• Title/Summary/Keyword: thermal control design

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Discharge header design inside a reactor pool for flow stability in a research reactor

  • Yoon, Hyungi;Choi, Yongseok;Seo, Kyoungwoo;Kim, Seonghoon
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제52권10호
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    • pp.2204-2220
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    • 2020
  • An open-pool type research reactor is designed and operated considering the accessibility around the pool top area to enhance the reactor utilization. The reactor structure assembly is placed at the bottom of the pool and filled with water as a primary coolant for the core cooling and radiation shielding. Most radioactive materials are generated from the fuel assemblies in the reactor core and circulated with the primary coolant. If the primary coolant goes up to the pool surface, the radiation level increases around the working area near the top of the pool. Hence, the hot water layer is designed and formed at the upper part of the pool to suppress the rising of the primary coolant to the pool surface. The temperature gradient is established from the hot water layer to the primary coolant. As this temperature gradient suppresses the circulation of the primary coolant at the upper region of the pool, the radioactive primary coolant rising up directly to the pool surface is minimized. Water mixing between these layers is reduced because the hot water layer is formed above the primary coolant with a higher temperature. The radiation level above the pool surface area is maintained as low as reasonably achievable since the radioactive materials in the primary coolant are trapped under the hot water layer. The key to maintaining the stable hot water layer and keeping the radiation level low on the pool surface is to have a stable flow of the primary coolant. In the research reactor with a downward core flow, the primary coolant is dumped into the reactor pool and goes to the reactor core through the flow guide structure. Flow fields of the primary coolant at the lower region of the reactor pool are largely affected by the dumped primary coolant. Simple, circular, and duct type discharge headers are designed to control the flow fields and make the primary coolant flow stable in the reactor pool. In this research, flow fields of the primary coolant and hot water layer are numerically simulated in the reactor pool. The heat transfer rate, temperature, and velocity fields are taken into consideration to determine the formation of the stable hot water layer and primary coolant flow. The bulk Richardson number is used to evaluate the stability of the flow field. A duct type discharge header is finally chosen to dump the primary coolant into the reactor pool. The bulk Richardson number should be higher than 2.7 and the temperature of the hot water layer should be 1 ℃ higher than the temperature of the primary coolant to maintain the stability of the stratified thermal layer.

전염성 확산 차단을 위한 음성인식 기반의 출입통제시스템 설계 (Design for Access Control System based on Voice Recognition for Infectious Disease Prevention)

  • 문형진;한군희
    • 한국융합학회논문지
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    • 제11권7호
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    • pp.19-24
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    • 2020
  • WHO는 3월 11일 코로나 19에 대한 세계적 대유행, 팬더믹(pandemic)을 선언하였다. 하지만 경제 및 사회적 활동으로 인하여 면대면 교육이나 세미나를 위해 건물 출입을 해야하는 상황이 발생한다. 코로나 19의 감염여부의 1차 체크 방법으로 체온 측정이 있어 근거리 체온 측정을 통해 1차적인 출입 차단을 실시하고 있다. 그로 인해 일일이 직접 체크하는 것이 번거롭기 때문에 열화상 카메라를 건물 입구에 설치하고, 적외선 카메라를 이용하여 간접적으로 체온을 측정하여 출입 통제를 하고 있다. 중고교나 대학 및 평생교육의 경우 출석체크 등과의 연동이 가능하고, 마스크 착용 여부를 자동으로 인식하고, 수강생의 인증이 가능한 시스템이 필요하다. 제안시스템은 스마트미러에 탐재된 카메라로 마스크 착용 여부를 확인하고, 음성인식 기술을 활용하여 건물안으로 들어오고자 하는 사용자의 목소리 인식을 통해 사용자를 인증하고, 출입 여부를 결정하는 시스템을 제안하고자 한다. 제안 시스템은 근거리 온도 측정과 수강생의 스마트 폰의 출석체크 APP와 연동을 하게 되면 출석체크도 가능하다.

KSTAR 전류인입선 및 헬륨냉매 제어시스템 제작 및 설치 (Construction and Assembly of KSTAR Current Leads and the Helium Control System)

  • 송낙형;우인식;이영주;곽상우;방은남;이근수;김정수;장용복;박현택;홍재식;박영민;김양수;최창호
    • 한국진공학회지
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    • 제16권5호
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    • pp.388-396
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    • 2007
  • KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 전류인입선(CL; Current Lead)은 4.5 K의 저온에서 운전되는 초전도 버스라인과 300 K의 실온에서 운전되는 MPS (Magnet Power Supply)를 전기적으로 연결하는 장치이다. 초기 플라즈마 발생시험을 위하여 TF (Toroidal Field) 및 PF (Poloidal Field) 리드박스에 전류인입선이 설치된다. TF 자석용 CL은 17.5 kA급 4 개의 CL에 최대 35 kA의 DC 전류가 인가되며, PF 자석용은 13 kA급 14 개의 CL에 350초간 $20\;{\sim}\;26\;kA$의 펄스 전류가 인가된다. 각각의 전류인입선은 TF 및 PF 자석에 전류를 인가하기 위한 버스라인이 연결되어 있으며, 전류인입선을 통해 초전도 버스라인으로 전달되는 전도열 및 전류인가시 발생되는 주울(Joule) 열을 차단하기 위한 헬륨냉매 제어시스템이 KSTAR 주장치와는 별도로 설치되어 있다. 리드박스 내 외부의 배관 및 제어시스템 설치완료 후 고진공 배기, 헬륨 누설검사, 전류인입선 유량 검사 및 액체질소 냉각시험을 실시하여 장치의 성능검증을 완료하였다.

자연환기 온실의 환기회수에 따른 포그냉방시스템의 냉방효과 (The Cooling Effect of Fog Cooling System as Affected by Air Exchange Rate in Natural Ventilation Greenhouse)

  • 김문기;김기성;권혁진
    • 생물환경조절학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.10-14
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    • 2001
  • 포그냉방시스템의 냉방효과는 온실 내부의 상대습도, 공기유동과 밀접한 관계가 있다. 냉방설계용 VETH선도에서 냉발효율은 환기회수의 증가와 그에 상응하는 분무수량의 증가로 인하여 개선될 수 있다. 시간제어방식을 이용한 무차광 실험온실에서 분당 환기회수가 평균 0.77회, 분무수량이 2,009g 일 때 온실 내부의 기온이 31$^{\circ}C$로 외부기온과 거의 같게 나타났으며, 이 때의 증발효율은 82%이다. 분당 환기회수가 평균 0.26회, 분무수량이 1.256g인 경우 무냉방 온실의 기온과 비슷한 37.1$^{\circ}C$였다. 차광율 70%인 실험온실의 분당 환기환수가 평균 2.59회, 분무수량이 2,009g 일 때, 내부의 상대습도는 증가하나 기온은 하강하지 못했다. 그러나 분당 환기회수가 평균 2.33회, 분무수량이 2,009g인 경우 내부의 기온이 31.4$^{\circ}C$로 이 때 온실의 유입구 풍속은 최고 1.9m.s$^{-1}$였다. 시간제어의 경우 일정간격으로 일정한 수량을 분무하기 때문에 분무입자가 모두 증발하지 못하고 온실 내부에 누적되어 온실 내부의 상대습도를 증가시켜 냉방효율을 감소 시키는 원인이 되고 차광망이 온실내부의 공기흐름을 차단하여 증발효율을 감소시키는 것으로 나타났다. 포그냉방시스템의 냉방효율을 높이기 위해서는 온실 내부의 상대습도에 의한 제어방식과 내부 공기의 순환에 대한 연구가 필요하다.

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10MW급 해양온도차발전을 위한 라이저 개념설계 (Conceptual Design of a Riser for 10 MW OTEC)

  • 정동호;권용주;김현주
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.29-35
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    • 2015
  • 본 연구에서는 10 MW 용 라이저의 개념설계를 수행하며, 수치해석을 통하여 개념설계안에 대한 동적거동 특성을 분석한다. 전체 시스템은 크게 두 가지 개념으로 제안하며, 라이저가 자유롭게 매달린 형상을 가지는 경우에 대하여 라이저의 단면 설계를 수행한다. 라이저의 단면계수를 증가시키고, 비중을 조절하기 위하여 라이저 두께에 따라 중공을 형성하는 설계안에서는 라이저 아래 끝단에 중량체를 설치한다. 중공 없이 균일한 FRP 재질로 이루어진 라이저는 끝단 중량체 없이 자유롭게 매달린 형상으로 설계된다. 두 가지 설계 개념에 대하여 거동 특성 분석과 안전성 평가를 위하여 동적 거동해석을 수행한다. 끝단 중량체가 설치된 중공을 가지는 라이저의 응력은 중량체의 중량에 지배되는 것을 알 수 있다. 중량체 없이 자유롭게 매달린 라이저는 강한 조류가 작용하는 환경에서 파랑 및 부유체 가진이 작용하는 경우에, 해수면 부근에 응력이 집중되는 것을 알 수 있다. 자유롭게 매달린 대구경 라이저의 설계에서 조류는 매우 중요한 설계 요소라는 것을 알 수 있으며, 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치함으로써 응력을 일부 줄일 수 있다는 것으로 나타났다.

자유피스톤 스털링 엔진의 비선형 부하 감쇠를 고려한 동역학 모델 예측 및 검증 (Dynamic Model Prediction and Validation for Free-Piston Stirling Engines Considering Nonlinear Load Damping)

  • 심규호;김동준
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권10호
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    • pp.985-993
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    • 2015
  • 자유피스톤 스털링 엔진(Free-piston Stirling Engine, FPSE)은 석유자원 고갈로 인한 에너지 비용 상승으로 활발하게 연구되고 있는 신재생 에너지와 폐에너지 회수를 위한 핵심 에너지 변환장치로 주목받고 있다. 기존 스털링 엔진은 두 개의 피스톤과 기구부로 구성되어 열에너지를 기계동력을 변환한다. FPSE 는 기존 스털링 엔진의 단점인 기구부를 제거하고 각각의 피스톤에 스프링을 연결하여 진동 시스템으로 구성된 엔진으로서, 올바른 엔진 설계 및 운전 제어를 위하여 정교한 동역학 성능 예측이 필수적이다. 본 논문에서는 FPSE 의 외부 부하를 고려한 동역학 성능 예측 모델을 제시하고 선형 및 비선형 해석을 통한 성능 예측 방법론을 제시하였다. 선형 해석은 고유치 해석을 통한 근궤적 선도를 이용하여 엔진의 작동점을 예측한다. 비선형 해석은 외부 부하 감쇠의 선형항과 비선형항을 고려하여 수치적분을 통해 엔진 피스톤의 진폭을 예측한다. 이러한 동역학 성능 데이터는 엔진 출력 성능 예측에 활용된다. 또한, 본 논문의 해석 모델은 대표적인 FPSE 인 RE-1000 의 실험결과 및 기존 해석 연구들과 비교/검증하여 신뢰성을 검토하였다.

고품질화 바이오가스 이용 기술지침 마련을 위한 연구(III): 도시가스 및 수송용 - 기술지침(안) 중심으로 (A Study on Establishment of Technical Guideline of the Installation and Operation for the Biogas Utilization of Transportation and City Gas: Design and Operation Guideline)

  • 문희성;권준화;박호연;전태완;신선경;이동진
    • 유기물자원화
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    • 제27권2호
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    • pp.67-73
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    • 2019
  • 본 연구에서는 유기성폐자원의 바이오가스 생산 및 이용을 최적화를 위해 현장시설의 정밀모니터링과 시설별 에너지수지를 분석하고, 현장문제 해결방안에 대해서 조사하여 전처리시설 및 발전기 등의 설계 및 운전 가이드라인을 제시하였다. 고품질화 정제설비 운영에 잦은 고장 및 효율 저하를 해결하기 위해서는 가스전처리가 필요하며, 탈황, 제습, 탈실록산, 분진 처리, 휘발성유기화합물 등의 처리공정이 있다. 이 공정들은 고품질화 공정에서도 제거되는 물질들이기에 가스 전처리에서는 정량적 가이드라인은 제시하지 않고, 정성적 가이드라인으로 처리공간에 운영하도록 제시하였다. 특히, 분진, 실록산 및 휘발성유기화합물 등은 가스 전처리에서 제거되지 않으면 고품질화 공정의 잦은 고장의 주원인이된다. 바이오가스 고품질화 공정에 대한 설계 운전 가이드라인은 전체 가스 발생량의 90 % 이상 이용, 2계열화, 여유율 10 % 이상 감안 등이 있으며, 품질기준[메탄함량(프로판 포함) 95 % 이상]을 제시함. 또한 균등한 바이오가스 유입을 위해 가스균등조 설치, 보조연료 균등투입 제어를 위한 열량자동조절장치 설치, 가스압축과정에서 다량 발생하는 수분 제거를 위한 고품질화 후단의 제습장치 설치, 겨울철 설비의 결빙 및 효율 저하 방지를 위한 보온설비 설치, 특히 멤브레인 설비는 실내 설치 등을 제시하였다.

설비공학 분야의 최근 연구 동향 : 2007년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air Conditioning and Refrigeration Research : A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2007)

  • 한화택;신동신;최창호;이대영;김서영;권용일
    • 설비공학논문집
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    • 제20권12호
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    • pp.844-861
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    • 2008
  • The papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during the year of 2007 have been reviewed. Focus has been put on current status of research in the aspect of heating, cooling, ventilation, sanitation and building environments. The conclusions are as follows. (1) The research trends of fluid engineering have been surveyed as groups of general fluid flow, fluid machinery and piping, etc. New research topics include micro nano fluid, micropump and fuel cell. Traditional CFD was still popular and widely used in research and development. Studies about fans and pumps were performed in the field of fluid machinery. Characteristics of flow and fin shape optimization are studied in the field of piping system. (2) The research works on heat transfer have been reviewed in the field of heat transfer characteristics, heat exchangers, and desiccant cooling systems. The research on heat transfer characteristics includes thermal transport in pulse tubes, high temperature superconductors, ground heat exchangers, fuel cell stacks and ice slurry systems. For the heat 'exchangers, the research on pin-tube heat exchanger, plate heat exchanger, condensers and gas coolers has been cordially implemented. The research works on heat transfer augmenting tubes have been also reported. For the desiccant cooling systems, the studies on the design and operating conditions for desiccant rotors as well as performance index are noticeable. (3) In the field of refrigeration, many papers were presented on the air conditioning system using CO2 as a refrigerant. The issues on the two-stage compression, the oil selection, and the appropriate oil charge were treated. The subjects of alternative refrigerants were also studied steadily. Hydrocarbons, DME and their mixtures were considered and various heat transfer correlations were proposed. (4) Research papers have been reviewed in the field of building facilities by grouping into the researches on heat and cold sources, air conditioning and air cleaning, ventilation and fire research including tunnel ventilation, flow control of piping system, and sound research with drain system. Main focuses have been addressed to the promotion of efficient or effective use of energy, which helps to save energy and results in reduced environmental pollution and operating cost. (5) Studies were mostly focused on analyzing the indoor environment in various spaces like cars, old tombs, machine rooms, and etc. in an architectural environmental field. Moreover, subjects of various fields such as the evaluation of noise, thermal environment, indoor air quality and development of energy analysis program were researched by various methods of survey, simulation, and field experiment.

쵸크랄스키법에 의한 $Bi_4Ge_3O_{12}$ 단결정 육성에서 온도구배와 회전속도가 미치는 영향 (The influence of temperature gradient and rotation rate on Bi4Ge3O12 crystal growth by czochralski method)

  • 배인국;황진명
    • 한국결정성장학회지
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    • 제9권6호
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    • pp.585-589
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    • 1999
  • 자동직경제어방식이 부착된 쵸크랄스키법에 의해 $Bi_4Ge_3O_{12}$(BGO) 단결정을 육성하기 위해 저항발열식로를 자체설계로 제작하여 사용하였다. 로 내의 온도 구배는 열적구조를 변화하면서 측정하였다. 각각의 변화된 온도구배와 평평한 계면을 갖는 임계 회전속도의 의존성에 대해 연구하였고 또한 저항발열식 가열에서 수직온도구배의 중요성을 지적하였다. 그것은 RF 가열방식을 사용하였을 때 다른 저자들에 의해 얻어진 결과와 비교되었다. 단결정 육성을 위한 최적조건은 다음과 같다. 산소 분위기하에서 2mm/h로 인상속도를 고정하고 성장이 진행함에 따라 회전속도를 30에서 23rpm으로 변화하였고, 수평 및 수직 온도구배는 융액근처에서 각각 50과 $40^{\circ}C$/cm이었고, 조성은 화학양론 조성이었다.

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접촉저항이 배선용 차단기 내부 온도상승에 미치는 영향 (Effects of Contact Resistance on temperature Rise in a MCCB)

  • 박성규;이종철;김윤제
    • 에너지공학
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    • 제13권1호
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    • pp.12-19
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    • 2004
  • 배선용 차단기(MCCB)는 과부하 및 단로 등의 이상 상태시 전류를 차단하는 기구로, 오작동시에는 중대사고를 초래한다. MCCB를 개발하는데 있어서 고전류 및 향상된 방열성능은 소형화 및 성능향상을 필요로 하는 기기의 안전기능 및 신뢰성을 확보하는데 그 중요성이 더해 가고 있다. 또한, MCCB를 설계하는데 있어 온도상승 요인을 고려하는 것은 매우 중요하다. 온도상승의 주된 원인은 기기 내부저항, 특히 접속부와 접촉부로부터의 저항을 들 수 있는데, 전류, 시간, 접촉면의 형상, 그리고 사용전압에 의하여 영향을 받는다 본 연구에서는 MCCB 내부 온도분포를 예측하기 위하여 상용코드ICEPAK을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 해석결과의 타당성을 검증하기 위하여 동일 모델을 사용한 실험결과와 비교하였는데, 일치된 결과를 얻을 수 있었다.