• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권5호
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• pp.327-332
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• 2021

Lithium-ion batteries (LIBs) have become a main energy storage device in various applications, such as portable appliances, renewable energy facilities, and electric vehicles. However, the poor thermal stability of LIBs may cause explosion or fire. The thermal runaway is the result of a failure of the separator inside LIB. Damages like tearing, piercing, and collapsing of the separator were simulated in a mechanical, an electrical, and a thermal way, and small discharge pulses of a few mV were detected at the time of separator damages. From the experimental results, this paper provided a method that can identify the separator failure before thermal runaway in the aspect of a potential explosion and fire prevention measures.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권3호
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• pp.305-318
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• 2022

Permeable reactive barriers used for groundwater treatment require proper estimation of the reactive material behavior regarding the emplacement method. This study evaluates the dry emplacement of zeolite (clinoptilolite) to be used as a reactive material in the barrier by carrying out several geotechnical laboratory tests. Dry zeolite samples, exhibited higher wetting-induced compression strains at the higher vertical stresses, up to 12% at 400 kN/m². The swelling potential was observed to be limited with a 3.5 swell index and less than 1% free swelling strain. Direct shear tests revealed that inundation reduces the shear strength of a dry zeolite column by a maximum of 10%. Falling head permeability tests indicate decreasing permeability values with increasing the vertical effective stress. Regarding self-loading and inundation, the porosity along the zeolite column was calculated using a proposed 1D numerical model to predict the permeability with depth considering the laboratory tests. The calculated discharge efficiency was significantly decreased with depth and less than 2% relative to the top for barrier depths deeper than 20 m. Finally, the importance of directional dependence in the permeability of the zeolite medium for calibrating 2D finite element flow analysis was highlighted by bench-scale tests performed under 2D flow conditions.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.289-308
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• 2021

본 연구에서는 열-수리-역학적 복합거동 수치해석을 활용하여 국내 고준위방사성폐기물 처분장의 완충재의 설계 기준 온도가 100℃ 및 125℃인 경우, 처분 간격에 따른 처분시스템의 최고 온도를 계산하고, 역학적 안정성을 확보하기 위한 암반의 조건을 도출하였다. 완충재의 설계 기준 온도를 현재와 같이 100℃로 유지할 때, 처분터널 간격이 40 m, 처분공 간격이 5.5 m인 경우와 처분터널 간격이 30 m, 처분공 간격이 6.5 m인 경우, 처분용기와 완충재가 접하는 점에서 최고 온도가 각각 99.4℃ 및 99.8℃로 계산되었다. 완충재의 설계 기준 온도를 125℃로 향상시킨 경우, 처분터널 간격을 30 m, 처분공 간격을 4.5 m까지 감소시켜 처분 면적을 KRS⁺ 기반 처분시스템 대비 55%까지 감소시킬 수 있었다. 다양한 처분 간격에 대해 암반에서의 역학적 안정성을 평가한 결과, 암반파괴가 발생하지 않기 위해서는 KRS⁺ 기반 처분시스템은 암반의 RMR 분류법의 Good rock에 해당하는 RMR 72.4 이상의 조건이어야 했다. 처분 간격이 감소할수록 암반의 RMR이 더 높아야 했으며, 처분터널 간격 30 m, 처분공 간격 4.5 m인 경우에는 RMR 87.3 이상이 되어야 암반의 파괴를 방지할 수 있었다. 그러나, 처분 이후 지하수 유입 시 벤토나이트 완충재 및 뒤채움재의 팽윤에 따른 구속압에 의한 암반 강도의 증가를 고려하면, 해석을 수행한 모든 처분 간격에 대해 암반의 RMR이 75 이상이면 역학적 안정성을 확보할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제28권2호
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• pp.126-132
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• 2014

In this study, a method for analyzing the collision and interaction between ice bergy bits and a Mark III type liquid natural gas (LNG) carrier was considered, and the structural safety of a ship's hull and cargo containment system (CCS) was evaluated. In the analysis, a constitutive model implementing the strain rate dependant mechanical property was used to consider the typical material characteristics of ice rationally. A relatively simple and easy ice structure interaction analysis procedure, compared with the accurate but complicated FSI analysis scheme, was suggested. When the ice bergy bits collided with ship's side hull under the four assumed scenarios, the structural behaviors of the ship structure and LNG CCS were simulated by applying the suggested ice collision analysis procedure using the commercial hydro-code LS-DYNA. In addition, the effects of the shapes and colliding speed of the ice bergy bits on the ice-structure interaction and safety of the CCS were examined in detail.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권12호
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• pp.3990-4002
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• 2021

CSPACE (Core meltdown, Safety and Performance Analysis CodE for nuclear power plants) for a simulation of severe accident progression in a Pressurized Water Reactor (PWR) is developed by coupling of verified system thermal hydraulic code of SPACE (Safety and Performance Analysis CodE for nuclear power plants) and core damage progression code of COMPASS (Core Meltdown Progression Accident Simulation Software). SPACE is responsible for the description of fluid state in nuclear system nodes, while COMPASS is responsible for the prediction of thermal and mechanical responses of core fuels and reactor vessel heat structures. New heat transfer models to each phase of the fluid, flow blockage, corium behavior in the lower head are added to COMPASS. Then, an interface module for the data transfer between two codes was developed to enable coupling. An implicit coupling scheme of wall heat transfer was applied to prevent fluid temperature oscillation. To validate the performance of newly developed code CSPACE, we analyzed typical severe accident scenarios for OPR1000 (Optimized Power Reactor 1000), which were initiated from large break loss of coolant accident, small break loss of coolant accident, and station black out accident. The results including thermal hydraulic behavior of RCS, core damage progression, hydrogen generation, corium behavior in the lower head, reactor vessel failure were reasonable and consistent. We demonstrate that CSPACE provides a good platform for the prediction of severe accident progression by detailed review of analysis results and a qualitative comparison with the results of previous MELCOR analysis.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.145-155
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• 2010

최근 국내에서는 해저터널에 대한 관심이 늘고 있고, 실제 해저터널의 건설아 진행되고 있다. 이러한 해저터널의 안정성을 위해서는 차수 및 보강을 위해 그라우팅이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 해저 심부에 위치한 터널을 대상으로 그라우팅 보장이 터널의 안정성에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 위해 1, 3, 5 등급 암반을 대상으로 그라우팅 보강영역, 암반등급, 숏크리트 두께, 측압계수, 그라우팅 두께, 펌핑의 유무를 달리하여 민감도 분석을 위한 수리-역학적 연계해석을 수행하였다. 수치해석을 위해 FLAC-2D ver 5.0을 사용하였다. 해저터널의 그라우팅 보강 설계를 수행할 경우에는 그라우팅의 강도증가 효과뿐만 아니라 그라우팅 차수로 인해 증가되는 수압의 효과도 같이 고려해야 할 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권1호
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• pp.234-243
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• 2021

In the research or project planning for the decommissioning of a nuclear power plant, one of several preparations will be the establishment of a list of potential radionuclides to be considered at the time of characterization or final status surveys. Reliable data for selection of potential radionuclides during the transition period to prepare for decommissioning will depend heavily on historical data at the site or, where possible, sampling analysis. However, during the transition period, direct sampling can be challenging, depending on the circumstances of the site or national regulation. A methodology of selecting potential radionuclides for nuclear facility sites which largely consists of three major processes: production of initial list of radionuclides, selection of the insignificant radionuclide that will be eliminated, and consideration of site characterization or sampling. For developing a preliminary list of potential radionuclides for Kori Unit 1 decommissioning, the list of initial radionuclides was made referring to the technical documents applied at decommissioned NPPs in the U.S and additional reference materials applied until the operation of NPPs in Korea. For the screening of insignificant radionuclides, we applied criterion of less than 0.1% of the amount of radioactivity inventory and confirmed the dose fraction using the RESRAD code. The final suit of radionuclides was established, which should be supplemented by reflecting site characterization and sampling process in the future. Thus, the methodology and results for the selection of potential radionuclides suggested in this paper can give an insight as a future reference to deriving DCGLs in relation to site remediation of decommissioning nuclear plants.

• 터널과지하공간
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• 제32권3호
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• pp.219-230
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• 2022

GREAT 셀은 실험실에서 심부지층의 열-수리-역학적 조건을 구현하기 위해 설계된 시험장비로서, 시료 길이방향 축을 중심으로 회전하는 측면의 가압장치를 이용하여 다축 응력장을 생성할 수 있고 균열이 포함된 시료에 대해 유체유동 실험이 가능하다. 본 연구에서는 GREAT 셀을 이용한 삼축압축시험을 수치 해석적으로 모사하고 시료 측면에 작용하는 구속압 조건에 따른 역학적 거동을 분석하였다. 균열이 없는 고분자 재질의 시료에 대한 삼축압축시험 사례를 수치모사하여 실험결과와 비교하였다. 수평 구속압의 균등 및 불균등 조건에서 시료 표면의 변형률(원주변형률)을 분석하였으며, 실험결과와 유사한 경향을 보이는 것으로 검토되었다. 추가로 균열이 포함된 가상의 시료모델을 구성하여 균열면의 마찰 특성 및 형상이 시료 변형에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권11호
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• pp.69-78
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• 2012

강우로 인한 사면의 안정성 평가를 하기 위한 일반적인 해석 방법들은 강우 침투와 흙의 거동 해석을 개별적으로 구분하여 수행하고 있다. 따라서 상용화된 프로그램과 기 개발된 여러 연구자들의 모델들은 불포화 투수계수를 함수비(또는 흡수력)만의 함수로 정의되어 수리-역학적인 특징을 동시에 고려하지 못하고 있는 실정이다. 그러나 실제 침투수는 사면의 거동을 발생시키고, 지반의 토립자들은 다시 재배열되며 이러한 구성관계에 의해 포화 투수계수 뿐만 아니라 불포화 투수계수도 시간에 따라 변화하게 된다. 강우로 인한 사면의 불안정성은 예측된 불포화 투수계수 값을 근간으로 사면 내 흡수력 감소를 계산함으로써 평가되고 불포화 투수계수는 함수비와 간극률의 함수로 정의되어야 한다. 본 논문에서는 기존의 단계적으로 연결된 해석방법이 불포화 지반에서 침투수를 고려하고 흙의 변형을 예측하는 동시연동해석 결과보다 사면 내부에서 예측되는 흡수력의 변화가 시간에 따라 상대적으로 빠르게 감소함을 보여주고 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.355-363
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• 2006

본 연구에서는 연약한 지반에 속하는 모래지반과 풍화토가 터널상부에 존재하며 연암층에 위치하는 해저터널을 대상으로 터널 배면의 간극수압이 터널의 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 비배수 조건과 배수조건을 가정하여 연계해석을 수행하였다. 비배수 터널의 경우에도 숏크리트 두께를 달리하여 안정성을 비교하였으며, 배수 터널의 경우는 숏크리트의 투수계수와 공극률을 달리하여 민감도분석을 수행하였다. 해저터널의 안정성은 유광호 등(2000, 2001, 2005)에 의해 제안된 전단강도감소 기법을 사용하여 수치적으로 구해지는 안전율을 사용하였다. 본 연구에서는 수리-역학적 연계해석 시 시공단계별 정상류 상태를 먼저 재현하고 터널의 안전율을 구했다. 연구결과 터널내로의 지하수 유입량을 어느 정도 허용함으로써 오히려 터널의 안정성이 높아짐을 확인할 수 있었다.