내부열원을 갖는 Top-vented 원통형 밀폐공간에서의 자연대류에 관한 실험적 연구

강권호,신현규,신치범,유재석,김철,박영무,Kang, Kweon-Ho,Shin, Hyun-Kyoo,Shin, Chee-Burm,Yoo, Jai-suk,Kim, Chul,Park, Young-Moo 한국에너지학회 1996 에너지공학 Vol.5 No.2

본 연구에서는 감손우라늄칩을 처리하기 전의 시험단계로서 감손우라늄칩의 산화처리시 발생되는 산화열에 의한 산화장치 내부의 온도상승 및 외부로의 열전달을 해석하기 위해 산화장치 내부에 히터를 설치하여 실험을 수행하였다. 히터의 발생열량을 달리하면서 시간에 따른 열전달 특성을 알아내기 위하여 열유속, Nusselt 수, Grashof수와 Rayleigh 수를 구하고, Nusselt 수와 Rayleigh 수의 관계를 구하였다. An experimental study was conducted on the natural convection heat transfer with a heat source (heater) in a top-vented cylindrical enclosure. Using an Air Controlled Oxidizer (ACO) for treatment of depleted uranium chips, the heat transfer characteristics of the ACO was studied with various heat generation. Heat flux, Nusselt number, Grashof number and Rayleigh number were obtained and the relation between Nusselt number and Rayleigh number was derived.

중금속의 열적거동 분석과 대기오염에 미치는 영향 (Ⅰ)

서용칠,양희철,강권호,박헌휘 ( Yong Chil Seo,Hee Chul Yang,Kweon Ho Kang,Hun Hwee Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 1992 한국폐기물자원순환학회지 Vol.9 No.2

우라늄 및 희토류(稀土流) 산화물(酸化物)의 황화반응(黃化反應)에 대한 열역학적(熱力學的) 고찰(考察)

이정원,이재원,강권호,박근일,Lee, Jung-Won,Lee, Jae-Won,Kang, Kweon-Ho,Park, Geun-Il 한국자원리싸이클링학회 2012 資源 리싸이클링 Vol.21 No.1

우라늄 및 희토류(RE: rare-earth) 산화물의 황화반응에 대한 $M-O_2-S_2$ 상태도 및 Gibbs 자유에너지 변화(${\Delta}G^{\circ}$)와 같은 열역학적 특성 자료를 비교, 분석하여 우라늄 및 회토류 산화물의 혼합상에서 황화반응에 의해 희토류산화물만 희토류황화물로의 선택적 반응이 가능한지를 조사하였다. 황화제로는 $CS_2$가 적합하였는데, $CS_2$는 다른 황화제보다 강한 황화재이며 반응온도를 낮출 수 있다. $CS_2$를 황화제로 이용하여 $U_2-O_2-S_2$ 및 $RE-O_2-S_2$의 상태도를 비교한 결과, $UO_2$은 반응하여 UOS로 전환되며 희토류산화물은 반응하여 희토류황화물이 되었다. 희토류산화물의 황화반응에 의한 ${\Delta}G^{\circ}$는 우라늄산화물의 ${\Delta}G^{\circ}$보다 낮았다. 따라서 희토류와 우라늄 산화물 혼합상은 $300{\sim}800^{\circ}C$에서의 황화반응 시에 평형상태에서 우라늄산황화물과 희토류황화물이 우선적으로 생성된다. In order to evaluate the feasibility of selective sulfidization of uranium and rare-earth(RE) oxides, an analysis on thermodynamic data, such as $M-O_2-S_2$ phase stability diagram and changes of Gibbs free energy for sulfidization of uranium and rare-earth oxides were carried out. Comparing $RE-O_2-S_2$ with $U-O_2-S_2$ phase stability diagram at wide range of sulfur potential, $UO_2$ remains unreacted, while RE oxides are sulfidized. The Gibbs free energy change(${\Delta}G^{\circ}$) of sulfidization of RE oxides is lower than that of uranium oxides. Thus, the selective formation of RE sulfides is possible during sulfidization of RE and uranium oxides at lower temperature. $CS_2$ was selected as a sulfidizing agent, because it is a stronger sulfidizing agent than other agents and reacts at lower temperature.

상온분말분사법에 의해 Yttria Stabilized Zirconia 코팅된 STS304 표면 경도 특성

임지호 ( Ji-ho Lim ),박춘길 ( Chun-kil Park ),이용석 ( Yong-seok Lee ),공영민 ( Young-min Kong ),강권호 ( Kweon Ho Kang ),김형순 ( Hyung Sun Kim ),정대용 ( Dea-yong Jeong ) 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 2016 대한금속·재료학회지 Vol.54 No.3

To improve the surface harndess of the STS304, Yttria stabilized zirconia (YSZ) films with nano-sized grain were deposited by an aerosol-deposition (AD) method. Coating layers showed dense structure and had ~5μm thickness. When 3 mol% YSZ powders with tetragonal phase were deposited on STS304 substrate, tetragonal structure was transformed to cubic structure due to the high impact energy during the AD process. At the same time, strong impact by YSZ particles allowed the austenite phase in STS304 to be transformed into martensite phase. Surface hardness measured with nano indentor showed that YSZ coated film had 11.5 GPa, which is larger value than 7 GPa of STS304.

LiCl-KCl 용융염 내에서 10 g 규모의 Zircaloy-4 폐 피복관 처리를 위한 전기화학적 용해 연구

이유리,이창화,전민구,강권호,Lee, You Lee,Lee, Chang Hwa,Jeon, Min Ku,Kang, Kweon Ho 한국방사성폐기물학회 2012 방사성폐기물학회지 Vol.10 No.4

전해정련을 이용한 폐 피복관 처리의 타당성을 살펴보기 위하여, $500^{\circ}C$의 LiCl-KCl 용융염 내에서 표면이 산화된 10 g 규모의 Zircaloy-4 피복관 및 순수한 Zircaloy-4 피복관의 전기화학적 거동을 살펴보았다. 산화된 Zircaloy-4 피복관이 담긴 basket을 작업전극으로하여 전압-전류 관계를 측정한 결과, 산화되지 않은 Zircaloy-4 피복관과 비교해 Zr의 산화 peak는 Ag/AgCl 기준 전극 대비, 약 -0.7 V ~ -0.8 V로 유사한 반면, 산화 전류의 크기는 확연하게 감소하는 것으로 나타난다. 이러한 결과는 -0.78 V의 일정전위를 가한 전기화학적 용해 실험에서 살펴본 전류-시간 곡선에서도 유사하게 나타나며, 피복관 조각들의 평균 두께 및 무게 변화로부터 확인할 수 있다. Zircaloy-4 피복관이 산화되었을 경우, 표면의 산화막이 피복관의 전도성에 영향을 주어 basket 내 위치에 따라 전기화학적 용해의 균일성 및 속도를 떨어뜨리는 것으로 나타나지만, 표면의 미세한 결함과 Zr 산화물의 상 특성으로 인해 전기화학적 용해가 진행되는 것으로 판단된다. The electrochemical behaviors of 10 g-scale fresh and oxidized Zircaloy-4 cladding hulls were examined in $500^{\circ}C$ LiCl-KCl molten salts to confirm the feasibility of the electrorefining process for the treatment of hull wastes. In the results of measuring the potential-current response using a stainless steel basket filled with oxidized Zircaloy-4 hull specimens, the oxidation peak of Zr appears to be at -0.7 to -0.8 V vs. Ag/AgCl, which is similar to that of fresh Zircaloy-4 hulls, while the oxidation current is found to be much smaller than that of fresh Zircaloy-4 hulls. These results are congruent with the outcome of current-time curves at -0.78 V and of measuring the change in the average weight and thickness after the electrochemical dissolution process. Although the oxide layer on the surface affects the uniformity and rate of dissolution by decreasing the conductivity of Zircaloy-4 hulls, electrochemical dissolution is considered to occur owing to the defect of the surface and phase properties of the Zr oxide layer.

Surface Analysis Study on ZIRLO Cladding Hulls Oxidized at Low Temperatures

전민구,최용택,이창화,강권호,박근일,Jeon, Min Ku,Choi, Yong Taek,Lee, Chang Hwa,Kang, Kweon Ho,Park, Geun Il Korean Radioactive Waste Society 2014 방사성폐기물학회지 Vol.12 No.3

본 논문에서는 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 이용하여 ZIRLO (ZIRconium Low Oxidation) 피복관의 표면 산화 거동을 연구하였다. 산화 시간 (10-336 시간, $500^{\circ}C$) 및 산화 온도 ($400-700^{\circ}C$, 10 시간)에 따른 산화 특성변화를 관찰하였다. XPS peak 분석 결과, $500^{\circ}C$에서 산화된 피복관의 산화 시간이 24 시간이 될 때 $ZrO_2$ peak가 11.86% 관찰되었으며, 이후 산화 시간이 길어질수록 $ZrO_2$의 비율이 17.93%까지 (336 시간) 증가하는 것이 확인되었다. 반면, 10 시간 산화된 피복관에서 5.68% 존재하던 ZrO 상은 산화 시간이 24 시간으로 늘어남에 따라 사라지는 것이 관찰되었다. 산화 온도 증가에 의한 영향 분석 결과에서는 산화 온도가 $400^{\circ}C$에서 500, 600, $700^{\circ}C$로 증가할 때 ZrO 상의 비율이 0% 부터 5.68, 8.31, 9.16%로 증가하는 것이 확인되었다. 이 때, $ZrO_2$ 상은 $700^{\circ}C$에서 산화된 시료에서만 관찰되었다. ZrO 상의 형성 메커니즘은 불명확하지만, 고온에서 공기 중의 수분과 Zr의 반응으로 인해 $Zr(OH)_4$ 상의 형성이 가속되는 것으로 예상된다. 본 논문에는 $500^{\circ}C$에서 산화된 ZIRLO 피복관과 이들의 염소화 반응 특성에 대한 논의도 포함되었으며, 염소화 반응 진행 가능성에 있어서 산화막의 두께가 중요한 역할을 하는 것으로 보여진다. Surface oxidation behavior of ZIRLO (ZIRconium Low Oxidation) hulls was investigated using an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) technique. The effects of oxidation time (10-336 h at $500^{\circ}C$) and temperature ($400-700^{\circ}C$ for 10 h) were studied. Deconvolution results of the hulls oxidized at $500^{\circ}C$ revealed that a $ZrO_2$ phase appeared after 24 h (11.86%), and an increase in the $ZrO_2$ ratio was observed when the hulls were oxidized for 336 h (17.93%). On the other hand, the ZrO phase which employed 5.68% in the 10 h oxidized sample disappeared when the oxidation time increased to 24 h. The XPS results also showed that an increase in the oxidation temperature resulted in an increase in the ratio of ZrO, which increased from 0 to 5.68, 8.31, and 9.16% when the oxidation temperature increased from 400 to 500, 600, and $700^{\circ}C$, respectively. $ZrO_2$ phase was observed only in the sample that was oxidized at $700^{\circ}C$. The mechanism of ZrO formation was not conclusive, but it was suggested that a formation of hydroxide might have been accelerated at elevated temperatures leading to a formation of a $Zr(OH)_4$ phase. The relationship between the surface oxidation status of the hulls oxidized at $500^{\circ}C$ and their chlorination reaction feasibility was discussed, and it was suggested that the thickness of the oxide layer is an important parameter that determines the chlorination reaction feasibility.

공기조절식 산화장치의 열전달 특성

김철,강권호,김길정,신현규 한국화학공학회 1997 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.35 No.6

우라늄 핵연료의 성형가공시 발생되는 감손우라늄칩 폐기물의 안정화 처리에 사용되는 공기조설식 산화장치에서의 열전달 특성에 관한 연구는 산화장치의 안전한 조업을 위하여 필요하다. 본 연구에서는 감손우라늄칩이 방사성 폐기물이므로 매우 위험하기 때문에 감손우라늄칩의 산화시 발생열을 모사할 수 있는 정도의 전기히터를 원통형 산화장치 내부에 설치하여 자연대류 열전달 특성 규명 실험을 수행하였다. 히터의 발생열량을 달리하면서 용기 내외벽의 온도 분포, Nusselt수와 Rayleigh수를 구하고, Nusselt수와 수정된 Rayleigh수의 관계를 구하여 시간에 따른 열전달 특성을 파악하였다. A study on the heat transfer characteristics of an Air-Controlled Oxidizer(ACO) was carried out to provide information for the safe operation of an ACO treating Depleted Uranium chip wastes(DU chips) produced in the process of nuclear fuel fabrication. Experiments have been conducted on the natural convection heat transfer in a cylindrical oxidizer with variable internal heat sources supplied by an electric heater. The rates of heat input from the heat sources were properly adjusted in accordance with the rate of heat generation estimated in the analysis of oxidation process, and the temperature profiles of the inside and outside walls, Nusselt and Rayleigh numbers were obtained. Also, the relation between Nusselt and modified Rayleigh numbers was derived.