연구분야
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  • 원자력 안전 및 에너지전 변환 분야
  • 핵물리 및 플라즈마 분야
  • 방사성폐기물 관리 분야
원자력 안전 및 에너지전 변환 분야

● 열수력 기초연구 분야
비등 현상에 대해서 전열 표면의 마이크로/나노 구조 및 젖음성 등 표면특성 변화에 따른 비등 열전 달성능 변화에 관한 실험 연구 및 해석모델 개발을 수행하고 있다. 핵비등영역부터 막비등영역까지 수조 및 유동 비등과 급속 냉각(quenching) 및 고온 액적 냉각(leidenfrost) 실험을 통한 열전달특성 평가와, 초고속 카메라 및 적외선 열화상 카메라를 활용한 국소 현상 분석을 진행하고 있다. 현재 한·미 공동연구과제(I-NERI)로 원전 안전성 증진을 위한 사고 내성 피복관 개발을 Univ-Wisconsin Madison과 함께 공동으로 수행하고 있다. 응축 현상에 대해서는 피동 잔열제거계통에서 관내 응축 열전달에 대한 실험 연구를 수행하여왔으며, 현재 표면특성을 이용한 응축 열전달성능 향상을 위해 마이크로 크기 이하의 액적 범위와 평판 및 관 내벽까지 확장한 실험 연구를 수행하고 있다. 고온 고압(최고 300°C, 최대 80기압)의 증기를 0.06kg/s로 공급 가능한 응 축실험 장비를 구비하고 있으며, 현재 미래부의 원자력연구기반확충사업으로 관내 적응 축 기초현상 과 열전달 증진기술 개발 과제가 진행 중이다.

 

● 원자력 안전 연구 분야

SMART 피동잔열제거계통 및 증기발생기의 관내 및 관외 열전달성능 연구, 연구로 사이펀 브레이커 장치 1:1 실증 연구 등의 대형 실험 연구와 MARS, CAP 코드 해석 연구를 진행해왔다. 후쿠시마 사고 이후 원자로용기 내부의 노심용융물 열유동 현상, 원자로용기 파손 이후 용융물과 냉각수간 상호작 용 및 증기 폭발, 용융물 입자 잔해층의 성장 및 냉 각, 노심용융물-콘크리트 상호작용, 격납건물 냉각 성 향상 등의 중대사고 주요 이슈에 관한 실험 및 해석 연구를 수행하고 있다. 고온 용융물실험을 위 한 중대사고 독립실험동(CANVAS)을 보유하고 있 으며, 노내 해석 In-house 코드 AIR, 노외 FCI 현상 코드 TEXAS, JASMINE, 중대사고 코드 MELCOR, CORQUENCH를 갖추고 있으며, 특히 노심용융물 파편입자의 침적과 잔해층 형성 및 내부 열유동특 성을 예측하는 CFD기반 해석코드를 개발 중이며, 현재 원자력안전위원회의 원전 사고대응 안전연구 센터과제와 노외 노심용융물 잔해층 냉각성에 관한 원자력원천기술 과제가 진행 중이다. 

 

● 차세대 원자력발전기술 연구 분야 

4세대 원자로 노형인 소듐고속로의 안전성 향상 을 위하여 소듐-물 반응성 저감을 위한 실험과 이를 뒷받침하는 원자단위의 화학적 해석 연구를 활발히 수행해오고 있으며, 차세대 발전시스템 후보인 초 임계 이산화탄소 Brayton 사이클의 성능 테스트 및 열교환기 개발 연구를 수행하고 있다. 본 연구실에 서는 액체소듐의 반응성을 직접 실험할 수 있는 격 리 챔버와 다양한 전용 실험 장치를 보유하고 있으 며, 국내 연구기관들과의 긴밀한 협력체계하에 다 년간의 원자력기반 확충사업 과제를 운영해오고 있 다. 그리고 고효율·고집적 발전시스템으로 주목받 고 있는 초임계 이산화탄소 Brayton 사이클 시스템 에 대한 확장성을 고려하여 액체소듐과 이산화탄 소의 반응실험 연구와 해석코드 개발을 추가적으 로 진행하고 있다. 한편, 초임계 이산화탄소의 임계 점 근처의 열유동특성 기초연구와 난류모델 개선, MARS 코드를 사용한 초임계 이산화탄소 발전시스 템 해석도구 개발 등의 연구를 진행하고 있다. 

 

● 원자력기술 응용 분야 

기초 열전달 및 상변화 현상의 응용 대상이 되는 에어컨 및 냉장·냉동고의 열교환기, 담수화 플랜트 증발기 등에 대한 실험 및 해석 연구를 수행하여 왔으며, 고집적 열 제거를 위한 마이크로 채널 상변화 연구를 이어오고 있다. 한편, 원자력 파생기술인 중성자 및 X선 가시화 기법을 사용하여 연료전지 내부의 열·유체유동현상을 관찰과 더불어 성능 향상 을 위한 연구를 수행중이다. 포항가속기연구소의 방사광 X선은 세계에서도 손에 꼽을 만큼의 고성능 대형 설비 중 하나로, 본 연구실에서는 방사광 X선 을 사용하여 수 마이크로 수준의 공간분해능을 가지는 영상촬영법으로 수소연료전지 내부의 물 분포 를 직접적으로 가시화하는 응용 연구를 진행해오고 있다. 현재 현대자동차의 산학과제를 통해 실제 수소연료전지 상용화에 앞서 최적화 연구 과제를 진행하고 있다. 이와 더불어 최근에는 열수력 기초 현상들에 대해서도 응용 분야를 확장하여 X선 가시화 기술을 사용한 열 및 물질 전달의 메커니즘 규명 연구를 활발히 진행하고 있다.


  1. 비등과 응축 열전달 증진을 위한 상 변화에 대한 기본적인 연구

  2. 원자력 발전소의 중대사고 관련 원자력 안전에 대한 연구

  3. X-ray 가시화 기법을 이용하여 연료전지 내부의 물 분포에 대한 연구

  4. SFR(Sodium-cooled Fast Reactor) 기술의 안전성을 극대화할 수 있는...
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