한다. 현재 미국 8GW, 스페인 4.46GW, 중국 2.5GW를 포함하여 전체 약 17GW 용량 발전소들이 건설 또는 계획 중에 있다. 3) 국제에너지위원회 IEA는 태양열 발전소는 태양광에 비해 약 1/3정도의 발전 용량을 갖겠지만, 열저장을 이용한 높은 가동시간을 바탕으로 2050년에는 태양광이나 바이오매스와 비슷한 수준으로 전기를 공급하여 전 세계 전기의 11.3% 정도에 이를 것으로 예측하고 있다.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권1호
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• pp.22-27
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• 2022

In accordance with the growing trend of decommissioning nuclear facilities, research on the cutting process is actively proceeding worldwide. In general, a thermal cutting process, such as plasma cutting is applied to decommissioning a nuclear reactor pressure vessel (RPV). Plasma cutting has the advantage of removing the radioactive materials and being able to cut thick materials. However, when operating under water, the molten metal remains in the cut plane and re-solidifies. Hence, cutting is not entirely accomplished. For these environmental reasons, it is difficult to cut thick metal. The contact arc metal cutting (CAMC) process can be used to cut thick metal under water. CAMC is a process that cuts metal using a plate-shaped electrode based on a high-current arc plasma heat source. During the cutting process, high-pressure water is sprayed from the electrode to remove the molten metal, known as rinsing. As the CAMC is conducted without using a shielding gas, such as Argon, the electrode is consumed during the process. In this study, CAMC is introduced as a method for dismantling nuclear vessels and the relationship between the metal removal and electrode consumption is investigated according to the cutting conditions.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.939-946
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• 2023

Comprehensive Research Facility for Fusion Technology (CRAFT) is an integration of different demonstrating or testing facilities, which aim to develop the critical technology or composition system towards the fusion reactor. Due to the importance and challenge of the negative ion based neutral beam injection (NNBI), a NNBI test facility is included in the framework of CRAFT. The initial object of CRAFT NNBI test facility is to obtain a H⁰ beam power of 2 MW at the energy of 200-400 keV for the pulse duration of 100 s. Inside the negative ion accelerator of NNBI system, the interactions of the negative ions with the background gas and electrodes can generate abundant stray electrons. The stray electrons can be further accelerated and dumped on the electrodes or eject from the accelerator. The stray electrons, including the ejecting electrons, cause the unwanted particle and heat flux onto the electrodes and the inner components of beamline (especially the temperature sensitive cryopump). The suppression of the stray electrons from the CRAFT accelerator is carried out via a series of design and simulation works. The paper focuses the influence of different magnetic field configurations on the stray electrons and the character of the ejecting electrons.

• 새물리
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• 제69권10호
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• pp.1107-1114
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• 2019

다양한 기능의 새로운 물질을 합성하고 정적 및 동적 특성을 조사하기 위해서는 매우 안정된 고온 및 고압 조건을 만드는 것이 중요하다. 새로운 물질을 제조하는 데 필요한 다이아몬드 엔빌 셀 (DAC)을 사용하여 Mbar 범위의 고압 조건은 이미 확보되었다. 이 연구에서는 DAC와 결합된 레이저 가열 시스템을 설계하였으며, DAC의 양쪽 방향에서 시료를 가열하기 위해 2 대의 1064 nm, 100 W 파이버 레이저를 사용했을 뿐만 아니라 3 대의 분광기를 사용하여 온도, 압력 및 라만 스펙트럼을 측정하였다. 고압 실험에서 시료를 가두는 구멍으로 일반적으로 사용되는 스테인리스 강 개스킷을 가열하여 열 방사선원을 만들고, 이 방사선원으로부터 방출되는 복사 스펙트럼을 획득하여 가열된 개스킷의 온도를 측정하였다. 이 기술을 적용하여 다양한 물질들을 만들고 극한 조건에서 물리적 특성을 조사 할 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권3호
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• pp.993-1001
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• 2024

The TANDEM project is a European initiative funded under the EURATOM program. The project started on September 2022 and has a duration of 36 months. TANDEM stands for Small Modular ReacTor for a European sAfe aNd Decarbonized Energy Mix. Small Modular Reactors (SMRs) can be hybridized with other energy sources, storage systems and energy conversion applications to provide electricity, heat and hydrogen. Hybrid energy systems have the potential to strongly contribute to the energy decarbonization targeting carbon-neutrality in Europe by 2050. However, the integration of nuclear reactors, particularly SMRs, in hybrid energy systems, is a new R&D topic to be investigated. In this context, the TANDEM project aims to develop assessments and tools to facilitate the safe and efficient integration of SMRs into low-carbon hybrid energy systems. An open-source "TANDEM" model library of hybrid system components will be developed in Modelica language which, by coupling, will extend the capabilities of existing tools implemented in the project. The project proposes to specifically address the safety issues of SMRs related to their integration into hybrid energy systems, involving specific interactions between SMRs and the rest of the hybrid systems; new initiating events may have to be considered in the safety approach. TANDEM will study two hybrid systems covering the main trends of the European energy policy and market evolution at 2035's horizon: a district heating network and power supply in a large urban area, and an energy hub serving energy conversion systems, including hydrogen production; the energy hub is inspired from a harbor-like infrastructure. TANDEM will provide assessments on SMR safety, hybrid system operationality and techno-economics. Societal considerations will also be encased by analyzing European citizen engagement in SMR technology safety.

• 한국광학회지
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• 제32권2호
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• pp.49-54
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• 2021

본 논문에서는 고출력 광섬유 레이저의 핵심 부품인 대구경 광섬유 엔드캡을 제작하는 장비를 설계 및 제작하였으며, 제작장비를 이용하여 대구경 광섬유 엔드캡을 제작하였다. 대구경 광섬유 엔드캡 제작장비는 레이저 광을 조사하여 접속 열원으로 사용하기 위한 CO2 레이저 광원부, 대구경 광섬유와 엔드캡의 위치를 이송하기 위한 정밀 스테이지 조립체, 스테이지 조립체와 연동되어 융착 시 정렬에 사용되는 비전 시스템으로 구성되어 있다. 레이저 광원의 출력은 스테이지 조립체와 연동되어 출력을 제어하며, 비전 시스템으로 대구경 편광유지 광섬유의 편광축을 정렬할 수 있도록 제작되었다. 자체 제작한 장비를 이용하여 클래드 직경이 400 ㎛인 대구경 편광유지 광섬유와 10(W)×5(D)×2(H) ㎣의 엔드캡을 레이저 융착하여 대구경 광섬유 엔드캡을 제작하였다. 제작된 대구경 광섬유 엔드캡의 신호광 삽입손실, 소광률 및 빔품질(M2)은 각각 0.6%, 16.7 dB, M2x=1.21, M2y=1.22로 측정되었다.