Conducting a TSPA (Total System Performance Assessment) of the entire spent nuclear fuel disposal system, which includes thousands of disposal holes and their geological surroundings over many thousands of years, is a challenging task. Typically, the TSPA relies on significant efforts involving numerous parts and finite elements, making it computationally demanding. To streamline this process and enhance efficiency, our study introduces a surrogate model built upon the widely recognized U-network machine learning framework. This surrogate model serves as a bridge, correcting the results from a detailed numerical model with a large number of small-sized elements into a simplified one with fewer and large-sized elements. This approach will significantly cut down on computation time while preserving accuracy comparable to those achieved through the detailed numerical model.

Growth modeling in plant factories can not only control stable production and yield, but also control environmental conditions by considering the relationship between environmental factors and plant growth rate. In this study, using the expolinear function, we modeled perilla [Perilla frutescens (L.) Britt.] cultivated in a plant factory. Perilla growth was investigated 12 times until flower bud differentiation occurred after planting under light intensity, photoperiod, and the ratio of mixed light conditions of 130 μmol·m-2·s-1, 12/12 h, red:green:blue (7:1:2), respectively. Additionally, modeling was performed to predict dry and fresh weights using the expolinear function. Fresh and dry weights were strongly positively correlated (r = 0.996). Except for dry weight, fresh weight showed a high positive correlation with leaf area, followed by plant height, number of leaves, number of nodes, leaf length, and leaf width. When the number of days after transplanting, leaf area, and plant height were used as independent variables for growth prediction, leaf area was found to be an appropriate independent variable for growth prediction. However, additional destructive or non-destructive methods for predicting growth should be considered. In this study, we created a growth model formula to predict perilla growth in plant factories.

Gyeongju radioactive waste repository has been operated to dispose low and intermediate level radioactive waste in Korea since 2016. Currently, only deep geological disposal facility (1st) is in operation, surface disposal facility (2nd) is scheduled to operate from 2024. As a result, the annual amount of radioactive waste that can be disposed of at deep geological disposal facilities and surface disposal facilities is almost determined. According to this result, it was possible to derive the total annual disposal amount to dispose of all radioactive waste at the Gyeongju repository after landfill disposal facility (3rd) construction. To evaluate it, a predictive model has been designed and radioactive waste generation, storage, and disposal data were input. The predictive model is based on system dynamics, which is useful to analyze the correlation between input variables. As a result of analysis, radioactive waste generation amount and maximum annual radioactive waste disposal were predicted to reach 741,615 drum and 17,030 drum per year respectively. From these results, it seems that the expansion of radioactive waste acceptance system or temporary storage is necessary.

This study is to investigate fuel cladding temperature in a transport system for the purpose of developing a methodology for evaluating the thermal performance of spent fuel. Detailed temperature analysis in the transport system is important because the degradation mechanism of the fuel cladding is generally sensitive to temperature and temperature history. In such a system, the magnitude of the temperature change is determined by examining the temperature sensitivity of fuel assemblies and system components including fuel cladding temperature, considering the material properties, component specifications, component aging mechanism, and heat transfer mechanism. The sensitivity analysis is performed using heat transfer models by computational fluid dynamics for the horizontal transport system. The heat transfer within the system by convection, conduction and thermal radiation is calculated by thermal-hydraulic analysis code FLUENT. The calculation region is divided into a basket cell and a transport cask. The thermal analysis of the basket cell is for predicting the fuel cladding temperature. And the reason for analyzing the transport cask is to provide the boundary condition for the basket cell by reflecting the external environmental conditions. Here, the basket cell containing the spent fuel assembly is modeled on the homogeneous effective thermal conductivity. The purpose of this analysis is to evaluate fuel cladding temperatures for the following four main items. That is the effect of surface emissivity changes in basket due to the oxide layer of the fuel cladding, the effect of degradation of the canister backfill helium gas, the effect of fuel assembly position in basket cell on fuel cladding and basket temperatures in canister, and the effect of using the homogeneous effective thermal conductivity model instead of the fuel assembly in basket cell. As a result of the analysis, the maximum temperatures in basket cells are evaluated for the above four items. Thermal margins for each item are investigated for thermal performance requirements (e.g., peak clad temperature below 400oC).

본 논문에서는 BIM을 활용한 흙막이 시스템을 개발하고 소개한다. 선행 연구 분석을 통해서 흙막이 BIM 시스템을 이루는 기술들 에 대한 조사를 바탕으로 요소 기술들을 개발하였다. 첫 번째 요소 기술로, 선행 연구 및 표준 등을 활용해 BIM라이브러리를 구축하여 범용성과 재사용성을 확보하였다. 두 번째로, 토공 2D 기반의 토공 물량 산출법들을 분석하고 흙막이 BIM 시스템으로 활용하되 추가 로 IDW 보간법을 활용하여 지형 생성 및 토공량 산출 시스템을 구축하였다. 세 번째로, 물량 산출을 위한 4가지 수식을 제안하여 객체 마다 각각 다르게 물량 산출법을 적용하여 개발하였다. 이후, 시스템에서 산출되는 물량산출서와 2D 기반 물량산출서와의 비교와 검 증을 통해서 시스템이 앞으로 나아가야할 방향과 한계에 대해 알아보았다.

Interest in the rammed construction method using eco-friendly materials is increasing in modern architecture. However, the work of construction is not convenient and will require a lot of manpower and time. This study proposes an automation compactor consisting of a compactor frame, crank arm, servo motor, wire, and a compactor hammer. The compactor hammer is fixed on the wire to achieve up-down movement by servo motor. And the state of up-down movement of the proposed compactor in 4 steps was had a dynamic analyzed. Through the actual compression experiment, the reliability of the proposed compactor is verified and is expected to be used in rammed earth construction.

공간 샘플링은 공간모델링 연구에 활용되어 샘플링 비용을 줄이면서 모델링의 효율성을 높이는 역할을 한다. 농업분야에서는 기후변화 영향을 예측하고 평가하기 위한 고해상도 공간자료 기반 모델링에 대한 연구 수요가 빠르게 증가하고 있으며, 이에 따라 공간 샘플링의 필요성과 중요성이 증가하고 있다. 본 연구는 국내 농지 공간샘플링 연구를 통해 농업분야 기후변화연구의 공간자료 활용의 효율성을 제고하고자 하였다. 본 연구는 층화랜덤샘플링 을 기반으로 하였으며, 1 km 해상도의 농지 공간격자자료 모집단 (11,386개 격자)에 대해서 RCP 시나리오별 (RCP 4.5/8.5) 연대별 (2030/2050/2080년대) 공간샘플링을 설 계하였다. 국내 농지는 기상 및 토양 특성에 따라 계층화 되었으며, 샘플링 효율 극대화를 위해 최적 층화 및 샘플 배정 최적화를 수행하였다. 최적화는 작물수량, 온실가스 배출량, 해충 분포 확률을 포함하는 16개 목표 변수에 대해 주어진 정밀도 제한 내에서 샘플 수를 최소화하는 방향으로 진행되었다. 샘플링의 정밀도와 정확도 평가는 각각 변동계수 (CV)와 상대적 편향을 기반으로 하였다. 국내 농지 공간격자 모집단 계층화 및 샘플 배정 및 샘플 수 최적화 결과, 전체 농지는 5~21개 계층, 46~69개 샘플 수 수준에서 최적화되었다. 본 연구결과물들은 국내 농업시스템 대표 공간격자로써 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 기후변화 영향예측 공간모델링 연구들에 활용되어 샘플링 비용 및 계산 시간을 줄이면서도 모델의 효율성을 높이는 데에 기여할 수 있다.

국내 중·저준위 방사성폐기물 처분시설로 고려되고 있는 표층처분시설의 불포화대에서 핵종 이동을 야기하는 지하수 유동을 평가하기 위하여 유한요소법 기반의 COMSOL Multiphysics을 이용한 수치모델을 개발하였다. 그리고, 처분장 가장자리 를 대상으로 처분고, 뒤채움재, 처분덮개로 구성되는 표층처분시설과 그 아래에 위치한 불포화대를 포함한 수직 2차원의 모델 영역을 구성하여, 시나리오 별 모델링을 수행하였다. 지속적 강수 유입 조건과 간헐적 강수 유입 조건 비교에서 포화도의 파동 현상을 제외하고는 뚜렷한 차이점을 보이지 않는 것으로 판단되었다. 불포화대의 공극률이나 잔류함수비와 같은 입력 자료는 전반적으로 불포화대 지하수 유동에 큰 영향도가 없는 것으로 판단되었다. 하지만, 불포화대의 수리전도도는 지하수 유동에 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 즉, 처분고로의 지하수 유입 속도를 판단하기 위해서는 불포화대의 수리전도도 특성이 신중하게 고려되어야 할 것으로 판단되었다.

국내 고준위 방사성폐기물 심층처분시스템에 대한 프로세스 기반의 종합성능평가체계(APro) 개발을 위하여 사용자 편의성이 향상된 모델링 인터페이스를 구축하였다. APro의 모델링 인터페이스는 프로그래밍 언어인 MATLAB을 이용하여 구축되었고, 다중물리현상 모사가 가능한 COMSOL과 지화학반응 계산이 가능한 PHREEQC를 계산 엔진으로 활용하여 연산 자분리 방식을 적용하였다. APro는 모델링 영역을 기존의 정형화된 처분시스템으로 제한함으로써 모델의 자유도는 낮지만, 사용자 편의성을 향상시켰다. 처분시스템에서 고려되는 주요 현상들을 모듈화하였고, 이를“Default process”와 다수의“Alternative process”로 구분하여 사용자가 선택할 수 있도록 함으로써 모델의 유연성을 높였다. APro는 크게 입력자료 부분과 계산실행 부분으로 구성된다. 기본 입력자료는 하나의 EXCEL 파일에 일정한 포맷으로 정리되고, 계산실행 부분은 MATLAB을 이용하여 코딩되었다. 최종적인 전체 계산 결과는 독립적인 COMSOL 파일 형태로 생성되도록 하여 COMSOL을 이용한 계산 결과의 후처리가 가능하도록 하였다.

In this study, a motion control problem for the vessels towed by tugboats or towing ships on the sea is considered. The towed vessel looks like the barge ship, which is used for many purposes. In these vessels, basically, the power propulsion system is not installed but just towed by a towing vessel such as tugboats with ropes and wires. It means that the motions of towed vessel are basically dependent on the tracking route of towing boat. Therefore, in some cases, undesirable and unpredictable motions may be made by environmental factors such as wave, wind attack and so on. As a result, a collision accident with others may occur during maneuvering situation. Based on these facts, the authors try to encourage the steering performance of the towed vessel by using controllable rudders without any propulsion system. In this study, especially, a controllable vessel with three rudders is considered, and a mathematical model is induced for the future study. The model is described as surge, sway motion and inertia moment by following the general representation method for the surface ship.

구조물의 『3차원 설계』는 성공적인 BIM(building information modeling) 정착을 위한 핵심 기술이다. 이를 위해 다양한 BIM 라이브러리들이 개발되고 있지만 선형기반으로 구조물이 가설되는 교통 인프라의 설계업무에 적용하기에는 한계가 있다. 상용화된 BIM 소프트웨어들이 지원하는 라이브러리를 계획된 선형을 기반으로 구조물이 가설되는 교통 인프라의 설계 업무에 적용하는 것은 사용성 측면에서 한계가 있다. 더욱이 조합을 고려하지 않고 개발된 라이브러리로 생성된 모델은 다양한 설계변경 상황에 대응하기가 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 교통인프라 구조물인 철도 교량을 대상으로, 유관 시설 또는 부재에 대한 3차원 객체를 설계변경에 효율적으로 대처할 수 있도록 매개변수 기법을 적용한 ‘BIM기반 3D 모델 생성 자동화 모듈’을 구축하였다. 모듈의 주요기능은 기준선형을 바탕으로 기준경로를 도출하고 다른 객체와의 조합을 고려하여 목표객체를 연장 및 배열하는 것이다. 또한 모듈의 조합으로 구성된 철도교량의 통합모델에 대하여 설계변수를 입력할 수 있는 사용자 인터페이스를 구성하여 설계변경 대응능력에 대한 적용성을 검증하였다.