• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제54권10호
• /
• pp.3849-3854
• /
• 2022

The present work aims to optimize the radiation protection efficiency for ion-selective containers used in the liquid treatment for the nuclear power plant (NPP) cooling cycle. Some naturally occurring rocks were examined as filler materials to reduce absorbed dose and equivalent dos received from the radioactive waste container. Thus, the absorbed dose and equivalent dose were simulated at a distance of 1 m from the surface of the radioactive waste container using the Monte Carlo simulation. Both absorbed dose and equivalent dose rate are reduced by raising the filler thickness. The total absorbed dose is reduced from 7.66E-20 to 1.03E-20 Gy, and the equivalent dose is rate reduced from 183.81 to 24.63 µSv/h, raising the filler thickness between 0 and 17 cm, respectively. Also, the filler type significantly affects the equivalent dose rate, where the redorded equivalent dose rates are 24.63, 24.08, 27.63, 33.80, and 36.08 µSv/h for natural rocks basalt-1, basalt-2, basalt-sill, limestone, and rhyolite, respectively. The mentioned results show that the natural rocks, especially a thicker thickness (i.e., 17 cm thickness) of natural rocks basalt-1 and basalt-2, significantly reduce the gamma emissions from the radioactive wastes inside the modified container. Moreover, using an outer cementation concrete wall of 15 cm causes an additional decrease in the equivalent dose rate received from the container where the equivalent dose rate dropped to 6.63 µSv/h.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.22-32
• /
• 2022

To reduce energy consumption and CO₂ emission in building sector, a ground source heat pump system has been highly adopted due to its high efficient by many regulation. A certification system has been operated to distribute reliable and high-efficient heat pump units. In this study, the performance status of the recently certified ground source heat pump unit with components was investigated. All heat pump units certified from 2015 to 2020 were water to water heat pump types. Compared to the past, higher capacity systems over 400 kW have been certificed. The cooling COP of the heat pump unit based on certification criteria showed higher value than the heating COP. It is highly recommended to revise the certified criteria values considering operating conditions individually. Most of ground source heat pump units have employed scroll type compressors and plate type heat exchangers with HFC refrigerant.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
• /
• 제12권4호
• /
• pp.41-45
• /
• 2010

Miniature Joule-Thomson refrigerators have been widely used for rapid cooling of infrared detectors, optoelectronic device, and integrated circuits of micro electronics. The typical J-T refrigerator consists of the recuperative heat exchanger with the double helical tube and fin configuration, J-T nozzle, a mandrel, Dewar and a compressed gas storage bottle. In this study, to predict the thermodynamic behaviors of the refrigerator with a compressed gas storage bottle during the cool-down time, numerical study of transient characteristics for a J-T refrigerator was developed. A simplified transient one.dimensional model of the momentum and energy equations was simultaneously solved to consider the thermal interactions of the each component of the refrigerator. To account for effects of the thermal mass of the solid, the heat capacities of the tube, fins, mandrel and Dewar are considered. The results show the charged gas pressure of the gas storage bottle has significant effects on the performance of the J-T refrigerator. At the elevated gas pressure of the gas storage bottle, the large capacity of the compressed gas storage does not need to get the fast cool-down performance of the J-T refrigerator in the cool-down stage.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.61-65
• /
• 2010

To develop the thermal analysis method for the thermal behavior of HTS power cable system, cooled with sub-cooled liquid nitrogen, new thermo dynamic model for HTS cable system is introduced. The introduced thermal model is mainly modified from the thermal circuit following to IEC60287 for underground power cable systems such as XLPE or paper wrapped insulation cables. The thermal circuits for HTS cables are similar to the forced cooled underground cable system but the major thermal parameters and the configuration is apparently different to the normal cable systems so there has been no proposals in this field of analysing method. In this paper, 154kV HTS cable system has been introduced as an aspects of thermal models and a thermal circuit is proposed for the fundamentals on the dynamic rating systems for the HTS cable system. By using the thermal circuit developed in this paper, the optimal controls on the sub-cooling system's capacity become possible and it is expected to make the efficiency of HTS cable higher than conventional static controls.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제5권2호
• /
• pp.215-235
• /
• 1996

본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad ＆ Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad ＆ Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad ＆ Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH＋7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제37권3호
• /
• pp.205-212
• /
• 2013

본 연구는 평판 핀-튜브 증발기와 나선형 핀-튜브 증발기를 적용한 가정용 냉장고의 성능특성 비교를 통하여 기존에 사용하고 있는 핀-튜브 증발기를 나선형 핀-튜브 증발기로 대체할 수 있는 가능성을 고찰하는데 그 목적이 있다. 실험은 2단 15열의 평판 핀-튜브 증발기와 2단 15열에서 2단 11열까지 열 수를 단계적으로 감소시킨 3종류의 나선형 핀-튜브 증발기를 실제 냉장고에 적용하여 수행하였다. 핀-튜브 증발기의 열 수가 감소할수록 냉동시스템의 최적 냉매 충전량은 감소하였으며, 2단 13열과 2단 11열의 나선형 핀-튜브 증발기를 장착한 냉장고의 소비전력은 기존 2단 15열의 평판 핀-튜브 증발기를 적용한 냉장고 대비 각각 1.5%와 2.8% 감소하였다. 또한 내착상 실험결과 나선형 핀-튜브 증발기가 기존 평판 핀-튜브 증발기와 비교하여 같은 착상조건에서 3~7% 향상된 냉각능력을 보였다. 냉각속도 실험에서는 모든 증발기는 동등수준의 성능을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.32-38
• /
• 2020

본 연구는 제주도에 설치된 제주형 지중열교환기의 열적 특성을 분석하기 위해서 시험 방법 및 평가 방법을 정립하고, 열응답시험 (TRT)을 통하여 다양한 지역에 설치된 지중열교환기의 지중온도와 열적 특성을 분석하였다. 제주도는 화산암반층으로 이루어져 지하수의 유동이 잘 발달되어 있으며, 제주형 지중열교환기는 보어홀을 굴착 한 이후에 지하수 수위로 부터 30 m 까지 지중열교환기를 설치할 수 있다. 지중열교환기는 여러개의 파이프가 보어홀 내부에 삽입되는 구조로 되어있다. 제주형 지중열교환기의 특성을 살펴보기 위해 제주도 관내 4곳 (표선, 제주, 남원, 한림)에 설치된 지중열교환기에 대한 시험을 수행하였다. 분석결과 제주형 지중열교환기의 경우 열교환기에 열량을 투입 후 1 ~ 3시간 안에서 지중 순환수 온도가 안정화 되었으며, 열교환기가 설치된 지역에 따라서 투입열량에 따른 지중 순환수 온도 상승이 다르게 나타났다. 한림의 경우 지중열교환기 용량이 73.4 kW (냉방) / 82.8 kW (난방)로 가장 높게 나타났으며, 제주의 경우 34.1 kW (냉방) / 23.3 kW (난방)로 가장 작게 계산되었다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.201-206
• /
• 2000

여름철 고온기에 시설 이용율을 높이고 안정적인 생산을 하기 위해서는 고온 극복 시스템의 도입이 필요하며, 이러한 시스템을 도입하기 위하여는 적정 설비용량의 중요하다. 온실의 고온극복방법을 차광환기시스템, 차광환기 패드시스템, 차광환기 포그시스템으로 설정하고, 각 방법별로 시스템의 설계제원 결정을 위한 열평형식을 구성하였으며 현장 실험을 통하여 적용성을 검토하였다. 환기창 단면 풍속을 1분 간격으로 측정하여 유량으로 환산한 값을 환기량의 실측치로 하고 열평형식을 이용하여 계산한 환기량과 비교한 결과 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 열평형 모델의 입력변소중 피복재의 열관류이 1% 증가하면 필요환기량은 0.3% 감소하였고, 태양복사에 대한 증발산비(E)의 값이 1% 증가하면 필요환기량은 1.3%나 감소하는 것으로 나타났다. 따라서, E 값의 선택이 매우 중요하며 온실의 환기 및 냉방 설계기준을 설정하기 위해서는 여러 가지 작물의 상태에 따른 E값의 변화를 실측한 자료의 축적을 통해 가이드라인이 제시되어야 할 것으로 판단된다. 온실의 환기 및 냉방 설비 용량 결정을 위한 열평형 모델의 적용성을 검토하기 위하여 6가지의 동일한 조건에 대하여 시뮬레이션한 결과, 필요 공기교환율은 5.1∼7.7%정도, 증발수량은 6.8∼9.3%정도 fan and pad 시스템이 포그시스템에 비하여 큰 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.674-682
• /
• 2018

노후된 철근콘크리트 항만 구조물을 보수보강하기 위한 기존의 공법 대부분은 염기침투와 균열발생을 막기 위한 목적으로 개발되었으며 슬래브나 보 하부를 섬유복합체나 섬유복합체 패널로 벽지 바르듯 빈틈없이 접착시키는 공정으로 이루어져 있다. 하지만 이런 공법들은 섬유제품의 밀폐성 때문에 항만구조물 상부에서 유입되는 빗물 등의 수분을 외부로 배출시키지 못한다. 배출되지 않은 물은 보수보강 부위를 물통역할을 하게 되어 슬래브나 보의 피복콘크리트 전체를 탈락시키는 문제를 발생케 한다. 이에 본 연구진은 선행연구에서 콘크리트 구조물 내부로 유입된 수분을 배출하는 물배출 앵커 및 트랩볼트를 개발하였다. 하지만 앵커볼트의 매입부분의 수분은 배출되지 않아 잔류수분 문제가 발생하였다. 본 연구에서는 이런 잔류수분 문제를 해결하기 위해 기 개발된 물배출 앵커 및 트랩볼트 측면에 홀을 추가로 천공하는 여러 대안을 제시하였다. 또한 보수보강 현장에서 물배출 앵커를 적용할 경우 앵커의 설계하중 적용을 위해 인장강도시험, 인발강도시험을 수행하였고, 배수성능시험을 통해 최적의 성능개선 형 물배출 앵커 및 트랩볼트를 개발하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권2호
• /
• pp.153-160
• /
• 2010

인체의 심장 활동에 의해 발생되는 생체 자기 신호를 심자도(magnetocardio-gram, MCG)라고 부른다. 이러한 생체자기장은 극저온 상태에서 고감도 자장센서인 SQUID(Superconducting QUantum Interference Device)를 사용함으로서 측정할 수 있다. 이 심자도 장비의 냉각장치는 액체 헬륨을 냉매로 사용하며 이 냉매를 보관하는 방법이 장비의 성능을 좌우한다. 액체 저온 듀아가 극저온 4 K에서 초전도 특성을 유지하기 위하여 사용된다. 본 연구에서는 액체 헬륨 듀아의 온도분포 특성이 연구되었다. 본 연구에서 사용된 듀아는 액체헬륨 용량이 30 L이고 5일간 유지된다. 듀아에는 150 K와 40 K의 이중 차폐체가 설치되었다. 열차폐체 끝단에서의 온도가 측정되었으며 전산모델의 해석결과와 비교되었다. 기하 설계 변수에 대한 최적화 기법을 적용하여 냉각장치인 저온 듀아의 열전단율을 최소화하였으며 듀아의 응력분포에 영향을 갖는 설계 기하 변수들의 특성을 연구하였다. 냉각장치의 열해석 및 최적화해석을 위해 유한요소 코드 ANSYS 10을 사용하였다. 저온 듀아에 사용된 전산모델은 열복사에 의한 영향을 최소화 할 수 있는 분야에서 온도 분포를 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다.