Bird screen meshes are installed at the air inlet and outlet ducts of spent fuel storage casks to inhibit the intrusion of debris from the external environment. The presence of these screens introduces an additional resistance to air flow through the ducts. In this study, a porous media model was developed to simplify the bird screen meshes. CFD analyses were used to derive and verify the flow resistance factors for the porous media model. Thermal analyses were carried out for concrete storage cask using the porous media model. Thermal tests were performed for concrete casks with bird screen meshes. The measured temperatures were compared with the analysis results for the porous model. The analysis results agreed well with the test results. The analysis temperatures were slightly higher than the test temperatures. Therefore, the reliability and conservatism of the analysis results for the porous model have been verified.

최근 황사, 차량 배기가스, 특히 화산재 등에 따른 미세먼지 등으로 인해 발생하는 대기 오염에 대한 우려로 저감 설비에 대한 사회적 관심이 증가하고 있다. 이에 본 논문에서는 화산재 등과 같은 입자성 유동에 대한 공기정화 설비에 많이 활용되는 다공판이나 다공매질을 통과하는 유동 특성 분석을 위한 전산해석을 다루었다. 실제 다공판이나 다공매질의 경우 공극이 작을 때는 전산해석에 많은 어려움이 있어 경험적 모형이 활용되는 추세인데, 경험적 모형에 포함된 경험계수의 산정 방법과 결과를 실제 다공영역에 대한 전산 모형을 활용하거나 실험에 의한 압력강하 계측 결과와 비교함으로써 효과적인 전산해석 방법을 제시하고자 하였다.

본 연구의 I부에서 유도된 포화된 다공성매체의 파동 전파속도와 감쇠에 대한 이론해를 전산코드화 하였다. 본 논문에서는 작성된 전산코드를 사용하여 파동의 전파속도와 감쇠에 미치는 외력 주파수의 영향과 재료특성치의 변화의 영향을 파악하기 위한 파라미터연구를 수행하였다. 첫 번째 형태의 파동에 대한 압축성 파동 속도는 주파수-투수성 곱이 증가함에 따라 파동속도가 하한치로부터 상한치로 변이하는 영역에서는 주파수-투수성 곱의 함수로써 변화함을 보여주었다. 또한 파동의 전파속도 변화율이 가장 클 때 감쇠값이 최대가 됨을 알 수 있었다 두 번째 형태의 파동에서 파동의 전파속도는 주파수-투수성 곱이 작은 값을 가질 때 거의 0값을 나타내며, 주파수-투수성 곱이 큰 값을 가질 때 상한값을 나타냄을 알 수 있었다.

본 논문에서는 포화된 다공성매체에서 파동의 전파속도와 감쇠를 구할 수 있는 해석적 이론해를 유도하여 제시하였다. 이론해의 유도를 위하여 압축성의 고체입자와 간극수를 고려하는 완전 연계 Field모델을 사용하였다. 완전 포화된 다공성 매체의 해석을 위한 공학적인 접근방법이 채택되었으며, 균질 영역에서 1차원 파동의 전파를 위한 이론해가 유도되었다. 본 논문에서 유도한 이론해는 고체입자의 압축성, 간극수의 압축성, 다공성입자의 변형, 공간의 감쇠(Spatial damping) 등을 고려할 수 있어 매우 다양하게 사용될 수 있다. 또한 다양한 지반체에서 두 가지 종류의 파속(Wavespeed)과 감쇠계수를 계산하는데 이용 가능하다. 본 논문에서 제시한 이론해를 전산코드화하여 파동의 전파속도와 감쇠에 대한 파라미터연구를 수행한 결과는 본 연구의 II부에 제시할 예정이다.

유사매질개념에 의하여 비균질 다공성 매질을 설명할 수 있는 기존의 방법은 미시 밀러 상사(Mis), 거시 밀러 상사(MaS)와 웨릭 상사(WS)로 나눌 수 있고, 그들간의 관계는 MiS ⊂ MaS⊂ WS(⊂: subset)임을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안한 방법은 WS에서 축적변수 =w 로 가정하고 함수량을 포화도 대신 유효포화도로 축적한 것이다. 이 방법은 검사해석의 관점에서 일반성이 결여되지 않고, 축적변수 만으로 비균질 매질을 설명할 수 있다

The combined wastewater of municipal landfill leachate and municipal sewage was treated using several sets of bench-scale aerated circulating system including porous media. Investigated items in this experiment were the dominant protozoa and metazoa in this system, the variation of microfauna relationship between operating condition and dominant genera. Also considered the factors determining dominant genera and their role. The outcome of this research is as follows; 1. Aspidisca, Vorticella, Trachellophyllum, Lecane, Philodina, Cyclops were mainly appeared prior to combinding leachate, while Trachelocerca, Bodo, Glaucoma were the dominant genera after combinding leachate. 2. As to metazoa, Nematode and Philodina were not influenced by 5% leachate mixing ratio, meanwhile Crustacea has high sensitivity for increased leachate mixing ratio and it was not appeared in 5% leachate mixing ratio. 3. The appropriate treatability could`nt be expected at the above 10% leachate mixing ratio. Especially, in the condition of 20% leachate mixing ratio, all of the microfauna were affected damage seriously on their existence. Meanwhile hydraulic retention time, substrate loading rate and sludge production rate didn`t give notable influence on increasing the number of microfauna. 4. As to protozoa, saprozoic and holozoic species were appeared commonly and polysaprobic species were dominent. 5. Filamentous organsms were nearly not affeced by leachate mixing. It seems that they could live without any trouble at the 10% leachate mixing ratio, if the substrate is sufficient. 6. Diversity of microfauna had a reducing trernd as the sewage was mixed with leachate.