체내에서 산화스트레스에 의해 생성되는 활성산소종(reacitve oxygen species, ROS)은 당뇨병, 비만 등과 같은 만성질환을 야기시키는 것으로 알려져 있다. 고려인삼(Panax ginseng)은 수천 년간 피로 회복 및 면역증강용 기능성식품으로 이용되어 왔고, 사포닌, 산성다당체, 페놀성 화합물과 같은 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있다. 따라서 본 연구에는 고온, 고압처리하여 제조한 신규 인삼에 대한 산화적 스트레스 저감 효능을 평가하고자 하였다. C2C12 근육세포에 산화적 스트레스를 유도하기 위해 $H_2O_2$ 1 mM 처리하고, 전처리 조건을 달리한 인삼 시료를 처리하여 cell morphology 및 항산화 관련 유전자인 SOD, CAT 및 GPx를 살펴보았고, 3T3-L1 지방세포는 분화과정 중 ROS 생성 억제효과 및 CAT, GPx 및 Cu/Zn-SOD의 항산화효소 관련 유전자의 발현 정도를 조사하였다. 고온, 고압처리한 인삼은 산화적 스트레스가 유도된 C2C12 근육세포 및 3T3-L1 지방세포에서 유의적으로 산화적 스트레스를 저감하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 보아, 본 연구진에 의해 개발된 고온 및 고압 처리된 인삼은 항산화 및 항피로 효능이 기대되는 바이며, 본 연구는 동물세포 수준에서의 비교이며, 보다 정확한 작용기전의 구명을 위해 향후 추가적인 연구를 통한 비교 실험이 수행되어야 할 것으로 사료된다.
배열회수보일러는 가스터빈의 고온의 배기가스 에너지를 이용하여 증기를 발생시키는데 고속의 배기 가스에 의해 유체유발진동이 발생하여 다수의 구조물 파손이 발생한다. 구조물의 파손을 예측하기 위한 피로수명 평가는 유체유발 진동으로 발생하는 진동분석을 통해 PSD(Power Spectral Density)을 도출해야 하지만, 가스터빈의 배기가스 유동 형태가 매우 빠르고 복잡하여 발생되는 진동을 이론, 실험적으로 도출되는 것은 매우 어렵다. 하지만 LES(Large Eddy Simulation) 적용을 통해 구조물의 위치에 따라 진동 특성을 파악할 수 있는 방법을 정립하였고, 이러한 진동 특성을 구조 해석에 적용하면 구조물 피로수명 평가에 활용할 수 있다.
In this paper, tensile behavior and low cycle fatigue behavior of 316L stainless steel which is currently favored structural material for several high temperature components such as the liquid metal cooled fast breeder reactor (LMFBR) were investigated. Research was performed at 55$0^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ and $650^{\circ}C$ since working temperature of 316L stainless steel in a real field is from 40$0^{\circ}C$ to $650^{\circ}C$. From tensile tests performed by strain controls with $1{\times}10^{-3}/s,\; l{\times}10^{ -4}/s \;and\; 1{\times}10/^{ -5}/ s $ strain rates at each temperature, negative strain rate response (that is, strain hardening decreases as strain rate increases) and negative temperature response were observed. Strain rate effect was relatively small compared with temperature effect. LCF tests with a constant total strain amplitude were performed by strain control with a high temperature extensometer at R.T, 55$0^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $650^{\circ}C$ and total strain amplitudes of 0.3%~0.8% were used and test strain rates were $1{times}10^{-2} /s,\; 1{times}10^{-3} /s\; and\; 1{times}10^{-4} /s$. A new energy based LCF life prediction model which can explain the effects of temperature, strain amplitude and strain rate on fatigue life was proposed and its excellency was verified by comparing with currently used models.
일반적으로 화력발전 터빈 로터나 케이싱과 같이 고온 고압에서 운전되는 설비의 경우 크리프 및 피로 손상이 주된 손상기구로 알려져 있다. 터빈 설비의 수명을 정확하게 예측하기 위해서 크리프 및 피로 손상 기구를 복합적으로 고려해야 하지만 500MW 급 대용량 터빈 설비의 경우 기저 부하를 담당하기 때문에 기동횟수가 많지 않고 고온에서 장시간 동안 안정적인 운전을 하므로 잔여수명을 결정할 때 크리프 수명을 주로 사용한다. 국내에서 20 년 넘게 운전되고 있는 대용량 터빈의 경우 대부분 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 성분이 포함한 재료로 되어 있다. 본 논문에서는 대용량 터빈의 크리프 수명을 예측하기 위하여 1Cr1Mo1/4V 터빈 로터강에 대한 크리프 손상 모델을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 이상과 같은 연구현상을 배경으로 응력비 R.geq.0인 사인응력파 에서도 사이클의존형 크랙전파가 공존하는가, 공존한다면 그 전이를 결정짓는 조건을 구하기 위해, 대표적인 고온용 재료인 SUS 304강을 이용하여 온도 650.deg. C, 대기중에서 반복속도 .nu., 응력비 R, 응력레벨 .sigma.$_{maxo}$등의 실험조건을 바꾸어 고온저사이클 피로실험을 하였다. 또 이 현상의 기초과정을 이해하는데 도움을 주기 위하여 파면 관찰을 행하였다.
화력발전설비 고온요소의 잔여수명평가는 주로 비파괴검사 및 검사결과의 파괴역학적 해석등으로 행해졌다. 그러나 기존 방법은가동중에는 적용되기 어렵고 급작스런 운전이력에 대한 정량적인 손상을 평가할 수 없었다. 따라서 구조물의 형상, 운전이력 및 재료물성에 근거하여 실시간 수명소비율 및 잔여수명을 평가하는 기술의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 고온 증기헤더의 수명을 실시간으로 평가하는 감시시스템 소프트웨어를 개발하였다. 고온헤더에 대하여 해석된 온도, 응력, 그린함수를 이용하여 취약부위의 실시간 응력을 계산하고 천이 사이클을 카운트하여 크리프 및, 피로수명을 계산하였다. 본 소프트웨어를 개발함으로써 운전이력에 따른 소비수명을 실시간으로 평가하고 운전정보를 기록하여 향후 운전계획, 보수주기 및 교체시기를 결정하는데 지침이 되도록 하였다.
The lightness of components required in automobile and machinery industry is requiring high strength of components. In particular, manufacturing process and new materials development for solving the fatigue fracture problem attendant upon high strength of suspension of automobile are actively advanced. In this paper, the effect of compressive residual stress of spring steel(JISG SUP-9) by shot-peening on fatigue crack growth characteristics in high temperatures($100^{\circ}C,\;150^{\circ}C,\;180^{\circ}C$) was investigated with considering fracture mechanics. So, we can obtain followings. (1) Compressive residual stress is decreased in high temperature, that is, with increasing temperature. (2) The effect of compressive residual stress on fatigue crack growth behavior in high temperature is increased below ${\Delta}K=17{\sim}19MPa\sqrt{m}$. The fatigue crack growth rate is increased with increasing temperature. The fatigue life is decreased with increasing temperature. (3) The dependence of temperature and compressive residual stress on the parameters C and m in Paris' law formed the formulas such as equations (3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10). (4) It was investigated by SEM that the constraint of compress residual stress for plastic zone of fatigue crack tip was decreased in high temperature as compared with room temperature.
High temperature fatigue crack growth behavior of P92 and STS 316L steel were investigated under four load conditions using CT type specimens. Loading and unloading times for the low wave forms were combinations of 1 sec. and 50 sec., which were two symmetric wave forms and two unsymmetric wave forms. Their behaviors are characterized using ΔK parameter. In STS 316L, Crack growth rate generally increases as frequency decreases. However, sensitivity of the loading rate to crack growth rate was fecund to be far greater than that of the unloading time. It is because as loading time increases, creep occurs at crack tip causing the crack growth rate to increase. However creep does not occur at the crack tip even if the unloading time is increased. In P92 steel, crack growth rate showed same behavior as in STS 316L. But the increase in loading or unloading time made almost no difference in crack growth rate, suggesting that no significant creep occurs in P92 steel even though loading time increases. After conducting high temperature tensile tests and comparing high temperature fatigue crack growth rates under various wave forms, it was proved that P92 steel has not only good high temperature properties but also improved, better high temperature fatigue properties than STS 316L.
가스터빈엔진에서 고열부의 수명은 안전성 평가와 신뢰성 분석을 위하여 설계 시부터 면밀히 평가 되어야한다. 수명평가 과정에서는 구조 형상의 불확실성, 작용하중의 변동성, 재료물성의 분포 등으로 인해 계산된 수명 또한 불확실하게 되며, 불확실 인자들에 대한 수명의 강건성을 확보하기 위하여 신뢰성 평가가 요구된다. 본 논문에서는 고온, 고회전하는 가스터빈엔진 터빈의 피로균열 성장수명을 선형탄성파괴역학(LEFM)을 적용하여 계산하였으며, 1차 신뢰도법(FORM)과 몬테카를로 시뮬레이션기법을 사용하여 계산된 수명의 신뢰도를 평가하였다.
Creep-fatigue crack growth models have been proposed employing $(C_t)_{avg}$ as a crack tip parameter characterizing the time-dependent crack growth. The basic assumptions made in these previous models were ideal creep reversal conditions such as no creep reversal and complete creep reversal condition. Due to this assumption, the applicability of the models was limited since they did not consider partial creep reversal condition which is usually observed in many engineering metals at high temperature. In this paper the creep reversal parameter, Temperature;$C_R$, which was defined by Grover, is critically evaluated to quantity the extent of partial creep reversal at the crack tip. This approach does not rely on any simplifying assumptions regarding the extent of the amount of creep reversal during the unloading part of a trapezoidal fatigue cycles. It is shown that the $(C_t)_{avg}$ value calculated for 9Cr steel agrees well with the experimentally measured one. It is argued that the extent of improvement is not significant when the result is compared with that of the conventional model which has an assumption of full creep reversal behavior.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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