• Nuclear Engineering and Technology
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• 제18권2호
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• pp.78-84
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• 1986

일차섭동이론을 이용하여 물질밀도 감도 계수의 표현식을 유도하였다. Super-Phenix I 평형노심의 초기상태를 기준계로 택했으며 유효중배계수를 계의 응답함수로 정의했다. 볼츠만 연산자의 구성요 소인 물질밀도로 표현되는 핵연료의 농축도와 실효밀도를 입력변화로 선정했다. 위 계산을 수행하는데 전산코드시스템 (KAERI-26군 단면적 library/1DX/2DB/PERT-V)가 사용되었다. 핵연료 농축도의 유효증배계수에 대한 감도계수는 4.576로 계산되었으며, 핵연료 실효밀도의 감도 계수는 0.0756으로 계산되었다. 본 연구는 감도해석법이 대형전산코드를 이용한 직접반복계산법에 비해 계산시간의 단축과 아울러 많은 정보를 준다는 것을 보여준다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권6호
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• pp.1769-1785
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• 2021

The Integral Pressurized Water Reactors (IPWRs) as the innovative advanced and generation-III + reactors are under study and developments in a lot of countries. This paper is aimed at the thermal hydraulic study of the hot and average fuel sub-channel in a Generation III + IPWR by loose external coupling to the neutronic simulation. The power produced in fuel pins is calculated by the neutronic simulation via MCNPX2.6 then fuel and coolant temperature changes along fuel sub-channels evaluated by computational fluid dynamic thermal hydraulic calculation through an iterative coupling. The relative power densities along the fuel pin in hot and average fuel sub-channel are calculated in sixteen equal divisions. The highest centerline temperature of the hottest and the average fuel pin are calculated as 633 K (359.85 ℃) and 596 K (322.85 ℃), respectively. The coolant enters the sub-channel with a temperature of 557.15 K (284 ℃) and leaves the hot sub-channel and the average sub-channel with a temperature of 596 K (322.85 ℃) and 579 K (305.85 ℃), respectively. It is shown that the spacer grids result in the enhancement of turbulence kinetic energy, convection heat transfer coefficient along the fuel sub-channels so that there is an increase in heat transfer coefficient about 40%. The local fuel pin temperature reduction in the place and downstream the space grids due to heat transfer coefficient enhancement is depicted via a graph through six iterations of neutronic and thermal hydraulic coupling calculations. Working in a low fuel temperature and keeping a significant gap below the melting point of fuel, make the IPWR as a safe type of generation -III + nuclear reactor.

• 한국해양공학회지
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• 제32권6호
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• pp.427-432
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• 2018

Tidal current power is one of the energy sources of the ocean. Electricity can be generated by converting the flow energy of the current into the rotational energy of a turbine. Unlike tidal barrage, tidal current power does not require dams, which have a severe environmental impact. A floating-type tidal current power device can reduce the expensive support and installation cost, which usually account for approximately 41% of the total cost. It can also be deployed in relatively deep water using tensioned wires. The dynamic behavior of a floater and turbine force are coupled because the thrust and moment of the turbine affect the floater excursion, and the motion of the floater can affect the incoming speed of the flow into the turbine. To maximize the power generation and stabilize the system, the coupled motion of the floater and turbine must be extensively analyzed. However, unlike pile-fixed devices, there have been few studies involving the motion analysis of a moored-type tidal current power device. In this study, the commercial program OrcaFlex 10.1a was used for a time domain motion analysis. In addition, in-house code was used for an iterative calculation to solve the coupled problems. As a result, it was found that the maximum mooring load of 200 kN and the floater excursion of 5.5 m were increased by the turbine effect. The load that occurred on the mooring system satisfied the safety factor of 1.67 suggested by API. The optimum mooring system for the floating tidal current power device was suggested to maximize the power generation and stability of the floater.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.517-522
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• 2019

본 논문은 전동기 상수 추정 방법을 제안한다. 제안하는 기법은 전동기 전압방정식을 차동식 형태로 전개한 수식에 기반한다. 차동식 형태를 이용함으로써 전동기 상수 추정시 사용되는 전압 정보에 존재하는 크기 오차인 데드타임의 영향을 배제한다. 전동기의 상수값은 전동기 제어 성능 향상을 위해서 필요할 때가 있다. 예를 들면 DTC(Direct Torque Control) 제어 기법에는 토오크 및 자속 크기의 연산시 전동기의 상수를 알아야한다. 다른 예로서 예측제어의 경우 지령치 전압 생성을 위해서는 정확한 전동기의 상수 값의 정보가 필요하다. 전동기의 상수는 구동 환경에 따라 변동하는 값이므로 부정확한 전동기 상수 사용시 제어 성능의 저하를 가져온다. 따라서, 정확한 전동기 상수의 추정이 필요하다. 제안하는 기법에서 전압차동식에 기초하여 추정되는 전동기 상수는 RLS(Recursive Least Square) 기법에 의해 구해진다. 본 연구에서는 단순 수식에 의한 형태로 전동기의 상수를 추정하지 않고, RLS 알고리즘을 적용하여 노이즈에 강인하게 전동기 상수를 추정한다. 표면 부착형 영구자석 전동기의 제어시스템에 적용하여 제안하는 기법의 타당성을 보인다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.1-9
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• 2021

OpenGL compute shader는 다른 shader 단계와 다르게 동작하며, 병렬로 모든 데이터를 계산하는데 사용할 수 있다. 본 논문은 OpenGL compute shader에서 반복 켤레 기울기 방법을 통해 희소선형 시스템을 계산하기 위한 GPU 기반의 병렬 알고리즘 제안하였다. 제안된 희소 선형 해결 방법은 대칭인 양의 정부호 행렬과 같은 대형 선형 시스템을 해결하기 위해 사용된다. 본 논문은 이 알고리즘을 사용하여 매트릭스 형식이 다른 8가지 예제들에 대해서 CPU와 GPU를 기반으로한 성능 비교 결과를 제공한다. 본 논문은 4가지 잘 알려져 있는 매트릭스 형식(Dense, COO, ELL and CSR)을 매트릭스 저장소를 사용하였다. 8개의 희소 매트릭스를 사용한 성능 비교 실험에서 GPU 기반 선형 해결 시스템이 CPU 기반 선형 해결 시스템보다 훨씬 빠르며, GPU 기반에서 0.64ms, CPU 기반에서 15.37ms의 평균 컴퓨팅 시간을 제공한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권1호
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• pp.36-48
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• 2022

As a valid numerical method to obtain a high-resolution result of a flow field, computational fluid dynamics (CFD) have been widely used to study coolant flow and heat transfer characteristics in fuel rod bundles. However, the time-consuming, iterative calculation of Navier-Stokes equations makes CFD unsuitable for the scenarios that require efficient simulation such as sensitivity analysis and uncertainty quantification. To solve this problem, a reduced-order model (ROM) based on proper orthogonal decomposition (POD) and machine learning (ML) is proposed to simulate the flow field efficiently. Firstly, a validated CFD model to output the flow field data set of the rod bundle is established. Secondly, based on the POD method, the modes and corresponding coefficients of the flow field were extracted. Then, an deep feed-forward neural network, due to its efficiency in approximating arbitrary functions and its ability to handle high-dimensional and strong nonlinear problems, is selected to build a model that maps the non-linear relationship between the mode coefficients and the boundary conditions. A trained surrogate model for modes coefficients prediction is obtained after a certain number of training iterations. Finally, the flow field is reconstructed by combining the product of the POD basis and coefficients. Based on the test dataset, an evaluation of the ROM is carried out. The evaluation results show that the proposed POD-ROM accurately describe the flow status of the fluid field in rod bundles with high resolution in only a few milliseconds.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.11-21
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• 2022

국과연은 물자표적에 대한 취약성 해석 모델인 AVEAM-MT(ADD Vulnerability and Effectiveness Assessment Model for Materiel Target)를 개발하고 있다. 이 모델에는 성형작약제트와 표적 간 상호작용을 해석하기 위해 두 가지 방법이 적용되었다. 그중 한 방법은 표적 부품으로 침투를 신속하게 계산하기 위해 Fireman-Pugh 방법을 개량한 경험적 모델이다. 다른 하나는 Walker-Anderson 침투모델을 성형작약제트에 적용할 수 있도록 개량한 물리기반 모델인 ADD-TSC(ADD Tandem Shaped Charge)이다. 이 논문에서는 이 두 방법을 간략히 기술하고, 경험식 방법과 물리기반 모델의 잔류침투성능 예측 결과를 비교한다. 또한 물리기반 모델이 예측한 침투성능과 문헌에서 찾은 실험 결과를 비교한다. 비교 결과는 두 방법 모두 AVEAM-MT와 같은 짧은 시간에 상당한 양의 반복적인 피해해석 시뮬레이션 수행이 요구되는 취약성 해석 모델에 탑재되어 고속 계산 또는 상대적으로 높은 충실도 계산에 유용하게 사용될 수 있음을 보인다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권1호
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• pp.310-323
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• 2023

The k-eigenvalue neutronics/thermal-hydraulics coupling calculation is a key issue for reactor design and analysis. Jacobian-free Newton-Krylov (JFNK) method, featured with super-linear convergence rate and high efficiency, has been attracting more and more attention to solve the multi-physics coupling problem. However, it may converge to the high-order eigenmode because of the multiple solutions nature of the k-eigenvalue form of multi-physics coupling issue. Based on our previous work, a modified JFNK with a line search method is proposed in this work, which can find the fundamental eigenmode together with thermal-hydraulics feedback in a wide range of initial values. In detail, the existing modified JFNK method is combined with the line search strategy, so that the intermediate iterative solution can avoid a sudden divergence and be adjusted into a convergence basin smoothly. Two simplified 2-D homogeneous reactor models, a PWR model, and an HTR model, are utilized to evaluate the performance of the newly proposed JFNK method. The results show that the performance of this proposed JFNK is more robust than the existing JFNK-based methods.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권3호
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• pp.255-272
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• 2023

Spatial cable systems can provide more transverse stiffness and torsional stiffness without sacrificing the vertical bearing capacity compared with conventional vertical cable systems, which is quite lucrative for long-span earth-anchored suspension bridges' development. Higher economy highlights the importance of refined form-finding analysis. Meanwhile, the internal connection between the lateral and vertical sags has not yet been specified. Given this, an analytic algorithm of form-finding for the earth-anchored suspension bridge with spatial cables is proposed in this paper. Through the geometric compatibility condition and mechanical equilibrium condition, the expressions for cable segment, the recurrence relationship between catenary parameters and control equations of spatial cable are established. Additionally, the nonlinear general reduced gradient method is introduced into fast and high-precision numerical analysis. Furthermore, the analytic expression of the lateral and vertical sags is deduced and discussed. This is very significant for the space design above the bridge deck and the optimization of the sag-to-span ratio in the preliminary design stage of the bridge. Finally, the proposed method is verified with the aid of two examples, one being an operational self-anchored suspension bridge (with spatial cables and a 260 m main span), and the other being an earth-anchored suspension bridge under design (with spatial cables and a 500 m main span). The necessity of an iterative calculation for hanger tensions on earth-anchored suspension bridges is confirmed. It is further concluded that the main cable and their connected hangers are in very close inclined planes.

• 대한환경공학회지
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• 제29권3호
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• pp.277-282
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• 2007

본 연구에서는 보다 정확하고 실용적인 배출수처리시설 용량산정 및 설계 도구를 개발하고자, Excel 프로그램을 이용하여 계산과정을 전산화한 배출수처리시설 설계용 프로그램을 개발하였다. 배출수처리시설 설계용 프로그램은 슬러지 발생량 산정, 물질수지의 계산, 그리고 단위공정의 제원결정을 순서대로 수행할 수 있도록 구성되어 있다. 특히 본 프로그램에는 여과지 역세척수를 회수하기 위한 시스템이 포함되어 있다. 배출수처리시설 설계용 프로그램을 대청호 원수를 취수하는 청주정수장을 대상으로 실행한 결과, 반복계산으로 인한 계산착오 문제를 해결할 수 있었으며, 계산과 설계에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있었다. 본 프로그램은 기존정수장 배출수처리시설의 성능개선 뿐만 아니라 새로운 정수장에도 적용될 것으로 기대된다.