임계열유속에 대한 임계전류밀도의 상사특성

박해균(Hae-kyun Park) 경희대학교 학술단체협의회 2022 高凰論集 Vol.70 No.-

임계열유속은 원자력발전소의 설계 및 안전과 관련된 매우 중요한 인자이다. 복잡한 수력학적 조건에서의 임계열유속 측정실험은 극한의 실험조건에 의한 실험설비의 파손 시 발생하는 경제적, 시간적 소요에 의해 연구자들로 하여금 많은 어려움을 겪게 한다. 본 연구는 이러한 임계열유속 측정의 난점을 극복하기 위해 열과 물질전달 간의 상사성을 이용한 대체가능 실험방법론을 제시한다. 임계전류밀도는 작업전극에 수소막이 덮이면서 나타나는 전기분해에서의 작동한계이다. 본 연구에서는 임계열유속과 임계전류밀도의 수력학적 유사성을 기반으로, 임계열유속에 대한 임계전류밀도의 상사특성을 탐구한다. 비등계에서의 기화현상을 모사하기 위해 묽은황산전기분해계를 사용하여 전기화학적으로 수소를 발생시키는 실험을 수행하였다. 예비실험으로써, 수소환원계의 핵생성특성을 측정하고 이를 비등계와 비교하였다. 비등계에서와 유사하게, 전류밀도가 증가하면 수소환원계의 활성핵생성밀도(Active nucleation site density)가 증가하였다. 반면, 비등계에서와는 반대로 수소기포의 이탈직경은 전류밀도에 따라 감소하였다. 결과적으로, 수소기포의 주기는 전류밀도에 따라 증가하였다. 임계전류밀도의 메커니즘을 밝히기 위해 기존 임계열유속 모형을 차용하고 이를 수소환원계에 활용가능한 형태로 수정하였다. 기존 비등계의 Dry spot 모형과 유사한 개념으로 ‘Insulation spot’ 모형을 개발하여 임계전류밀도에서의 수소기포배열을 평가하였다. 임계기포수가 6개인 경우 Insulated spot 모형에 의한 임계전류밀도는 측정된 임계전류밀도보다 7.4% 높은 값을 산출해내며 잘 예측한다. 본 연구에서 최초로 수소환원계에서의 Macrolayer가 확인되었다. 수소기포덩어리의 Hovering time과 Macrolayer의 두께를 활용한 기존 Macrolayer dryout 모형은 임계전류밀도 또한 4.37% 이내로 잘 예측한다. 이러한 결과는 임계열유속에서와 마찬가지로 임계전류밀도 또한 수력학적 거동이 지배적으로 작용함을 의미한다. 그러므로, 수소환원계의 작은 수소기포이탈직경을 고려하면 임계전류밀도는 임계열유속의 축소모형이라고 간주할 수 있겠다. 이러한 상사관계를 여러 기하학적 및 수력학적 조건으로 확장할 수 있다. 질량유량, 표면기울기, 도관의 크기 등에 대한 임계전류밀도의 영향은 임계열유속에서의 영향과 유사하게 나타남을 확인하였다. 본 연구에서 밝혀진 상사특성을 통해, 열과 물질전달 간의 상사성을 이상유동 현상의 범위로 확장함으로써 더욱 진보된 상사성을 확립할 수 있다. The critical heat flux (CHF) is one of the important design and safety parameters in the nuclear power plant. The measurements of the CHF for complex hydrodynamic conditions are difficult due to the extreme experimental conditions, which cause the failure of the test facility, resulting in financial and time demanding problems. The present study proposes a possible alternative experimental method to overcome the difficulty of the CHF experiment by extending the analogy relation between heat and mass transfers. The critical current density (CCD) is an operation limit in the water electrolysis when hydrogen film is formed on the working electrode. Based on the hydrodynamic similarities between the CHF and the CCD, analogous characteristics of the CCD with the CHF are explored. Dilute sulfuric acid electrolysis was employed to produce hydrogen gas, which simulates vaporization in the boiling system. As the preliminary investigation, the nucleation characteristics of the hydrogen evolving system are measured and compared with the boiling system. The active nucleation site density in the hydrogen evolving system increased with current density increased, similar to the boiling system. The hydrogen departure diameter decreased with the increased current density as opposed to the boiling system. Accordingly, the hydrogen bubble frequency increased as the current density increased. The existing CHF models are borrowed and customized to envisage the CCD mechanism. The hydrogen bubble configuration at the CCD is estimated by the ‘insulated spot model’, which is developed in a similar manner to the dry spot model in the boiling system. The CCD is predicted well when the critical number of bubbles is six, which yields 7.4% higher value than the measured one. The presence of the macrolayer in the hydrogen evolving system is firstly revealed in this study. The macrolayer dryout model also predicts the CCD within 4.37% by utilizing the thickness of macrolayer and hovering time of hydrogen mass. The results imply that the CCD is dominated by the hydrodynamic behaviors just like the CHF. Hence, the CCD can be regarded as a miniature CHF considering small bubble diameter of the hydrogen evolving system. The analogous relations are extended by applying to the various geometric and hydrodynamic conditions. It is confirmed that the influences of mass flux, surface inclination, channel gap size, etc on the CCD are similar to those on the CHF. The analogous characteristics proven in this study shed light on the improved analogy between heat and mass transfers by extending the scope to include the two-phase flow phenomenon.

이중과제 훈련이 만성뇌졸중 환자의 자세안정성과 균형에 미치는 효과

박해균(Park, Hae-Kyun),조기훈(Cho, Ki-Hun),이완희(Lee, Wan-Hee) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.8

본 연구는 이중과제 훈련이 만성 뇌졸중 환자의 자세안정성과 균형능력에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 실험을 위해 모집 된 이동 가능한 25명의 편마비 환자를 무작위화 하여 이중과제 훈련군 13명과 대조군 12명으로 나 누었다. 두 그룹 모두 6주간 주 5회 일 30분의 일반적인 물리치료를 시행하였으며, 추가적으로 이중과제 훈련군은 6 주간 주3회 일 50분의 이중과제 훈련을 실시하였다. 훈련 전후 체간손상척도, 자세조절능력과 눈을 뜨고 감은 상태에 서의 자세동요를 측정하였다. 연구 결과 이중과제 훈련군에서 자세안정성과 균형능력이 유의하게 향상되는 것을 확인 할 수 있었다(p<0.05). 본 연구의 결과를 통하여 이중과제 훈련이 만성뇌졸중 환자에게 효과적인 운동방법이 될 수 있을 것이라 생각한다. The purpose of this study was to investigate the effect of dual task training on postural stability and balance in chronic stroke patients. A total of 25 ambulatory hemiplegic stroke patients were recruited into this study and randomly assigned into two groups, the dual task training group (n=13) and control group (n=12). Both groups received general physical therapy for 30 minutes a day, 5 days a week during 6 weeks. In addition, dual task training group received dual task training programs for 50 minutes a day, 3 days a week during 6 weeks. The scores of Trunk Impairment Scale (TIS), Postural Assessment Scale for Stroke (PASS) and postural sway with eye opened and eye closed on the Force Plate were assessed before and after intervention. Postural stability and balance significantly improved after training in the dual task training group(p<0.05). The result suggests that dual task training is feasible and suitable for individual with chronic stroke.

체적 열원이 내재된 반구에서의 자연대류 열전달

박해균(Hae-Kyun Park),정범진(Bum-Jin Chung) 한국에너지학회 2015 에너지공학 Vol.24 No.3

LED 조명 방열 환경에서 진동형 히트파이프의 작동 특성

방광현,김형탁,박해균,Bang, Kwang-Hyun,Kim, Hyoung-Tak,Park, Hae-Kyun 한국전기전자재료학회 2012 전기전자재료학회논문지 Vol.25 No.10

An efficient cooling system is essential for the electronic packaging such as a high-luminance LED lighting. A special heat transport technology, Pulsating Heat Pipe (PHP), can be applied to the cooling of LED lighting. In this paper, the operational characteristics of the PHP in the imposed thermal boundary conditions of LED lighting were experimentally investigated. The experimental PHP was made of copper tubes of internal diameter of 2.1 mm. The working fluids of ethanol, FC-72, water, acetone and R-123 were chosen for comparison. The results showed that an optimum range of charging ratio exists for high cooling performance; 50% for most of the fluids. Among the five working fluids, water showed the highest heat transfer rate of 260 W. Two distinguished characteristics of pulsating direction were identified. It is also identified that high vapor pressure gradient is one of key parameters for better heat transfer performance.

총론

한천구(Han, Cheon-Goo),박해균(Park, Hae-Kyun) 한국콘크리트학회 2005 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2005 No.5

교면포장용 고성능 콘크리트의 적용성 평가

원종필(Jong-Pil Won),박찬기(Chan-Gi Park),박해균(Hae-Kyun Park),이명섭(Myung-Sub Lee) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10

실리카퓸을 혼합한 교면 포장용 고성능 콘크리트의 단기 및 장기 성능 평가

원종필(Jong-Pil Won),서정민(Jung-Min Seo),이창수(Chang-Soo Lee),박해균(Hae-Kyun Park),이명섭(Myeong-Sub Lee) 한국콘크리트학회 2005 콘크리트학회논문집 Vol.17 No.5

터널 내화용 시멘트계 재료의 개발 및 성능 평가

원종필(Won Jong Pil),최석원(Choi Seok Won),박찬기(Park Chan Gi),박해균(Park Hae Kyun) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.4

본 연구의 터널 내화용 시멘트계 재료의 역학적 특성 및 내화성능을 평가하는 것이다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 연구의 과정은 세단계로 나눌 수 있다. 첫 번째 과정은 서로 다른 종류의 재료를 이용하여 내화시험을 실시한 후 기본 배합비를 결정하는 것이다. 두 번째 과정으로 기본 배합비의 성능을 평가하기 위하여 내화특성 시험을 실시하였다. 세 번째 과정으로 내화용 시멘트계 재료의 성능을 목표성능 및 기존 상용제품과 비교하였다. 개발된 내화용 시멘트계 재료가 목표값을 만족하면 연구를 멈추었고, 만족하지 못한다면 첫 번째 과정으로 돌아가 반복 시험을 실시하였다. 연구결과 개발된 제품 및 상용제품 모두 화재에 의한 폭렬이 발생하지 않았다. 또한 개발된 내화용 시멘트계 재료는 밀도가 큰 골재를 사용하여 우수한 압축강도, 휨감도 및 부착강도를 보여주었으며, 충분한 화재에 대한 저항성을 확보할 수 있었다. This study aims at evaluation of the fire resistance performance of cementitious materials for fire protection of tunnel. For this purpose, the research procedure was divided into three parts. First, base mix proportion with different material type were determined by fire test. Second, the fire test of cementitious materials for fire resistance were performed on base mix proportions to evaluated their performance. Third, the performance of cementitious materials for fire resistance compare to the target value and existing commercial products. If the performance of developed cemetitious materials for fire resistance were satisfied the target value, this studies were stopped. But, this research return to first process if the performance of cementitious materials for fire resistance are not satisfied the target value. As a result of this study, the spalling did not happen for develop and existing commercial product. Also, developed cementitious materials for fire resistance are shown with excellent compressive strength, flexural strength, and bond strength, because it used a height density aggregate. And developed cementitious materials has sufficient resistance for fire.

터널 내화용 고강고 습식 스프레이 폴리머 모르타르의 화재 발생시 내부온도분포

원종필(Won Jong Pil),최석원(Choi Seok Won),박찬기(Park Chan Gi),박해균(Park Hae Kyun) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.4

콘크리트는 열전도열이 작은 불연성의 재료이다. 그렇지만 콘크리트는 화재에 저항하도록 설계되지 않으면 열을 받을시 공극압과 내부인장응력이 발생하여 폭렬이 발생한다. 본 연구에서는 터널 내화용 습식 고강도 스프레이 폴리머 모르타르의 성능을 실험적 및 수치해석적으로 평가하였다. 이를 위하여 화재시험을 수행하였다. 시험은 RABT 온도가열곡선을 이용하여 내화로에서 수행하였으며, 터널 내화용 습식 스프레이 모르타르의 피복두께에 따른 온도분포를 평가하였다. 실험 및 수치해석적 분석 결과를 기본으로 하여 터널 내화용 습식 고강도 스프레이 폴리머 모르타르의 적정 피복두께는 4㎝이상으로 결정하였다. Concrete has advantages in fire situations as it is non-combustible and has low thermal conductivity. However, concrete that is not designed against fire can experience significant explosive spalling from the build-up of pore pressures and internal tensile stresses when heated. In this study, the performance of wet-mixed high strength sprayed polymer mortar for fire resistance of tunnel system was evaluated by experimentally and numerically. The fire test was performed in fire resistance(electric) furnace according to RABT(Richtlinien fur die Ausstatung und den Betrieb von Straβentunneln) time heating temperature curve, so as to evaluate the temperature distribution with cover thickness of wet-mixed high strength sprayed polymer mortar for fire resistance of tunnel system. Based on experimental results and numerical analysis, the proper cover thickness of wet-mixed high strength sprayed polymer mortar determined the more than 4㎝.

통계적 방법에 의한 교면포장용 고성능 콘크리트의 최적배합비 도출

원종필(Jong-Pil Won),서정민(Jung-Min Seo),이창수(Chang-Soo Lee),박해균(Hae-Kyun Park),이명섭(Myeong-Sub Lee) 한국콘크리트학회 2005 콘크리트학회논문집 Vol.17 No.4