• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
• /
• pp.1211-1215
• /
• 2003

Pressure tubes are major component of nuclear reactor, but only selected samples are periodically examined due to numerous numbers of tubes. Current in-service inspection result show there is high probability of flaw existence at un-inspected pressure tube. Probabilistic analysis is applied in this study for the integrity assessment of un-inspected pressure tube. But all the current integrity evaluations procedures are based on conventional deterministic approaches. So many integrity evaluation parameters are not directly apply to probabilistic analysis. As a result of this study failure assessment diagram are proposed based on test data.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제26권4호
• /
• pp.653-659
• /
• 2002

This paper describes a probabilistic fracture mechanics(PFM) analysis based on Monte Carlo(MC) simulation. In the analysis of CANDU pressure tube, the depth and aspect ratio of an initial semi-elliptical surface crack, a fracture toughness value and delayed hydride cracking(DHC) velocity are assumed to be probabilistic variables. As an example, some failure probabilities of piping and CANDU pressure tube are calculated using MC method with the stratified sampling MC technique, taking analysis conditions of normal operations. In the stratified MC simulation, a sampling space of probabilistic variables is divided into a number of small cells. For the verification of analysis results, a comparison study of the PFM analysis using other commercial code is carried out and a good agreement was observed between those results.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제26권11호
• /
• pp.2305-2311
• /
• 2002

The pressure tube is a major component of the CANDU reactor, which supports nuclear fuel bundle and heavy water coolant. Pressure tubes are installed horizontally inside the reactor and only selected samples are periodically examined during in-service inspection. In this respect, a probabilistic safety assessment method is more appropriate fur the assessment of overall pressure tube safety. The failure behavior of CANDU pressure tubes, however, is governed by delayed hydride cracking which is the major difference from pipings and reactor pressure vessels. Since the delayed hydride cracking has more widely distributed governing parameters, it is impossible to apply a general PFM methodology directly. In this paper, a PFM methodology for the safety assessment of CANDU pressure tubes is introduced by applying Monte Carlo simulation in determining failure probability Initial hydrogen concentration, flaw shape and depth, axial and radial crack growth rate and fracture toughness were considered as probabilistic variables. Parametric study has been done under the base of pressure tube dimension and hydride precipitation temperature in calculating failure probability. Unstable fracture and plastic collapse are used for the failure assessment. The estimated failure probability showed about three-order difference with changing dimensions of pressure tube.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.490-494
• /
• 2008

본 연구에서는 상수도 배수관로의 내 외부적 특성에 따라 개별관로를 정의하는 방법을 연구대상 지역의 배수관로 파손 데이터베이스에 적용하여 비례위험모형을 구축하였다. 연구에 사용된 자료는 연구대상지역의 배수관로의 제원 및 파손시기를 포함하는 관로 파손데이터베이스, 관로매설지역의 급수인구 및 수압범위에 관한 자료를 포함하는 GRID 데이터베이스와 관로매설지역의 토지개발 정도에 관한 자료를 포함한다. 이러한 자료를 이용하여 관로를 순차적 파손경험에 따라 7개의 생존시간군(STG I $\sim$ VII)으로 구분하고 각 생존시간군에 대한 비례위험모형(Model I $\sim$ VII)을 구축하였다. 이러한 모형을 이용하여 관로의 파손횟수가 증가하는 동안 파손에 영향을 미치는 인자의 변화와 그 효과를 파악하였으며, 또한 추정된 공변수의 위험비율을 분석함으로써 관로의 제원 혹은 매설환경, 급수인구 등에 따른 위험률의 상대적인 변화를 분석하였다. 또한 비례 위험모형의 구축과정에서 관로의 파손에 영향을 미치는 공변수의 비례성 가정을 검토하여 시간종속형 공변수를 모형화하였으며, 모형의 이탈잔차(deviance residual)를 분석하여 모형의 적합성을 검토하였다. 본 연구에서 구축된 비례위험모형에 대해 Shoenfeld 잔차를 이용한 스코어 잔차의 변화(score process)를 검토한 결과, Model I 과 Model II 에 대해서는 공변수의 시간종속 효과가 발견되었다. Model I에 대해서는 관로재질과 급수인구의 영향이 시간에 따라 변하며 Model II에서는 급수인구의 영향만이 시간에 따라 변하는 것으로 나타났다. 한편 Model III $\sim$ Model VII 들에 대해서는 공변수의 영향이 시간에 따라 변하지 않는 것으로 나타났다. 각 생존시간군에 대해 관로재질, 토지개발정도, 관로길이 및 급수인구의 변화가 관로의 상대적 누수위험률에 미치는 영향을 상대위험률의 95% 신뢰구간을 고려하여 정량적으로 산정하였고, 시간 종속형 공변수로 모형화된 공변수는 시간에 따른 공변수 영향의 변화를 분석하였다. 순차적 파손사건에 대한 비례위험모형의 구축 결과 생존시간군(STG) I의 기저위험률은 매설 후 대략 450개월까지는 파손 위험률이 '0'에 가까우나 그 이후로 급격히 증가하다가 매설 후 약 700개월에 이르러서는 약간 감소하고 약 850개월 이후에는 다시 급격히 증가한다. STG II의 기저위험률은 첫 번째 파손 후 약 300개월이 되면 위험률이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. STG III $\sim$ STG VII의 기저위험률은 이차함수의 형태를 띄며, 특히 STG V, STG VI 및 STG VII의 기저위험률은 욕조형 곡선(bathtub curve)의 형태를 가진다. 각 생존시간군의 기저생존함수의 생존확률 '0.5'에 해당하는 기저중간생존시간에 대한 분석으로부터 파손횟수가 많아질수록 순차적 파손사건 사이의 경과시간은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 기저생존시간에 대한 경향은 관로의 파손횟수가 많아질수록 관로의 일반적은 내구성은 감소하기 때문인 것으로 분석된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권6호
• /
• pp.4216-4227
• /
• 2015

상수관망은 중요 사회기반 시설물 중 하나로, 상수관망을 구성하는 수 많은 관을 통해 각 수요지로 물을 공급 및 배분하는 역할을 한다. 수 많은 관들로 구성된 상수관망의 설계는 여러 수리학적 조건을 고려하여 진행되기에 그리 간단한 문제는 아니다. 이에 많은 연구자들이 최적화 기법을 도입하여 상수관망의 설계에 사용을 하고 있다. 본 연구에서는 생애주기 에너지 분석을 통한 최적 관경을 결정하기 위한 모형을 개발하였다. 개발한 모형은 최적 설계를 위해 유전자 알고리즘을 도입하였고, 수리해석을 위해 EPANET2.0을 연동하고 생애주기 동안에 관의 변화를 모의하기 위한 노후도식과 관 파손확률 공식을 적용하였다. 모형은 총 두 곳의 샘플 관망에 적용하였으며, 두 관망에 대한 에너지 기반 최적 설계를 진행하였다. 에너지 최적 관경 조합에 대한 비용을 계산하여 비용 최적 관경 조합과 비교를 하였으며, 이를 통해 에너지 기반 최적 설계가 비용 측면에서도 큰 불이익이 없이 진행될 수 있음을 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제24권12호
• /
• pp.61-67
• /
• 2023

도심지 지하에 위치하며 고온, 고압조건에서 운영되는 열수송관은 파손 시 인적, 경제적으로 대규모 피해가 발생할 수 있다. 파손을 사전에 예측하기 위해 기존 파손이력과 설비이력을 분석하여 파손빈도와 상관관계를 가지는 독립변수를 도출하고, 각 변수를 활용한 단순회귀분석 변형모델이 현장에 적용되고 있다. 다만, 모델에 적용되는 독립변수간 상관관계가 클수록 변수간 독립성이 훼손되어 모델의 신뢰성이 낮아진다. 본 연구에서는 상호 연관성을 가지는 것으로 판단되는 관경, 매설깊이, 감시시스템 절연레벨, 감지선의 단선 또는 단락의 독립성을 검정하여 파손빈도 추정모델에 적용하기 위해 필요한 변수간 결합 및 범주 설정 방안을 도출하였다. 독립성 검정을 위해 연속형 변수인 관경과 매설깊이는 각각 3개의 범주, 감시시스템 절연레벨은 2개의 범주로 변환하였으며, 범주형 변수인 감시시스템 감지선 상태는 범주를 그대로 2개로 유지하였다. 독립성 검정 결과, 관경과 매설깊이간, 감시시스템 절연레벨과 감지선의 단선 또는 단락간 유의확률이 유의수준(α = 0.05)보다 작아 상호간 상관관계가 큰 것으로 나타났다. 따라서 관경과 매설깊이를 하나의 변수로 결합하고 사전에 설정한 범주를 고려하여 결합 변수의 범주는 9개로 설정하였다. 감시시스템 절연레벨과 감지선의 단선 또는 단락 역시 하나의 변수로 결합하였으며, 감지선 상태가 단선 또는 단락인 경우 절연레벨값을 신뢰할 수 없으므로 결합 변수의 범주는 3개로 설정하였다.

• 상하수도학회지
• /
• 제28권6호
• /
• pp.699-711
• /
• 2014

This study was carried out to analyze water suspension in the water supply system through fault tree analysis. And quantitative factors was evaluated to minimize water suspension. Consequently the aim of this study is to build optimal planning by analyzing scenarios for water suspension. Accordingly the fault tree model makes it possible to estimate risks for water suspension, current risks is $92.23m^3/day$. The result of scenario analysis by pipe replacement, risks for water suspension was reduced $7.02m^3/day$ when replacing WD4 pipe. As a result of scenario analysis by water district connections, the amount of risk reduction is maximized when it is connecting to network pipe of D Zone. Therefore, connecting to network pipe for D Zone would be optimal to reduce risk for water suspension.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.21-21
• /
• 2016

인천 영종도는 물부족 위험평가 분석을 위해 Smart Water Grid연구단에서 선정한 데모플랜트로섬으로 고립된 지역이다. 영종도는 공촌정수장으로부터 상수도를 공급받고 있으며 관로 파손 등의 사고가 발생할 경우 외부 수자원으로부터 수도를 공급 받기 어려운 실정이다. 따라서 상수도 공급의 어려움이 발생할 경우 대체 수자원을 활용한 가용수량 산정과 이를 적용하기 위한 물수급평가 프로그램이 영종도에 적용 될 예정이다. 본 연구에서는 물수급평가를 위해 수문분석의 기초자료인 장래 예측 강수량을 제공하는 프로그램을 개발하였다. 장래 강수예측자료는 기상청 기상예보와 기후변화시나리오를 활용하였으며 Visual Studio2013을 통해 강수제공 프로그램을 개발하였고, 데이터의 저장과 DB서버 연동을 위해 Oracle 프로그램이 이용되었다. 기상청에서는 3일, 10일, 1달, 3달로 기간을 구분하여 강수확률 예보를 제공하고 있기 때문에 3개월 이내의 중 단기 예측은 기상청에서 제공되는 기상확률예보를 사용하였고, 3개월 이후의 장기 예측은 RCP 8.5시나리오에 의한 일단위 강수량이 활용될 수 있도록 하였다. 기상청 확률예보의 경우 퍼센트 확률을 정량적 수치로 환산하여 일단위 강수량으로 변환하여 제공하였다. 연구를 통해 개발된 강수제공 프로그램에서는 영종도 지역 내 행정구역 별 면적평균강수량이 제공되며, 기후변화시나리오에 의한 강수데이터 취득 시 고해상도(1km 격자단위)로 추출이 가능하도록 하였다. 사용자는 위 경도 좌표에 따라 일 및 월 단위의 강수데이터를 텍스트 파일 형태로 취득할 수 있고, 프로그램 화면 내 표출되는 그래프를 통해 현재대비 장래 강수량 변화를 확인할 수 있도록 하였다. 향후 Smart Water Grid 연구성과로 개발된 물부족위험평가프로그램과 연동하여 물수급평가, 가용수량 산정 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권9호
• /
• pp.661-670
• /
• 2020

최근 지진재해의 규모가 점차 증대됨에 따라 세계적으로 개별 시설물에 대한 내진성능평가와 관련한 연구가 다수 진행되고 있다. 상수도 시스템은 타 기반 시설에 비해 설치범위가 광범위하고 그 구성요소가 다양해 고려할 것이 많아 지진에 대한 안정성을 정확하고 효과적으로 확보하기 힘든 실정이다. 따라서 지진을 대비한 상수도 시스템의 내진성능 평가 방안을 연구하고 개발할 필요가 있다. 지진에 의한 상수도 시스템의 내진성능을 평가하기 위해 지반운동예측식(Ground Motion Prediction Equation, GMPE)이 활용된다. GMPE는 지진 규모 등과 같은 독립변수 와 PGV (Peak Ground Velocity), PGA (Peak Ground Acceleration)와 같은 지반운동 등을 고려하여 산정하게 된다. 우리나라에서 발생된 높은 강도의 지진 데이터는 현재까지 많이 축적되지 않아 특정 지진에 국한된 데이터를 활용하여 GMPE를 결정하는 등의 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 우리나라에서 계측된 지진 데이터를 활용하여 국내 지진 모의에 적합한 GMPE를 선정하고자 하였으며, 이를 위해 기존 국내 지진을 기반으로 산정된 GMPE식을 분석하고 그 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 결정된 적정 GMPE는 상수도관망의 수리학적 내진성능 평가에 직접적으로 활용 가능하다. 즉, 파손확률 모형과의 연계를 통한 지진시 관로 파손률의 정량화가 가능하며, 파손 및 누수에 의한 단수지역 파악 등과 같은 피해범위 산정시 보다 객관적이며 합리적인 결과 도출이 가능하다. 최종적으로 이와 같은 내진 성능 정량화 결과는 지진재해가 발생하였을 경우 그 피해를 최소화할 수 있는 최적 복구방안 마련과 선제적 관망 내진설계의 기준 자료로 활용될 수 있다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.54-66
• /
• 2004

본 논문은 도시 가스 지하배관의 위험관리체계를 유지하는데 필요한 요소들 중 배관의 위험성평가에 적절한 기법을 제안하고, 그 평가결과에 근거하여 가장 비용-효과가 큰 배관 유지관리방안을 찾아내는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 제안된 지하배관의 위험성서열화의 접근방법은 세 가지 측면에서 행하여졌는데, 첫째는 RBI(Risk Based Inspection)으로서 배관의 위험도에 영향을 주는 주변인구조건, 관의 크기 및 두께. 사용시간 등을 기준으로 일차적 평가를 함으로서 노출위험도의 높고 낮음을 정성적으로 평가하였고, 둘째는 Scoring System으로서 매설된 배관의 환경적인 요소에 기초하여 점수화하여 구체적으로 위험도를 서열화 하였다. 셋째로는 THOMAS 이론으로부터 대상배관의 누출빈도를 정량화 하였다. 그 결과 도시 가스 대상배관의 노출위험도는 대략 중간이상의 값을 갖는 것으로 나타났으며, 제안된 SPC기법을 적용하여 위험성을 평가한 결과, 대상배관의 부식위험성 점수 값이 허용범위(30-70)에 골고루 분포하는 것으로 보아 설정된 평가기준이 실제배관에 대해 상대적인 부식위험성을 잘 서열화 됨을 알 수 있었다. 또한 THOMAS모델을 적용한 평가결과로서의 Score값은 배관의 길이를 포함한 여러 치수들에 무관한 환경요인에 관련된 값인 반면, 기본누출빈도는 배관의 길이를 포함해서 다른 치수들에 비례함을 보여주고 있다. 그 결과 점수 값이 상대적으로 적은 배관구간(상대적으로 위험성이 낮은 구간)도 배관길이가 훨씬 더 크다면 누출발생빈도가 더 높은 값을 갖는다는 것을 알 수 있었다. 또한 대상 파이프라인의 허용위험수용범위는 전체 누출 빈도 값인 최대 1.00E-01/yr로부터 최소 2.50E-02의 영역을 나타내고 있어 이에 상응되는 높은 Consequence를 수용 가능한 영역으로 낮추는 조치가 필요함을 보여주고 있고, 종합파손확률에 대해 사용시간을 회기 분석법(Regression Analysis)으로 예측한 결과, 이에 대한 방정식을 유추할 수 있었고, 그에 대한 결과가 대상 파이프라인의 사용 년 수인 11년에서 13년으로 나타나 실제 대상배관들의 연령과 거의 일치함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안된 위험성 서열화 접근방법은 실제적으로 지하배관의 유지관리를 하는데 있어서 매우 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.