• 시스템엔지니어링학술지
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• 제16권2호
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• pp.97-109
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• 2020

On March 11, 2011, an earthquake followed by a tsunami caused an extended station blackout (SBO) at the Fukushima Dai-ichi NPP Units. The accident was initiated by a total loss of both onsite and offsite electrical power resulting in the loss of the ultimate heat sink for several days, and a consequent core melt in some units where proper mitigation strategies could not be implemented in a timely fashion. To enhance the plant's coping capability, the Diverse and Flexible Strategies (FLEX) were proposed to append the Emergency Operation Procedures (EOPs) by relying on portable equipment as an additional line of defense. To assess the success window of FLEX strategies, all sources of uncertainties need to be considered, using a physics-based model or system code. This necessitates conducting a large number of simulations to reflect all potential variations in initial, boundary, and design conditions as well as thermophysical properties, empirical models, and scenario uncertainties. Alternatively, data-driven models may provide a fast tool to predict the success window of FLEX strategies given the underlying uncertainties. This paper explores the applicability of Artificial Intelligence (AI) to identify the success window of FLEX strategy for extended SBO. The developed model can be trained and validated using data produced by the lumped parameter thermal-hydraulic code, MARS-KS, as best estimate system code loosely coupled with Dakota for uncertainty quantification. A Systems Engineering (SE) approach is used to plan and manage the process of using AI to predict the success window of FLEX strategies under extended SBO conditions.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제16권2호
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• pp.27-37
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• 2020

The Fukushima Daiichi accident in 2011 revealed some vulnerabilities of existing Nuclear Power Plants (NPPs) under extended Station Blackout (SBO) accident conditions. One of the key Severe Accident Management (SAM) strategies developed post Fukushima accident is the In-Vessel Retention (IVR) Strategy which aims to retain the structural integrity of the Reactor Pressure Vessel (RPV). RELAP/SCDAPSIM/MOD3.4 is selected to predict the thermal-hydraulic response of APR1400 undergoing an extended SBO. To assess the effectiveness of the IVR strategy, it is essential to quantify the underlying uncertainties. In this work, both the epistemic and aleatory uncertainties are considered to identify the success window of the IVR strategy. A set of in-vessel relevant phenomena were identified based on Phenomena Identification and Ranking Tables (PIRT) developed for severe accidents and propagated through the thermal-hydraulic model using Wilk's sampling method. For this work, a Systems Engineering (SE) approach is applied to facilitate the development process of assessing the reliability and robustness of the APR1400 IVR strategy. Specifically, the Kossiakoff SE method is used to identify the requirements, functions and physical architecture, and to develop a design verification and validation plan. Using the SE approach provides a systematic tool to successfully achieve the research goal by linking each requirement to a verification or validation test with predefined success criteria at each stage of the model development. The developed model identified the conditions necessary for successful implementation of the IVR strategy which maintains the vessel integrity and prevents a melt-through.

• 한국추진공학회지
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• 제25권2호
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• pp.66-78
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• 2021

본 연구에서는 환형연소기에서 연소불안정성이 발생하는 당량비 조건과 노즐 개수에 따라서 대칭성파괴(Symmetry Breaking) 효과를 비교하였다. 일반적으로 환형연소기에서는 연소실의 길이가 짧으므로 종-방향 연소불안정성이 잘 발생하지 않으나, 발전용 가스터빈시스템의 트랜지션피스(Transition piece) 같은 덕트가 존재하였을 때는 연소불안정성이 발생하였다. 이 경우 덕트로 인하여 종-방향의 불안정성 모드만 관찰되었다. 5개의 희박노즐 개수와 당량비 조건에 따라서 대칭성파괴 특성을 조사하였는데, 당량비가 감소할수록 대칭성파괴 효과가 빠르게 발생하여 불안정성이 극적으로 사라지면서 진폭이 크게 감소하였다. 또한, 희박노즐 개수가 증가할수록 당량비 감소와 같은 현상이 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권5호
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• pp.65-72
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• 2021

소형위성의 궤도조정 및 궤도유지에 활용될 수 있는 700 W급 홀추력기 랩모델을 개발하였다. 스케일링 방정식을 사용하여 방전채널의 크기를 선정하였으며, 자기장이 방전채널 중심선을 기준으로 대칭성을 가지면서 방전채널 바깥에서 최대가 되도록 설계하였다. 개발된 홀추력기의 방전시험은 2.0×10^-5 Torr 이하의 배경압력을 갖는 진공 환경에서 수행되었으며 추력 스탠드를 이용하여 추력을 측정하였다. 양극전압을 300 V로 고정하고 양극유량과 코일전류를 변수로 하여 추력을 측정하였으며, 양극유량 2.36 mg/s, 코일전류 2.4 A 조건에서 양극전력 620 W에서 추력 38 mN, 통합비추력 1,540 s, 양극효율 50 %로 가장 높은 성능을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.34-50
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• 2022

파리 기후 협약 이후 온실 가스 감축은 전세계적으로 가장 중요한 문제이다. 특히 상당한 온실 가스를 배출하는 교통 운송 부문의 화석 연료 감축이 시급하다. 본 논문에서는 이에 대한 대안으로 재생에너지원에서 생산된 전기 에너지로 수소를 생산하여 수소 자동차에 연료로 공급하는 그린 모빌리티 에너지 시스템의 경제성을 검토하였다. 시스템 설계에 필요한 재생에너지 발전, 수전해 통한 수소 생산, 수소 저장과 충전소 등 여러가지 결정사항들에 대해 9 가지 시나리오를 구성하여 그에 대한 최적 설계 및 운영 비용을 분석하였다. 본 연구에서 얻어진 경험은 현실적 수소 에너지 시스템을 구축하는데 활용될 수 있을 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권6호
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• pp.2077-2083
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• 2022

In the unlikely event of core disruptive accident in sodium cooled fast reactors, the reactor containment building would be bottled up with sodium and fission product aerosols. The behavior of these aerosols is crucial to estimate the in-containment source term as a part of nuclear reactor safety analysis. In this work, the evolution of sodium aerosol characteristics (mass concentration and size) is simulated using HAARM-S code. The code is based on the method of moments to solve the integro-differential equation. The code is updated to FORTRAN-77 and run in Microsoft FORTRAN PowerStation 4.0 (on Desktop). The sodium aerosol characteristics simulated by HAARM-S code are compared with the measured values at Aerosol Test Facility. The maximum deviation between measured and simulated mass concentrations is 30% at initial period (up to 60 min) and around 50% in the later period. In addition, the influence of humidity on aerosol size growth for two different aerosol mass concentrations is studied. The measured and simulated growth factors of aerosol size (ratio of saturated size to initial size) are found to be matched at reasonable extent. Since sodium is highly reactive with atmospheric constituents, the aerosol growth factor depends on the hygroscopic growth, chemical transformation and density variations besides coagulation. Further, there is a scope for the improvement of the code to estimate the aerosol dynamics in confined environment.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제18권2호
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• pp.140-148
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• 2022

Hydrogen is expected to be widely applied in most sectors within the current energy system, such as transportation and logistics, and is expected to be economically and technologically utilized as a power source to achieve vehiclebon emission reduction. In particular, the construction of hydrogen charging station infrastructure will not only support the distribution of hydrogen electric vehicles, but also play an important role in building a hydrogen logistics system. Therefore, This paper suggest additional charging infrastructure areas in Seoul with a focus on supply according to the annual average growth rate (CAGR), centering on Seoul, where hydrogen vehicles are most widely distributed. As of February 2022, hydrogen charging infrastructures were installed in Gangseo-gu, Gangdong-gu, Mapo-gu, Jung-gu, and Seocho-gu in downtown Seoul. Next, looking at the number of hydrogen vehicles by administrative dong in Seoul from 2018 to 2022, Seocho-gu has the most with 246 as of 2022, and Dongjak-gu has the highest average growth rate of 215.4% with a CAGR of 215.4%. Therefore, as a result of CAGR analysis, Dongjak-gu is expected to supply the most hydrogen vehicles in the future, and Seocho-gu currently has the most hydrogen vehicles, so it is likely that additional hydrogen charging infrastructure will be needed between Dongjak-gu and Seocho-gu.

• 한국광학회지
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• 제33권3호
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• pp.113-121
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• 2022

본 연구에서는 우리나라의 위성-지상 하향 무선 광통신 시스템의 링크 가용성을 분석하였다. 주요 5개 도시(서울, 부산, 대구, 대전, 광주)의 최근 10년간의 기상 데이터를 활용했으며, 대기의 흡수 및 산란 손실과 신틸레이션 손실, 그리고 에어로졸 손실을 모두 고려하여 링크 가용성을 이론적으로 예측하였다. 정확하면서도 보수적인 링크 가용성 계산을 위하여 수적(cloud droplet)의 최대 개수 밀도를 사용하는 새로운 손실 모델을 제시하였다. 지상 기지국이 주요 5개 도시 중 한 곳에 위치하며, 대기 손실에 20 dB의 링크 버짓을 할당할 것을 전제한 경우 우리나라 위상-지상 하향 무선 광통신 링크의 가용성은 45-70%로 예측되었다. 그러나 3개 또는 5개 도시의 위치 다이버시티를 적용하면, 링크 가용성이 각각 90%와 97%로 크게 향상될 수 있을 것으로 예측되었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.71-80
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• 2023

연료전지는 저탄소 발전원으로 주유소 내 연료전지를 설치 시 분산에너지와 전기차 충전인프라를 확충할 수 있다. 주유소 내 연료전지 설치 시 안전성 확보를 위하여 국‧내외 주유소 및 연료전지의 사고데이터를 기반으로 사고시나리오를 도출하고 사고피해예측을 위한 정량적 위험성평가를 실시하였다. 최악의 사고시나리오가 아닌 현실적으로 발생 가능한 화재 및 폭발사고의 피해범위를 산출하고, 피해영향을 분석한 결과 주유기로부터 9.0 m, 주유 중 차량으로부터 15.5 m, 통기관으로부터 4.1 m, 연료전지의 정압기 등 가스조정장치로부터 1.1 m 이상 이격 시 사고로 인한 심각한 피해 위험을 낮출 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 주유소 내 연료전지 배치 및 사고피해를 경감할 수 있는 안전대책 수립에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 디지털융복합연구
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• 제20권1호
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• pp.301-307
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• 2022

오늘날 각 방송사는 선거방송에서 최신 기술인 CG(computer Graphics)를 최대한 사용하여 시청자의 눈을 사로잡으려고 경쟁한다. 이 논문은 CG디자이너의 관점에서 선거 개표방송 내의 CG 기술과 디자인의 변천사를 조사하였다. 컴퓨터를 활용하여 선거 개표방송을 시작한 1980년대부터 가상스튜디오가 본격적으로 활용되기 전까지, 총선, 대선, 지방선거의 개표방송 영상을 시청하면서 CG로 제작한 이미지 부분과 기술의 활용을 다각도로 분석하였다. 국내에서는 자체 개발한 EDDS(Election Data Display System)부터 시작하여, 컴퓨터를 이용하여 데이터베이스화를 하였고, 그 시기부터 일일이 수작업한 애니메이션 CG를 도입하였다. 이후 방송사는 다양하고 화려한 CG 이미지 경쟁에 초점을 맞추었고, CG 이미지는 기술과 디자인이 함께 발전하면서, 2차원에서 3차원으로 확장되었다. 한국 방송은 1985년부터 1992년 사이에 디지털 기술을 활용하면서, 정보력에 중점을 두었던 것에서 이미지로 변화하는 과도기라고 볼 수 있다.