• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권4호
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• pp.847-858
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• 2016

An overview is given on the work of the Laboratory of Nuclear Energy Systems at ETH, Zurich (ETHZ) and of the Laboratory of Thermal Hydraulics at Paul Scherrer Institute (PSI), Switzerland on tight-lattice bundles. Two-phase flow in subchannels of a tight triangular lattice was studied experimentally and by computational fluid dynamics simulations. Two adiabatic facilities were used: (1) a vertical channel modeling a pair of neighboring sub-channels; and (2) an arrangement of four subchannels with one subchannel in the center. The first geometry was equipped with two electrical film sensors placed on opposing rod surfaces forming the subchannel gap. They recorded 2D liquid film thickness distributions on a domain of $16{\times}64$ measuring points each, with a time resolution of 10 kHz. In the bubbly and slug flow regime, information on the bubble size, shape, and velocity and the residual liquid film thickness underneath the bubbles were obtained. The second channel was investigated using cold neutron tomography, which allowed the measurement of average liquid film profiles showing the effect of spacer grids with vanes. The results were reproduced by large eddy simulation + volume of fluid. In the outlook, a novel nonadiabatic subchannel experiment is introduced that can be driven to steady-state dryout. A refrigerant is heated by a heavy water circuit, which allows the application of cold neutron tomography.

• Advances in nano research
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• 제10권1호
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• pp.77-90
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• 2021

In the present study, novel chitosan coated magnetic magnetite (Fe3O4) nanoparticles were successfully biosynthesized from mushroom, Agaricus campestris, extract. The obtained bio-nanocomposite material was used to investigate ultra-fast and highly efficient for removal of Ni2+ ions in a fixed-bed column. Chitosan was treated as polyelectrolyte complex with Fe3O4 nanoparticles and a Fungal Bio-Nanocomposite Material (FBNM) was derived. The FBNM was characterized by using X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM-EDS), Fourier Transform Infrared spectra (FTIR) and Thermogravimetric Analysis (TGA) techniques and under varied experimental conditions. The influence of some important operating conditions including pH, flow rate and initial Ni2+ concentration on the uptake of Ni2+ solution was also optimized using a synthetic water sample. A Central Composite Design (CCD) combined with Response Surface Modeling (RSM) was carried out to maximize Ni2+ removal using FBNM for adsorption process. A regression model was derived using CCD to predict the responses and analysis of variance (ANOVA) and lack of fit test was used to check model adequacy. It was observed that the quadratic model, which was controlled and proposed, was originated from experimental design data. The FBNM maximum adsorption capacity was determined as 59.8 mg g-1. Finally, developed method was applied to soft drinks to determine Ni2+ levels. Reusability of FBNM was tested, and the adsorption and desorption capacities were not affected after eight cycles. The paper suggests that the FBNM is a promising recyclable nanoadsorbent for the removal of Ni2+ from various soft drinks.

• 한국조명전기설비학회지:조명전기설비
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• 제11권4호
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• pp.82-91
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• 1997

I보일러-터빈 설비는 화력발전소의 주전원설비 내지 자가발전설비로서 보일러는 연료를 연소시켜 그 열을 수관내의 물에 전달하여 필요한 증기를 얻는 설비이고, 터빈은 보일러에서 보내온 고온, 고압의 증기를 팽창시켜 기계적 에너지로 변환하여 그 에너지로 발전기를 회전하여 전기를 얻는 장치이다. 보일러-터빈 설비는 전기적 출력과 드럼내의 증기압 및 수위를 적절히 조절함으로써 발전소의 안정된 운전을 도모하고 발전용 연료의 절감 및 이를 통한 공해 저감을 이루어야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 이런 보일러-터빈 설비에 대한 제어시스템을 설계하는 한 방법으로서 기준모델 추종형 퍼지 시스템을 제안한다. 보일러-터빈 설비는 다변수 비선형 시스템으로서 일반적인 제어시스템 구성이 힘들지만, 오버슈트가 없으며 속응성이 좋은 기준모델을 선정하고 이 기준모델을 추종하도록 하는데 일반적인 1입력-1출력 퍼지제어기만을 적용하여도 기준신호에 대한 추종성 및 외란제거 능력 그리고 모델링 오차에 대한 강인성까지 나타내는 제어시스템의 설계가 가능하게 되었다. 따라서 전원설비로서의 보일러-터빈 설비에 대한 효율적인 제어시스템 설계방법으로 활용될 수 있을 것이다.

• Advances in nano research
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• 제12권1호
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• pp.73-79
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• 2022

Due to the extensive use of concrete structures in various applications, the improvement of their strength and quality has become of great importance. A new way of achieving this purpose is to add different types of nanoparticles to concrete admixtures. In this work, a mathematical model has been employed to analyze the vibration of concrete beams reinforced by graphene oxide (GO) nanoparticles. To verify the accuracy of the presented model, an experimental study has been conducted to compare the compressive strengths of these beams. Since GO nanoparticles are not readily dissolved in water, before producing the concrete samples, the GO nanoparticles are dispersed in the mixture by using a shaker, magnetic striker, ultrasonic devices, and finally, by means of a mechanical mixer. The sinusoidal shear deformation beam theory (SSDBT) is employed to model the concrete beams. The Mori-Tanaka model is used to determine the effective properties of the structure, including the agglomeration influences. The motion equations are calculated by applying the energy method and Hamilton's principle. The vibration frequencies of the concrete beam samples are obtained by an analytical method. Three samples containing 0.02% GO nanoparticles are made and their compressive strengths are measured and compared. There is a good agreement between our results and those of the mathematical model and other papers, with a maximum difference of 1.29% between them. The aim of this work is to investigate the effects of nanoparticle volume fraction and agglomeration and the influences of beam length and thickness on the vibration frequency of concrete structures. The results show that by adding the GO nanoparticles, the vibration frequency of the beams is increased.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제28권2호
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• pp.103-117
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• 1996

본 논문에서는 증기폭발의 전파과정을 해석하기 위한 수학적 모델을 제시하였다. 이 모델은 용융물, 용융파편, 그리고 냉각재 기상과 액상 등 4상 유체의 2차원적인 천이거동을 지배방정식 및 관련상관식의 수치적 해를 구함으로서 예측할 수 있다. 모델에 사용된 주요 상관식은 용융물 분쇄, 냉각재 상변화, 에너지 교환, 그리고 운동량 교환항으로 구성되어 있다. 그리고, 냉각재(물)의 상태방정식은 냉각재의 기상과 액상 사이의 열역학적 인 비평형을 허용할 수 있는 독특한 형태로 구성되었다. 주석 /물의 중기폭발에 대한 예제계산을 수행한 결과 본 모델이 폭발의 전파속도 및 압력 -비록 그 정량적인 값은 관련상관식의 인자들에 좌우되지마는- 등의 증기폭발 전파과정의 주요현상을 적절히 모사할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 중요한 초기변수(중기 분율, 용융물 분율) 및 관련상관식에 대한 민감도 분석도 수행되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.74-86
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• 2018

본 연구에서는 수소발생기에 대한 일차원 모델링을 수행하였다. 본 연구에서 고려하고 있는 수소발생기에서 알칼리용액은 위로부터 건조한 알루미늄 파우더로 공급되며, 알칼리용액이 아래방향으로 진행함에 따라 알루미늄과 반응하여 수소가 발생한다. 수소기체와 알칼리용액에 대한 화학종보존방정식과 기체-액체-고체 혼합물에 대한 에너지보존방정식을 고려하였으며, 기체의 상승속도와 액체의 하강속도는 이론적인 접근법을 이용하여 고려하였다. 개발된 프로그램은 수소발생량 및 수소포집기압력과 비교하여 검증한다. 또한, 개발된 프로그램은 농도, 부피분율, 온도 등 반응대의 내부 물성변화를 성공적으로 예측하였으며, 이는 혁신적인 수소발생기의 설계에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.405-411
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• 2013

점착성 표사의 유동 특성을 다루기 위하여 점착력을 고려한 표사유동 수치계산 모델이 제안되었다. 제안된 계산 모델에서는, 각각의 모래 입자는 점토의 얇은 층으로 둘러싸여 있는 상태를 가정했다. 모래 입자에 작용하는 점착력을 적용하기 위해 한계 Shields수와 소류사량을 결정하는 항이 수정되었다. 제안된 표사모델은 3차원 유체 구조 지형변화 연성 수치계산 모델에 적용하여, 인공여울의 지형변화특성을 파악하였다. 수치계산 결과, 각각의 점토 함유율, 단위면적당 작용하는 점착 저항력, 함수비의 증가는 한계 Shields수를 증가 시키고, 반대로 소류사량을 감소시킴으로써 지형변화 경향에는 영향을 미치지 않은 채 여울의 지형변화를 억제하는 것으로 나타났다. 점토를 모래 입자와 혼합함으로써 여울의 지형변화를 감소시킬 수 있는 것을 암시한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.17-23
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• 2020

본 논문에서는 인공섬 형식의 방호공을 구성하는 수중사면에 선박이 충돌하는 경우 발생하는 선박과 지반의 거동을 해석하기 위한 모델을 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 구성하였다. 충돌에서 발생하는 지반의 전단파괴를 포함하는 대변형을 고려하기 위하여 지반과 해수는 Eulerian 영역으로 구성하고 충돌체를 Lagrangian 영역으로 구성되었다. 해석의 효율성을 향상시키기 위해서 mass scali기법을 충돌체의 모델링에 도입하였으며, 지반은 Eulerian영역에서 Eulerian Volume Fraction(EVF)값을 설정하여 구성하였다. 작성된 모델의 적용성을 검증하기 위하여 동적관입앵커에 대한 해석을 수행하였다. 또한 컨테이너선의 외부형상에 따라 고체요소로 모델링된 선수가 수중사면에 충돌하는 경우의 해석을 수행하고, 그 때 발생하는 변위, 속도, 소산에너지 등의 거동을 평가하였다. 그 결과로 매개변수해석에 대한 추가적인 연구 필요성이 도출되었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제11권2호
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• pp.131-139
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• 2000

국내도입 원격제어 근접조사장치인 Ralstron(Shimatsu, Japan) 의 코발트-60선원을 이리디움 192 선원으로 대체하고자 선원을 설계하고, 선원주위의 선량분포를 유도하였다. 이리디움 선원의 물리적크기는 직경1.5mm, 높이 1.5mm 로 370MBq(loci)를 목표로 설계하였으며, 외경은 3mm 이고, 크기는 13m이며, 캡슐의 재질은 SUS316L 이다. 선원 선원자체흡수와 스테인리스 스틸 캡슐에 의한 선량감쇠는 61.2%로 나타났으며, 단위방사능당 감마상수는 4.69R$cm^2$/mCi-hr였다. 조직선량은 공기중흡수선량 변환과 조직산란보정을 통해 구하였으며, 조직흡수선량변환계수는 이리디움의 에너지스펙트럼을 이용하여 공기에 대한 조직의 질량에너지흡수계수비 ($\mu$$_{en}$ )$^{tissue}$ air= 1.112 를 얻었다. 고안 선원에 대한 선량분포는 선원을 2,338개의 선원으로 분할하고, 각 분할선원에서 주위에 도달되는 선량을 이산적으로 누적 평가하여 임상에서 사용할 수 있도록 선량도표를 제공하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.93-107
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• 2013

입상체의 열전도도 산정에 관한 연구는 다공질 매질이나 지반공학에서 다양하게 사용될 수 있다. 입상체의 열전도도 산정은 입자들 사이의 에너지 관계에 대한 모사를 통해 "유효 열전도도"를 획득하는 것으로 발전하였다. 본 연구는 불포화토의 유효 열전도도를 산정하기 위해 3차원 개별 요소법을 이용하여 입자를 생성하고 기존 네트워크 모델을 수정하여 적용하였다. 수정된 네트워크 모델을 검증하기 위해 3가지 다른 크기의 글라스 비즈와 주문진사를 이용하여 실내시험을 통해 흙-수분 특성 곡선과 포화도에 따른 시료의 열전도도를 산정하였다. 수정된 네트워크 모델에서는 흙-수분 특성 곡선을 사용하여 입자 사이의 평균 유효 열전달 실린더 반경을 조정하고 모델에 적용하였다. 일련의 실내시험과 수정된 네트워크 모델을 사용하여 결과를 비교한 결과, 흙-수분 특성 곡선을 적용한 네트워크 모델은 주어진 불포화 조건에서 입상체 시료의 유효 열전도도를 합리적으로 모사할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 포화상태의 유효 열전달 실린더 반경 계수로 정규화한 예측식을 제안하였다. 제안한 예측식을 통해 기존 네트워크 모델을 사용하여 불포화 상태에서 입상체의 유효 열전도도를 산정할 수 있다.