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다물리 연계 해석을 통한 중수로 압력관 변형 영향 분석
Pressure tube has the highest priority among various components in the CANDU6 type nuclear reactor. It is known that power derating of the CANDU6 type nuclear reactor due to the pressure tube reaches about 50%. In addition, it is also well known that the pressure tube creep for radial direction and the sagging have more importance among major 4 deformation phenomena. (We have the pressure tube wall thinning and the elongation for axial direction as well, but it is known that influences of these two phenomena are extremely small.) However, there was not a computer code which can analyze phenomena occur in a 3-dimensional space such as the pressure tube deformation until now. (What we did on the pressure tube creep for radial direction is analysis of a simplified case in a 2-dimensional space.) Therefore, influences from sagging, wall thinning and elongation cannot be taken into account for Critical Channel Power (CCP) calculation, precisely. In this study, to overcome these weaknesses of pre-existing CCP calculation code systems, a new coupled system was developed which considered effects of reactor physics and Thermal hydraulics (T/H). The new code system consists of the SHAFE code which based on the Finite Element Method (FEM) and the CUPID code which based on the Finite Volume Method (FVM) so that analysis in a 3-dimemsional space for arbitrary geometry application is possible. Meanwhile, the CUPID code was developed in the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) and a T/H code which can perform 3-dimensional two phase analysis and multi-scale analysis. The SHAFE code was updated continuously in KAERI as well. The SHAFE code was verified with a lot of benchmark problems to ensure its accuracy. Newly developed T/H and neutronics coupled system for CANDU6 channel analysis is compared with the NUCIRC code, the PTCRACK code and the ASSERT code for verification. In addition, a variety of considerations were made to reflect characteristics specific to CANDU6 nuclear reactor. The fuel sagging (not pressure tube sagging, which is related with essentricity) is considered because it occurs as fuel bundle is loaded in a channel. We tried to use values related with pressure tube deformation and operating condition such as pressure and temperature from on-site monitoring and measurement to reproduce results close to real situation. Pressure drops in feeder pipes and end fitting for both inlet and outlet are considered to conserve pressure drop from header to header. Finally, both coupled calculation under normal operating power and coupled calculation to find CCP are done successfully. Although just 5% pressure tube creep for radial direction was assumed, a lot of bypass flow was occurred and confirmed and validity of calculation result was verified indirectly by checking logicality of the result from known physical phenomena which occur in a CANDU6 channel. A lot of CCP margin decrement is confirmed because of imbalance of radial distribution of equilibrium quality and mass flux in case of pressure tube creep for radial direction. Important part in the coupled calculation to find CCP is that profound decrement in CCP arose in case of sagging only different with expectations which ignores sagging effects. The smallest CCP decrement occurred in case of complex deformation, ballooning only case was next. From this study, we obtained conclusions that the effect of sagging cannot be neglected, rather it should be taken into account to CCP evaluation and power derating determination. Even though neutronics coupled calculation showed a meaningful difference only for fuel rod power, it is confirmed that this small difference can caused significant amount of CCP decrement and affect position of Critical Heat Flux (CHF). Furthermore, from result in case of complex case which is similar to real deformation, the validity of replacement of 37M fuel which was loaded in wolsong unit 2,3 and 4 is retained by confirming that CHF occurred at sub-channel 1 right next to center rod. In the end, we concluded that the power derating magnitude which was performed for real wolsong site for many years was too excessive by confirming result that CCP decrement with assumption of operating period of 20 years for complex deformation case is about 5% compared with CCP for reference case (without any deformations). 압력관은 중수로형 원자로에서의 다양한 부품들 중에서도 가장 높은 중요도를 가지고 있다. 압력관으로 인한 중수로 출력감발은 대략 50%에 달하는 것으로 알려져 있다. 또한 4가지 압력관의 주된 변형 기제 중에서도 반경방향크립과 처짐이 출력감발에 가장 중요한 현상으로 알려져 있다 (압력관벽 얇아짐과 축방향 연신도 있지만 출력감발에 미치는 영향이 아주 미미할 것으로 알려져 있음). 하지만 지금까지는 이러한 3차원적인 현상들을 해석할 수 있는 컴퓨터 코드가 없기 때문에, 정량적인 접근을 할 수가 없었다 (압력관 반경방향크립의 경우에 대해서만 2차원인 것으로 단순화한 경우에 대해서 해석이 이루어진 바 있음). 따라서, 처짐, 관벽얇아짐, 그리고 연신으로 인한 영향은 출력감발에 대한 결정 혹은 임계채널출력 (Critical Channel Power, CCP)계산에서 정확하게 고려할 수가 없었다. 이 연구에서는 기존에 사용하고 있었던 임계채널출력 코드 체계의 이러한 약점들을 극복하기 위해서 노물리와 열수력의 영향을 모두 고려하는 새로운 연계 체계를 개발하였다. 새로운 코드 체계는 유한요소법을 기반으로 하는 SHAFE 코드와 유한체적법을 기반으로 하는 CUPID 코드로 구성되어 3차원 공간에서 임의의 형상에 대해서도 해석이 가능하다. 한편, CUPID 코드는 한국원자력연구원에서 개발되었고, 3차원 이상 유동 해석, multi-scale해석이 가능한 열수력 코드이다. SHAFE 코드도 마찬가지로 한국원자력연구원에서 지속적으로 업데이트가 이루어지고 있다. SHAFE 코드의 경우에는 많은 수의 표준검증문제에 대해서 정확성이 검증된 바 있다. 새롭게 개발한 중수로 채널 해석용 열수력 노물리 연계 계산 체계는 NUCIRC 코드 , PTCRACK코드 , ASSERT코드 와 비교 검증이 이루어졌다. 또한, 중수로 특성을 반영하기 위해 여러가지 고려를 하였다. 연료의 처짐은 연료가 최초에 채널에 장전 되자마자 일어나기 때문에, 모델링에 반영하였다. 압력이나 온도 등 여러가지 운전변수와 압력관의 변형량 데이터 등은 되도록 현장의 데이터를 그대로 사용하거나 측정한 값을 그대로 쓰려고 하였다. 모관간(Header to Header)의 압력강하를 보전하기 위해서 자관(Feeder)과 End Fitting에서의 압력강하를 고려하였다. 최종적으로 정상출력하에서의 연계계산과 임계채널출력을 찾기 위한 연계계산을 모두 성공적으로 수행하였다. 불과 5%의 압력관 반경방향크립을 가정하였음에도 불구하고, 많은 양의 우회유량을 확인할 수 있었으며, 채널내에서의 이미 알려진 결과와 비교해 보았을 때, 물리적으로 타당한 결과를 확인할 수 있어, 연계계산 체계의 커다란 오류가 없음을 간접적으로 확인하였다. 주로 유동방향의 단면에서 equilibrium quality와 mass flux의 반경방향분포의 공간 불균형으로 인해서 압력관의 변형이 있는 경우 임계열유속 여유도가 아주 많이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 임계채널출력 연계계산 결과에서 중요한 부분은 압력관의 처짐은 임계채널출력에 크게 관계가 없을 것이라는 대다수의 기존의 전문가들 예상과는 다르게, 처짐만을 해석한 경우에 대해서 상당한 양의 임계채널출력 감소가 일어났다는 점이다. 처짐과 팽창을 둘 다 고려한 복합적인 변형인 경우가 가장 임계채널출력이 작고, 팽창만을 모의한 경우가 그 다음으로 작았다. 이 연구에서, 압력관 처짐의 영향이 무시할 수 없으며, 오히려 임계채널출력 평가 및 출력감발량 결정에 꼭 반영되어야 한다는 결론을 얻을 수 있었다. 노물리 연계계산은 비록 연료봉의 출력에만 유의미한 차이를 보였으나 이로 인해 임계출력 감소분에 큰 차이를 줄 수 있다는 것을 확인하였고, 임계열유속이 발생하는 위치에도 큰 영향을 줄 수 있음을 마찬가지로 확인하였다. 또한 실제와 유사한 복합적인 변형이 발생한 경우 중심봉 옆의 부수로 1번에서 임계열유속이 발생하는 것을 확인하여, 월성 2,3,4호기에 최근 전량 교체운전하고 있는 37M 연료의 교체가 타당했다는 것도 확인할 수 있었다. 유효운전기간을 20년으로 가정하고 모의한 복합적인 변형이 일어난 경우 임계채널출력감소분은 변형이 없는 경우 대비 대략 5%정도로 출력감발이 과도할 수 있다는 근거가 될 수 있음을 확인하였다.
운전 중 IVIS 조작 상황에서 과제의 난이도와 Motor cue가 과제 전환과 운전 주행에 미치는 영향
As information technology is more actively incorporated into automobiles, the role of IVIS(In-Vehicle Infotainment System) is becoming increasingly important as the main medium that provides convenience and entertainment for the drivers. However, using the infotainment systems while driving requires task switching between two tasks, as it involves attending to two visual resources simultaneously. We simulated a setting where participants have to drive while interacting with the infotainment system and examined how task difficulty and motor cues impact driver’s task-switching and driving performance, specifically whether the effect of motor cues differ depending on the task difficulty. For the infotainment display, we used two types of number array depending on the congruency between the digit repetition and the chunking unit, while task difficulty was manipulated by the size of the touch-keys. Participants were instructed to dial two numbers on the screen while we recorded the dialing time, lateral position, inter-key press intervals, and steering wheel control. We found that dialing time and lateral position was affected by task difficulty, while the type of number array had no effect. However, the inter–key press intervals between chunked numbers and the steering wheel movement both increased when participants had to dial an incongruent number array, which indicates that if number digits are repeated, chunking is ignored by the drivers. Our findings indicate that in a dual-task condition, motor cues offset the effect of chunking and that motor cues can effectively signal the timing for task switching. 최근 자동차와 IT 기술의 융합으로 차량 내 인포테인먼트 시스템이 운전자에게 편의 및 오락 기능을 제공하며 역할이 중요해지고 있다. 하지만 운전과 인포테인 먼트 시스템을 조작하는 것은 동시에 시각 리소스를 요구하는 과제로 과제를 전환 하며 수행해야 한다. 따라서 본 연구는 운전 중 인포테인먼트 시스템 조작 상황에 서 조작 과제의 난이도와 motor cue 가 과제 전환과 운전 주행능력에 미치는 영향 과 함께, motor cue 의 효과가 조작 과제의 난이도 수준에 따라 차이가 있는지 보 고자 하였다. motor cue 와 조작 과제 난이도의 효과를 살펴보기 위해 반복되는 숫 자가 청크 단위와 일치하는지에 따라 두 종류의 번호를 사용하였으며, 터치 키의 크기로 난이도 수준을 조절했다. 실험에서 참가자들은 모의 주행을 하며 스크린에 번호를 입력하도록 지시받았고, 과제 수행 중 번호 입력시간, 차선 유지능력, 숫자 키 입력 시간 간격과 핸들 움직임을 측정했다. 그 결과, 난이도 수준에 따라 운전 주행 능력과, 번호 입력 시간의 차이가 유의미했고, 번호 종류에 따른 차이는 나타 나지 않았다. 하지만 Incongruent 번호 입력 시, 청크로 구분된 두 숫자를 입력하는 시간의 간격과 핸들 움직임이 크게 증가하였다. 이는 반복된 숫자가 청크로 구분되어도 청크를 무시하고 한 번에 입력하였음을 나타낸다. 종합하면, 다중 과제 상황에서 청크 단위는 motor cue 에 의해 상쇄되며 과제 전환 시점을 결정하는 데 에 motor cue 의 효과가 있음을 시사한다.
미술과 표현수업에서의 동기유발을 위한 지도 방법 : 중학교 3학년을 대상으로
유은현 이화여자대학교 교육대학원 2004 국내석사
21세기는 영상·정보시대로 과학기술의 발달에 따라 다양한 교육관련 기자재의 개발이 이루어지게 되었다. 이러한 흐름에 맞추어 학교현장 또한 교단선진화의 물결이 일게 되었으며, 다양한 수업매체가 적극적으로 이용되고 있다. 특히 미술은 교과의 특징이 시각적이기에 다양한 수업매체를 이용한 교수방법이 강조되고 있으며, 시청각 수업매체가 미술교과의 수업운영에 중요한 매체로 자리 잡은 지도 오래되었다. 미술교과의 수업운영에 매체의 활용은 수업의 능률과 질적 향상에 크게 기여하고 있다. 본 연구는 미술 표현 수업에 있어서 학생들의 흥미와 동기 유발을 위해서 어떠한 방법으로 수업을 진행해야 할지를 알아보고자 하는데 목적을 두었다. 이를 위하여 본 연구자는 중학교 3학년 남녀학생 520명을 대상으로 동질집단에 미술과의 표현학습에 있어서 전통적인 수업 방법과다양한 수업매체를 활용한 지도방법을 비교해보는 실험연구를 실시하였다. 2003년 3월부터 2003년 7월 첫째 주까지 전통적인 수업 방법으로 수업을 진행하였다. 여기서 사전수업으로 진행한 전통적인 수업 방법이란, 특별한 수업자료 없이 학습목표의 제시와 제작방법 소개 등을 교사의 판서나 설명으로 수업하는 방법을 의미한다. 교과서와 예시작품을 감상하는 방법의 수업자료만을 사용하였다. 학습제재는 본교 지정 교과서인 교학사의 연간지도계획에 의거하되 학교 실정에 맞게 조절하여 수업을 수행하였다. 소단원으로 『미래 상상화(6차시)』, 『명화 바꿔 카드 그리기(4차시)』,『CD 자켓 디자인(6차시)』 3가지 활동을 실시하였다. 전통적인 수업을 받은 학생들에게 2003년 8월 25일부터 한 주간 설문조사를 하여 수업에 대한 만족도, 흥미도, 자기의 작품에 대한 만족도, 표현의 수월성 등을 조사하였다. 본 실험에서는 다양한 수업매체를 활용한 지도방법으로, 학습제재는 교과서의 연간지도계획에 의거하여『만화그리기(6차시)』,『명화 바꿔 그리기(4차시)』,『포장 디자인(6차시)』을 선정하여 수업을 수행하였다. 다양한 매체를 활용하여 수업을 수행 한 후 수업에 대한 만족도와 학생들의 흥미도, 자기 작품에 대한 만족도, 표현의 수월성에서의 변화 수치를 설문 조사하였다. 또한 전통적인 지도방법에서 얻은 결과물과 다양한 수업매체를 활용한 지도방법에서 얻은 결과물을 본 연구자가 제작한 표현력 검사도구에 의거하여 평가 한 후, 비교 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 다양한 매체를 활용한 업은 학생들의 흥미·동기 유발에 효과적이었다. 둘째, 다양한 매체를 활용한 수업을 받은 뒤, 미술교과와 수업방법에 대한 인식이 좋아졌다. 셋째, 다양한 매체를 활용한 수업을 받은 뒤, 학생 작품의 질 또한 우수해졌다. 이러한 연구결과로 볼 때, 본 연구가 시사하는 점은 수업 도입부에 다양한 매체를 활용하여 지도하는 방법이 학생들의 흥미와 표현 욕구를 신장시켜 학습의 동기를 유발시키는데 큰 역할을 할 수 있다는 것이다. 따라서 교사의 의욕적인 교수방법 및 수업자료의 개발이 절실히 요구되며, 교육현장에서 이러한 수업방법이 보다 활발하게 적용되어야 할 것이다. This study is to find out the difference between the learning effect of traditional teaching method and the new one with various class materials in the unit Expression of the third grade Art class. Here, the learning effect means the motivation and interests of learning, and the easiness of expression. And these are the results of introducing many kinds of teaching materials into the Art class. First, the desire of expression in Art has become higher after using diverse materials. It suggests that the class where new subjects are introduced, is more effective to bring the desire of expression in Art to students than the conventional teaching method focused on the skills of expression and description. Second, the ability to express easily and freely has been much improved. This is resulted from the presentation of the ways to express, by showing many reference materials in the introduction of the class where they are neglected in the traditional teaching method. At the development stage in the past class, students are quite at a loss what or how to draw. But getting through the introduction with many examples into the development stage, they expressed without any difficulty and participated in the class actively according to their own feeling and thought. Third, the degree of students' satisfaction and interest has been going up after applying various teaching materials into the introduction of the class. Moreover the efficiency of the work has been developed and students've devoted their attention to the whole class. Consequently the level of their products became incredibly excellent. So, with various teachings materials, the class should be led to stimulate the sense of art to students. And as a way of organizing materials, above all teachers ought to try their own best to arrange the realia, audiovisual aids and examples to get the utmost out of them to the class. These are the effect of the materials. One is that the students' understanding is widened and their imagination and creativity are encouraged. Another is that the basic step required to know in Art, is approached easily. Last of all is that the exciting class is possible to be done by the indirect experiences close to real lives. As a result, when the development and application of teaching materials are carried out to make the Art class more colorful and active, the more qualified art education could be accomplished.