• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.644-651
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• 2011

향후 도래할 수소경제에서 가장 유망한 기술 중에 하나인 고체수소저장 시스템들의 전체성능은 고체수소화물 내부의 열 및 물질전달 속도에 크게 영향을 받으며, 최적화된 시스템 설계를 위해서 이들에 대한 연구들이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 Pt-CNTs 수소저장물질을 이용한 수소저장시스템에 대한 모델링 및 2차원 비정상상태 전산해석을 수행하였다. 기존 상용화된 CFD 소프트웨어를 이용하여 충전동안 발생하는 열 및 물질전달에 대한 현상들을 연구하였으며, 최적화된 수소저장시스템 설계는 고압에서 대류에 의한 냉각효과를 최대화하여 시스템 내부의 온도 상승과 충전시간 지연을 개선할 수 있음을 밝혀냈다. 아직까지 CNT 기반의 수소저장시스템에 대한 연구들이 보고되고 있지 않은 상황에서, 본 연구는 향후 CNT 기반의 고체수소저장시스템 최적 설계에 대한 방안들을 제시한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.922-930
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• 2008

질소산화물($NO_x$) 저감을 위한 선택적 무촉매 환원(SNCR; selective non-catalytic reduction) 공정의 성능은 유속, 반응온도 그리고 반응물간의 혼합과 같은 공정변수에 민감하다. 따라서 효율적인 SNCR 공정의 설계와 운전을 위하여 속도장, 온도장, 및 화학물질들의 농도 분포에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 150 kW LPG 버너가 장착되고, 요소용액을 환원제로 사용하는 파일럿 규모 SNCR 공정에 대하여 액적모델과 결합된 2차원 난류반응흐름 전산유체역학(CFD; computational fluid dynamics) 모델을 개발하고, 이 모델은 실험결과를 통하여 검증된다. 난류반응 CFD 모델에서는 $NO_x$저감율과 $NH_3$-slip을 예측하기 위하여 7개 반응식으로 이루어진 요소용액과 $NO_x$와의 반응기작을 이용한다. 이러한 모델을 이용한 CFD 모사결과는 온도와 NSR(normalized stoichiometric ratio)에 따른 $NO_x$ 저감율에서 실험결과와 최대 20% 이내에서 차이를 보여주고 있으며, $NH_3$-slip에 대하여는 실험결과와 모사결과 사이에 유사한 경향성을 얻었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제39권5호
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• pp.603-616
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• 2007

Roy Huddle, having invented the coated particle in Harwell 1957, stated in the early 1970s that we know now everything about particles and coatings and should be going over to deal with other problems. This was on the occasion of the Dragon fuel performance information meeting London 1973: How wrong a genius be! It took until 1978 that really good particles were made in Germany, then during the Japanese HTTR production in the 1990s and finally the Chinese 2000-2001 campaign for HTR-10. Here, we present a review of history and present status. Today, good fuel is measured by different standards from the seventies: where $9*10^{-4}$ initial free heavy metal fraction was typical for early AVR carbide fuel and $3*10^{-4}$ initial free heavy metal fraction was acceptable for oxide fuel in THTR, we insist on values more than an order of magnitude below this value today. Half a percent of particle failure at the end-of-irradiation, another ancient standard, is not even acceptable today, even for the most severe accidents. While legislation and licensing has not changed, one of the reasons we insist on these improvements is the preference for passive systems rather than active controls of earlier times. After renewed HTGR interest, we are reporting about the start of new or reactivated coated particle work in several parts of the world, considering the aspects of designs/ traditional and new materials, manufacturing technologies/ quality control quality assurance, irradiation and accident performance, modeling and performance predictions, and fuel cycle aspects and spent fuel treatment. In very general terms, the coated particle should be strong, reliable, retentive, and affordable. These properties have to be quantified and will be eventually optimized for a specific application system. Results obtained so far indicate that the same particle can be used for steam cycle applications with $700-750^{\circ}C$ helium coolant gas exit, for gas turbine applications at $850-900^{\circ}C$ and for process heat/hydrogen generation applications with $950^{\circ}C$ outlet temperatures. There is a clear set of standards for modem high quality fuel in terms of low levels of heavy metal contamination, manufacture-induced particle defects during fuel body and fuel element making, irradiation/accident induced particle failures and limits on fission product release from intact particles. While gas-cooled reactor design is still open-ended with blocks for the prismatic and spherical fuel elements for the pebble-bed design, there is near worldwide agreement on high quality fuel: a $500{\mu}m$ diameter $UO_2$ kernel of 10% enrichment is surrounded by a $100{\mu}m$ thick sacrificial buffer layer to be followed by a dense inner pyrocarbon layer, a high quality silicon carbide layer of $35{\mu}m$ thickness and theoretical density and another outer pyrocarbon layer. Good performance has been demonstrated both under operational and under accident conditions, i.e. to 10% FIMA and maximum $1600^{\circ}C$ afterwards. And it is the wide-ranging demonstration experience that makes this particle superior. Recommendations are made for further work: 1. Generation of data for presently manufactured materials, e.g. SiC strength and strength distribution, PyC creep and shrinkage and many more material data sets. 2. Renewed start of irradiation and accident testing of modem coated particle fuel. 3. Analysis of existing and newly created data with a view to demonstrate satisfactory performance at burnups beyond 10% FIMA and complete fission product retention even in accidents that go beyond $1600^{\circ}C$ for a short period of time. This work should proceed at both national and international level.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.813-823
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• 2020

연구목적: 원자로 내부 시설물 해체 등의 고위험 시설이나 고비용 작업에 앞서 시뮬레이션을 통한 작업의 안정성과 생산성을 최대화하기 위해 실제 제어 장비의 제원을 시뮬레이션 상에 모사하고 이를 통해 정밀 제어될 수 있는 디지털 트윈 기술을 이용하고자 한다. 디지털 트윈 기술을 적용함에 정밀 제어 장비와 시뮬레이션의 시간적 격차로 인해 발생할 수 있는 동작 제어 오차는 위험 시설물과 제어 장비 간의 충돌 등과 같은 위험 요소들을 발생시킬 수 있다. 이러한 상황을 제거하고 통제하기 위해서는 사전 연구가 필요하다. 연구방법: 현재 시뮬레이션을 개발함에 가장 대중적으로 사용되는 엔진으로는 Unity 3D가 있다. 하지만 Unity 3D 엔진 내부의 시간 보정으로 인해 발생할 수 있는 제어 오차가 존재한다. 그 오차는 여러 환경에 예상되고 그 오차는 시스템 사양 등의 개발 환경에 따라 다를 수 있다. 이를 입증하기 위해 Unity 3D 엔진을 이용하여 충돌 시뮬레이션 개발하고 이를 통해 다양한 조건의 충돌실험을 진행하고 그에 따른 결과를 정리하고 분석하여 이를 토대로 정밀 제어 장비의 허용 오차를 도출한다. 연구결과: 충돌실험 시뮬레이션을 통한 실험에서 엔진 내부 함수호출에 1/1000초 단위의 시간 보정으로 인해 충돌체의 이동제어에 단위 시간당 거리오차가 발생하고 거리오차는 충돌체의 이동속도와 비례한다. 결론: 디지털 트윈을 이용한 원격해체 시뮬레이터는 하드웨어와 소프트웨어 환경과 수동 제어 시 정밀 제어 장치의 요구 정밀도에 따른 이동속도의 제한이 필요할 것으로 판단된다. 그리고 운용 제어 장비의 가용 및 허용 오차와 작업의 요구 속도를 시스템 개발 환경, 하드웨어 사양과 시뮬레이션에 모사된 제어 장비 및 시설물 등의 모델링 데이터의 크기도 반드시 고려한다.