• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.103-109
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• 2016

폴리에틸렌(Polyethylene) 배관은 가요성이 좋고 부식이 되지 않는 등의 장점으로 가스배관 뿐만 아니라 원자력 발전소의 배수관, 석유화학 및 정유사 공정배관 등으로 그 사용범위가 점차 확대되고 있다. 그러나 폴리에틸렌 배관의 연결부를 직접적으로 검사할 수 있는 검사방법이 개발되지 않아서 사용범위를 확대하는데 제한을 받고 있다. 폴리에틸렌 배관의 연결방법은 전기융착 방법과 버트융착 방법으로 구분할 수 있는데 이 중에서 가장 많이 사용하는 방법은 버트융착이다. 버트융착은 배관과 배관을 열판에 맞닿게 하고 일정한 온도 및 압력을 가한 후 열판을 제거하고 용융된 배관의 말단부를 서로 연결하는 방법으로서 별도의 연결구가 필요하지 않아 가장 많이 사용하고 있는 연결방법이다. 버트융착 시에 열판으로부터 열이 용융된 후 압력을 가하면 용융부는 비드를 형성하는 부분과 연결부를 형성하는 부분으로 분리되고 냉각과정을 거쳐 버트융착부가 된다. 본 연구는 연결부를 형성하는 부분에서 열판으로부터 열이 전파되어 용융된 거리를 측정하고 이 결과를 연결부에 대한 건전성 평가 방법 중의 하나로 제시하고자 한다. 외경 225mm, 두께 20.5mm의 중밀도 폴리에틸렌 가스용 1호관의 초음파 속도를 측정한 결과 2,200m/s 였다. 열용융 거리를 측정하기 위하여 열판으로부터 열이 전파되어 폴리에틸렌을 가열하는 시간을 0%~130%까지 변화시켜 시험편을 제작하였다. 또한 정상적인 가열시간(100%의 가열)을 제공하고 스크레핑 처리를 하지 않은 시험편과 토양을 삽입한 시험편 그리고 자갈을 삽입한 시험편과 비닐류를 삽입한 시험편을 제작하였다. 총 20개의 시험편에 대한 열용융 거리를 측정하기 위하여 3.5MHz 및 5.0MHz 센서를 이용하였으며 1개의 시험편에 대하여 총 3곳에서 초음파 탐상을 실시하였다. 열용융 신호를 명확하게 구분하기 위하여 모든 탐상 결과에 대하여 동일한 post image processing을 수행하였고 이미지 레벨, contrast, sharpen 및 threshold를 적용하였으며 결과 탐상은 가장 직관적으로 파악할 수 있는 gray scale로 표현하였다. 탐상 결과 가열시간이 짧은 시험편일수록 융착이 이루어지지 않아 멀티플 에코가 반사되는 영역이 증가하였으며 이 부분을 최대한 배제할 수 있는 위치에서 데이터를 획득하였다. 정상적인 가열시간의 80%인 168초의 시간을 가한 시험편부터 열용융 거리에 대한 반사신호가 뚜렷이 구분되었으며 이 시험편부터 거리 측정을 실시하였다. 가열시간이 정상가열시간의 7%인 15초의 가열시간을 가한 시험편부터 더 낮은 가열시간을 가한 시험편의 경우 융착이 이루어지지 않아서 3곳 모두 데이터 영상을 획득할 수 없었다. 위 실험 결과로 위상배열초음파를 통해 폴리에틸렌 배관 버트융착부에서 열이 용융되어 전파된 거리 측정이 가능함을 확인하였으며 또한 열이 용융되어 전파된 거리 측정을 통해 정상적인 융착과 불완전 융착을 구분할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.809-815
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• 2014

최근들어 원자력 발전소에 유도 가열 공정으로 굽힌 배관을 적용하려는 동향이 있다. 이러한 유도 가열 굽힘 공정 동안의 열-기계적 메커니즘에 의해 잔류응력이 발생할 수 있다. 잔류응력은 균열 발생과 성장에 중요한 영향을 미치는 균열 구동력들 중의 하나이다. 그러나, 기존 연구들은 두께 변화, 타원도와 같은 기하학적 형상 변이에 집중하고 있는 반면 공정 변수가 잔류응력에 미치는 영향과 관련된 연구는 찾아보기 힘들다. 본 연구에서는 316 오스테나이트 스테인리스 강으로 제작된 유도 가열 굽힘 배관의 잔류응력 분포에 미치는 공정 변수의 영향을 유한요소 변수 해석을 통해 고찰하였다. 고찰결과, 굽힘 모멘트와 굽힘 각도는 잔류응력에 미치는 영향이 미미한 반면 유도 가열률과 이송 속도는 잔류응력에 상당한 영향을 미침을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.40-48
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• 2008

공기 혼합시스템은 초음속 지상추진시험설비의 축열식 가열기로부터 공급되는 $1000^{\circ}C$, 3.5MPa의 공기와 고압공기 공급원으로부터 공급되는 상온, 동일 압력의 공기를 혼합시켜서 시험부로 공급하기 위한 설비로 32MPa로 압축되어 있는 고압공기 공급원을 3.5MPa로 감압하는 고압/저온 유동제어부, 축열식 가열기의 고온밸브에서부터 공기 혼합기로 고온의 공기를 공급하기 위한 고온 배관, 축열식 가열기로부터 공급되는 고온 유동과 고압공기 공급원으로부터 공급되는 상온 유동을 혼합하기 위한 공기 혼합기로 구성된다. 공기 혼합 시스템을 통하여 완전히 혼합된 공기의 유량은 25kg/s, 온도는 약 $400^{\circ}C$로 이를 통하여 초음속 지상추진시험설비의 구동 영역을 저 마하수, 저 고도 영역까지 확장할 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2004년도 춘계학술대회논문집
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• pp.975-978
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• 2004

There was transient vibration on the piping system from #4 heater to the deaerator in a power plant. We found it was resulted from resonance between the natural vibration of the piping system and vibration induced by flow of feedwater. We verified it would reduce vibration by increasing stiffness of the piping system. Therefore we concluded that it would be generally better to increase stiffness of the piping system to reduce vibration amplitude of 10Hz low for big sized piping systems.

• 한국기계가공학회지
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• 제15권6호
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• pp.35-40
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• 2016

In this study, the thermal and fluid dynamic characteristics for the coating process of large-sized water pipes was studied by heating the inside of a pipe directly with a gas burner. Heat and flow analyses were performed on large pipes with various inlet shapes. Using large pipes for coating was shown to be the proper shape for heating large pipes uniformly. This type has a screw with a diameter of 200 mm installed at the inlet to provide a rotational motion to the heating air. The rotational motion resulted in a uniform temperature distribution that ranged from $289.1^{\circ}C$ to $352.1^{\circ}C$ The optimized geometric configuration of the inlet of the pipe successfully and uniformly enhanced the thermal characteristics of the devised temperature limit.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권1호
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• pp.12-19
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• 2012

본 논문에서는 적외선 열화상 기법을 원전 배관에 적용하여 감육결함을 검사하기 위한 시험 조건을 파악하기 위해서, 인공 결함이 가공된 배관 시편과 평판 시편을 이용하여 적외선 열화상 시험을 수행하였다. 시험에는 할로겐램프를 사용하여 시편을 가열하였으며, 램프의 출력과 시편과 램프의 거리를 변수로 실험을 수행하였다. 시험 결과 시편과 램프의 거리가 1~2 m 이고 램프의 출력이 정격출력의 60 % 이상일 때, 적외선 열화상 기법은 1회 촬영으로 최소한 500 mm 범위 내에 존재하는 원주방향 폭이 $2{\Theta}=90^{\circ}$이고 깊이와 길이가 각각 d/t=0.5와 $L/D_o=0.25$인 배관내 인공 감육 결함들을 검출하였다. 평판 시편과 배관 시편에서 시편과 램프의 거리에 관계없이 램프 출력이 높을수록 결함에 대한 이미지가 선명하였다. 평판 시편과 배관 시편에서 적외선 열화상 방법의 결함 검출 능력은 유사하지만, 최적의 시험 조건은 시편에 따라 다르게 나타났다.

• 에너지공학
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• 제6권2호
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• pp.119-128
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• 1997

수평배관의 열성층 유동을 완화하기 위하여 아래부분에 Heat Tracing을 한 수평배관의 외부 가열에 의한 열성층 유동과 열전달 특성을 수치적으로 해석하기 위하여 비정상 2차원 모델을 이용하였다. 무차원 지배방정식은 제어체적방법과 SIMPLE 알고리즘을 사용하여 해를 구하였다. Heat Tracing이 있는 수평배관 내부 열성층 유동의 등온선, 유선분포, Nusselt수, 온도 분포를 해석하였다. 무차원 시간 1,500에서 최대 무차원 온도차가 0.424로 계산되어졌고 무차원 시간 9,000 이후에는 열성층 현상이 없어졌다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.11-17
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• 2015

최근에 원자력 발전소 안전 3 등급 배관에 적용되고 있는 고밀도 폴리에틸렌 배관은 융착표면을가열한 후 축방향으로 가압하는 열 융착 공정을 이용하여 맞대기 융착되어진다. 이러한 열 융착공정은 맞대기 융착부에 비드 형상을 발생시킨다. 이러한 비드 형상의 응력집중에 기인하여 피로수명이 줄어들 수 있다. 따라서 피로거동에 미치는 맞대기 열 융착부 비드의 효과를 고찰하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 응력 제어 조건 하의 인장 피로 시험과 유한요소 탄성응력 해석을 수행하여 맞대기 열 융착부의 인장 피로 거동을 고찰하였다. 고찰 결과, 중주기 및 고주기 피로 영역에선 피로수명에 미치는 비드의 영향이 미미한 반면 저주기 피로 영역에선 비드의 존재가 피로 수명을 감소시킴을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권7호
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• pp.717-722
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• 2011

본 연구의 목적은 국부감육이 일어나고 있는 위치들을 분석하고, 그와 관련된 난류매개변수를 밝혀내는데 있다. 축소 제작된 배관계 티부분에서의 실험과 수치해석이 이루어졌으며, 실제로 배관계 부품내에서의 유동특성을 유추하기 위하여 그 결과들이 비교 검토되었다. 국부감육율과 난류 매개변수간의 상관관계를 결정하기 위하여 급수가열기 주 배관에서의 티 부품에 대한 수치해석이 수행되었고, 실제적인 국부감육 발생 위치를 찾아내기 위해 알칼리 금속염을 사용하여 감육 유로가시화 실험을 수행하였으며, 이를 기초로 한 난류매개 변수와 국부감육의 두께가 비교 분석되었다. 이러한 결과 값 비교를 통하여 얻어낸 바로는 기하학적 형태에 기인하는 배관 벽면에서의 박리로 인한 반경 방향 유속 Vr이 국부 감육 현상과 가장 연관성이 높은 것으로 나타났다.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권5호
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• pp.321-331
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• 2015

냉각 위상잠금 적외선열화상 기법을 이용하여 원전 배관 루프시스템의 가열결함 검출의 선행연구를 통하여 냉각결함 검출조건의 적용에 관한 연구를 수행하였다. 배관의 결함가공은 감육 길이, 감육 깊이를 변화시켜 결함조건을 가공하여 루프시스템을 제작하였다. 사용된 장비는 적외선열화상 카메라와 냉각장치를 사용하였으며 냉각장치와 대상 루프시스템과의 거리는 2m로 고정시켜 실험을 수행하였다. 실험 결과의 분석을 위하여 냉각온도 분포, 위상데이터를 확보하고, 이를 분석하여 결함 길이를 측정하였다. 냉각결함 검출조건은 적외선열화상 데이터보다 위상잠금 적외선열화상 데이터가 측정 결과의 신뢰도가 높았다.