As greenhouse gas emission is becoming a problem in maritime trade, an alternative fuel system is required to rely less on fossil fuel. A small modular reactor is attracting attention as an alternative marine propulsion system, and KAIST-MMR, which uses the supercritical CO2 system as a power conversion system, is one of them. However, the power maneuvering required in the marine propulsion changes the operating conditions of the system, and correcting this is necessary for safe and efficient operation. Therefore, it is necessary to control the pre-cooler to cool the supercritical carbon dioxide to the design point of a compressor, but research and experimental verification of the controller have not been sufficient. In this thesis, a system analysis is performed using the MARS code verified with experimental results. Based on the analyzed transfer function and the state space, a controller based on modern control theory is designed. The designed controller is verified experimentally with Autonomous Brayton Cycle (ABC) test loop constructed at KAIST. Based on the verification results, a precooler controller to be used in KAIST-MMR is presented.
해상 무역으로 인한 온실가스 배출이 문제로 제시됨에 따라 기존의 화석연료가 아닌 대체 연료 체계가 요구되고 있다. 소형모듈원전은 대체 해상 추진 체계로 관심을 받고 있으며, 초임계 이산화탄소 시스템을 동력 변환 계통으로 사용하는 KAIST-MMR도 그 가운데 하나이다. 하지만 해상 추진 과정에서 필요한 출력 변동은 시스템의 운전 조건을 바꾸며, 이를 보정하는 것이 안전하고 효율적인 가동을 위해 필요하다. 따라서 예냉각기를 제어하여 초임계 이산화탄소를 압축기 설계점까지 냉각하도록 하는 것이 필요하나, 제어기에 대한 연구와 실험적 검증이 부족하였다. 본 논문에서 실험 결과를 통해 검증된 MARS 코드를 사용하여 시스템 해석을 진행하였다. 해석된 전달함수와 상태공간을 기반으로 현대제어이론에 기반한 제어기를 설계하였다. 설계한 제어기를 ABC test loop를 통하여 실험적으로 검증하였다. 검증 결과를 바탕으로 KAIST-MMR에 사용될 예냉각기 제어기를 제시하였다.
