Most of nuclear power plants have been utilized to serve as a baseload power source and had large capacity. On the other hand, nowadays the demand for distributed power source is increasing. As a response to this market trend, the concept of small modular reactor was proposed. Conventionally, large scale nuclear power plants have adopted a steam Rankine cycle. However, due to its nature, the size of component is large, and so is the system size. A new small modular reactor has been proposed namely KAIST-MMR. KAIST-MMR utilizes a supercritical $CO_2$ (S-$CO_2$) Brayton cycle as a power conversion system. This cycle has compact turbomachinery derived from gas turbine technology while compression work is minimized to give good efficiency. However, the noble characteristics of S-$CO_2$ make it difficult to design and analyze compressors operating near the critical point. One of the particular issues is an off-design performance prediction of a compressor. To predict the performance of a compressor operating under off-design conditions, the models based on the similitude have been widely exploited, but most of them were developed for air condition and not thoroughly evaluated for S-$CO_2$. This gives the motivation to study and evaluate the off-design performance prediction model based on the similitude theory. In this thesis, the applicability of existing similitude models to an S-$CO_2$ compressor is first evaluated, and the modification of the existing model is performed and presented.
오늘날에 이르기까지 대부분의 원자력 발전소는 기저부하로 사용되기 위해 대용량의 전력원으로 활용되었다. 이와는 대조적으로, 최근 분산전원으로 사용될 수 있는 전력원에 대한 수요가 증가하고 있다. 이런 시장의 요구에 맞추어서 소형 원자로의 개념이 제시되었다. 대형 원자력 발전소는 주로 스팀 랭킨 사이클을 동력변환 계통으로 이용해왔다. 하지만 스팀 랭킨 사이클의 구성기기는 크기가 크기 때문에, 그 시스템의 크기 또한 커지는 문제가 있다. 이에 초소형 원자로 KAIST-MMR 개념이 제시되었다. KAIST-MMR은 초임계 이산화탄소 발전사이클을 동력변환 계통으로 사용하여 소형화된 터보머신을 사용하고 압축일을 최소화하여 좋은 효율을 가질 수 있다. 하지만 초임계 이산화탄소의 임게점 근처에서의 특이한 거동은 압축기의 설계와 해석을 어렵게 한다. 이러한 이슈 중에 하나로 압축기의 탈설계 성능예측 문제가 있다. 압축기 탈설계 성능을 예측하기 위해서는 상사성에 기반한 모델이 사용되는데, 대부분의 모델이 공기압축기를 대상으로 개발되었고, 초임계 이산화탄소 조건에서 충분히 평가되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 상사성에 기반한 압축기 탈설계 성능평가 방법의 초임계 이산화탄소 압축기에 대한 적합성을 평가하고, 기존의 모델을 수정하여 새로운 모델을 제안하였다.
