• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권7호
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• pp.2604-2612
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• 2023

Spent nuclear fuel and long-lived radioactive waste must be carefully handled before disposing them off to a geological repository. After the pre-storage period in water pools, spent nuclear fuel is stored in casks, which are widely used for interim storage. Interim storage in casks is very important part in the whole cycle of nuclear energy generation. This paper presents the results of the numerical study that was performed to evaluate the thermal behavior of a metal-concrete CONSTOR RBMK-1500 cask loaded with spent nuclear fuel and placed in an open type interim storage facility which is under fire conditions (steady-state, fire, post-fire). The modelling was performed using the ANSYS Fluent code. Also, a local sensitivity analysis of thermal parameters on temperature variation was performed. The analysis demonstrated that the maximum increase in the fuel load temperatures is about 10 ℃ and 8 ℃ for 30 min 800 ℃ and 60 min 600 ℃ fires respectively. Therefore, during the fire and the post-fire periods, the fuel load temperatures did not exceed the 300 ℃ limiting temperature set for an RBMK SNF cladding for long-term storage. This ensures that fire accident does not cause overheating of fuel rods in a cask.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.63-71
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• 2004

Energy and environmental concerns accelerate the interest in passive solar heating in buildings, which utilizes solar energy through natural heat transfer. Moreover concerns about environmentally friendly materials were also increased. This study aims to evaluate the thermal performance of a Trombe wall built with earth. The thermal performance of the Trombe walls was analysed with results from computer simulations with TRNSYS 15. The thermal performance of the three types of Trombe wall was compared.: concrete. rammed earth. adobe. It was found that Trombe wall with the thermal storage wall of earth performed better than that of concrete. Rammed earth and adobe Trombe walls gained 4.7% and 12.8% more solar energy. respectively. than the concrete Trombe wall. In earth-applied Trombe walls. the energy gain by natural convection released from the airspace was about 75% of the total solar gains. that took 15% more than concrete Trombe wall. Rammed earth and adobe Trombe walls seem to be more suitable for buildings that use mostly in daytime. such as school, office and so on.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.395-405
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• 2016

이 연구에서는 태양열 에너지 저장용도로 사용하기 위한 섬유보강 모르타르의 열적 및 역학적 특성을 파악하였다. 다양한 시멘트 복합재료의 배합이 섬유보강 모르타르의 열적 및 역학적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 섬유보강 모르타르의 역학적 특성으로서 열싸이클 전과 후의 압축강도 및 인장강도를 측정하였다. 또한, 섬유보강 모르타르의 열적 특성으로서 열전도율과 비열을 측정하였다. OPC와 그라파이트를 포함한 배합의 잔류압축강도가 가장 크게 나타난다. 알루미나 시멘트를 혼합한 배합의 비열이 크게 나타나며, 이는 알루미나시멘트가 열저장 시스템의 효율적인 축열과 방열에 유리함을 의미한다. 또한, 그라파이트의 첨가는 섬유보강 복합재료의 비열을 증가시킨다. 실험연구결과는 콘크리트를 $450^{\circ}C$ 이상의 열저장 매체로 활용하기 위한 프로토타입 시스템 설계에 실제적인 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제35권1호
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• pp.89-96
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• 2015

n-octadecnae based shape stabilized phase change material (SSPCM) was prepared by using vacuum impregnation method. And an exfoliated graphite nanoplate (xGnP) which has high thermal conductivity properties is used as a PCM container. And then we made heat storage concretes which contains SSPCM for reducing heating and cooling load in buildings. In the prepararion process, the SSPCM was mixed to a concrete as 10, 20 and 30wt% of cement weight. The thermal properties and chemical properties of heat storage concrete were analyzed from Scanning electron microscope (SEM), Fourier transformation infrared spectrophotometer (FT-IR), Deferential scanning calorimeter (DSC), Thermogravimetric analysis (TGA) and TCi thermal conductivity analyzer. And we conducted surface temperature analysis of SSPCM and xGnP by using heat plate and insulation mold.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.571-580
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• 2020

본 연구에서는 열에너지 저장시스템의 중요한 요소인 저장 매체에 관한 연구를 수행하였다. 열에너지 저장 매체로써 콘크리트는 열적 및 역학적 특성이 우수하며 저렴한 비용으로 인해 다양한 이점을 갖는다. 또한, 강섬유가 혼입된 초고강도 콘크리트는 고인성 및 고강도 특성으로 인해 고온 노출에 우수한 내구성을 나타내며, 강섬유의 높은 열전도율은 축열 및 방열에 유리한 영향을 미친다. 초고강도 콘크리트의 온도분포 특성을 파악하기 위하여 콘크리트 블록을 제작하고 일정한 열사이클을 적용하여 가열실험을 수행하였다. 열유체 흐름에 의한 열전달을 위하여 열전달 파이프를 콘크리트 블록 중심부에 매립하였다. 또한, 열전달 파이프 형상에 따른 온도분포 특성을 비교하기 위하여 핀의 유무에 따라 원형 파이프 및 종방향 핀 부착 파이프를 설정하였다. 열사이클에 따른 온도분포 특성을 분석하고, 이를 토대로 시간에 따른 열에너지 및 누적 열에너지를 산정하여 비교 분석하였다. 열사이클이 반복될수록 강섬유 혼입 초고강도 콘크리트는 고온에 대하여 안정화를 나타내었다. 또한, 온도분포 및 열에너지 산정 결과를 통해 축열 성능을 보유한 것으로 판단되며, 열에너지 저장 매체 역할을 수행할 수 있는 재료로 기대된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제2권1호
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• pp.13-22
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• 2004

This study presents the thermal analyses of a spent fuel dry storage cask under normal and off-normal conditions. The environmental temperature is assumed to be 15 $^{\circ}C$ under the normal condition. The off-normal condition has an environmental temperature of 38 $^{\circ}C$. An additional off-normal condition is considered as a partial blockage of the air inlet ducts. Two of the four air inlet ducts are assumed to be completely blocked. The significant thermal design feature of the storage cask is the air flow path used to remove the decay heat from the spent fuel. Natural circulation of the air inside the cask allows the concrete and fuel cladding temperatures to be maintained below the allowable values. The finite volume computational fluid dynamics code FLUENT was used for the thermal analysis. The maximum temperatures of the fuel rod and concrete overpack were lower than the allowable values under the normal and off-normal conditions.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.293-300
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• 2021

본 논문은 에너지를 실시간으로 저장할 수 있는 저장장치 중 열에너지 저장 콘크리트를 대상으로 재료의 미세구조와 물성(열전도도)의 상관관계를 분석하는 연구를 수행하였다. 에너지 저장 콘크리트의 열전도 성능을 증가시키기 위해 혼화재인 그라파이트(graphite)를 사용하였다. 그라파이트가 시멘트 질량의 10%와 15%를 치환한 시편과 일반 콘크리트(OPC) 시편을 제작하여 그라파이트의 혼입에 따른 미세구조 변화 및 열전도도의 영향을 마이크로 스케일에서 분석하였다. 마이크로-CT를 활용하여 OPC와 그라파이트를 사용한 콘크리트의 공극률을 비교하였으며, 확률함수를 사용하여 미세구조 특성을 정량화하였다. 미세구조 특성 차이가 열전도도에 미치는 영향을 확인하기 위해 3차원 가상 시편을 제작하여 열해석을 수행하였으며, 이를 열평판법을 사용하여 측정한 열전도도 실험 결과와 비교하였다. 열해석 수행 시 그라파이트 재료가 지닌 열전도도 성능을 반영하기 위하여 해석 결과와 실험 결과를 기반으로 고체상의 열전도도를 역해석을 통해 계산하였으며, 그라파이트가 시편의 열전도도에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.414-420
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• 2017

이 연구에서는 고온의 태양열 에너지를 저장하기 위한 고로슬래그 콘크리트의 열역학적 특성을 파악하였다. 고로슬래그 콘크리트의 열역학적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험연구를 수행하였다. 실험변수로써 고로슬래그 함유량과 물-바인더 비를 고려하였다. 고로슬래그 콘크리트의 역학적 특성으로써 열사이클 전과 후의 압축강도 및 인장강도를 측정하고, 열적 특성으로써 열전도율과 비열을 측정하였다. 고로슬래그를 포함한 콘크리트의 열싸이클 적용 후의 잔류압축강도가 고로슬래그를 포함하지 않은 콘크리트의 잔류압축강도보다 크다. 또한, 고로슬래그를 혼입한 콘크리트의 열전도율이 고로슬래그를 포함하지 않은 콘크리트의 열전도율보다 더욱 크다. 이는 고로슬래그 콘크리트가 열에너지의 축열과 방열에 효과적인 것을 나타낸다. 실험연구 결과는 콘크리트 열저장 축열 모듈 설계에 효율적으로 활용될 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.241-259
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• 2013

충전층을 이용한 열에너지저장 시스템은 자갈이나 콘크리트와 같은 열저장매질과 공기나 오일과 같은 열전달유체를 이용하여 현열에너지를 저장하는 방식으로서, 저장매질의 경제성과 화학적 안정성, 시스템 구축의 용이성 등 많은 장점이 갖는다. 본 연구에서는 충전층을 이용한 열에너지저장 기술에 대하여 개략적으로 소개하고, 이러한 열에너지저장소의 에너지 수지와 성능 효율을 분석하기 위한 수치 모델을 제시하였다. 유한차분법을 이용하여 저장소 내 1차원 비정상 열전달 해석을 수행하였으며, 반복적인 주입과 토출에 따른 충전층의 온도분포와 외부로의 손실 에너지를 계산하였다. 해석모델은 AA-CAES(advanced adiabatic compressed air energy storage)와 연계된 고온의 열에너지저장시스템으로 저장소가 지하암반 내에 위치하는 경우와 지상에 위치하는 경우를 모사하고, 성능효율 및 열손실률을 비교 분석하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.331-338
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• 2013

최근 국가적 차원의 녹색성장이라는 패러다임 아래 건설분야에서도 자원과 에너지 절감을 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 이러한 방안의 하나로 단열성능이 향상된 콘크리트의 개발을 목적으로 높은 열저장 용량의 장점이 있는 PCM(phase change material)을 다공성의 경량골재에 함침 및 코팅 처리하여 경량골재 콘크리트를 개발하였으며 이를 평가하였다. 그 결과 흡수율이 높은 경량골재는 PCM 함침 및 코팅에 의해 흡수율이 저하되어 높은 흡수율에 따른 경량골재 콘크리트의 품질 저하를 방지하는 효과가 있음을 확인하였다. 또한 함침하지 않은 경량골재를 사용한 경량골재 콘크리트의 열전도율은 보통골재 콘크리트보다 약 33%의 단열성능 향상을 보였으며 함침된 골재의 경우 보통골재 콘크리트에 비해 40~43%의 단열성능 향상이 있는 것을 확인하였다. 또한 함침된 골재의 경우 비함침 골재에 비해 열전도율이 12~14% 정도 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다.