• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2_spc호
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• pp.237-245
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• 2020

사용후핵연료를 저장하는 볼트체결 저장용기의 격납경계를 형성하는 주된 구성요소는 금속 밀봉재이다. 이러한 금속 밀봉재는 열과 방사선에 의해 그 성질이 저하된다. 또한, 금속 밀봉재가 강한 열에 장기간 노출되면 크리프 현상이 발생한다. 이러한 크리프는 밀봉시스템에 응력 이완을 가져와서, 결국 밀봉재의 건전성을 해치게 된다. 이러한 응력 이완은 금속 밀봉재의 밀봉성능 저하로 이어지며, 저하의 정도에 따라 저장용기의 누설을 야기할 수 있다. 또한, 볼트 체결력의 감소도 밀봉성능 저하에 영향을 미친다. 본 논문에서는 금속 밀봉재의 격납건전성과 볼트체결력 감소를 평가하기 위해 수행한 가속화 시험의 결과에 대하여 기술한다. 전 시험기간 동안 각 시편에서의 누설률, 볼트 변형률, 금속 밀봉재 주변 온도를 계측하여 분석하였고, 금속 밀봉재는 저장기간 50년 동안 격납건전성을 유지함을 입증하였다. 또한, 가속화 시험의 타당성에 대해서 기술하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.95.2-95.2
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• 2012

고온형 SOFC의 개발에 있어 스택의 신뢰성을 확보하는데 가장 중요한 핵심기술은 스택 구성요소 사이를 접합하는데 필요한 고온형 밀봉재의 개발이다. SOFC 스택에서의 밀봉재는 고체전해질과 접속자 사이에서 음극에 공급되는 연료가스와 양극에 공급되는 공기가 서로 혼합되는 것을 방지하는 역할은 물론 기계적으로 취약한 단전지의 보호 및 스택전체 구조물의 구조적 일체성(Structural integrity)을 부여하는데 주목적이 있다. 현재 기체 기밀성을 유지하기 위한 밀봉재는 크게 유리 및 결정화 유리계, mica및 mica/유리복합재료, 유리/충전재 복합재료 등이 사용되고 있으나 다수의 단위전지로 구성되는 스택 구성에서 스택의 열기계적 안정성 및 장기수명을 보장하기 위해서는 본 연구에서 개발하고자 하는 복합밀봉재가 가장 적합할 것으로 예상되고 있다. 본 연구에서는 SiO-B2O3-RO계에 BaO, SrO를 일정비율로 첨가하여 제작된 유리 frit을 열처리하여 물리화학적 물성변화를 검토하였으며, $750^{\circ}C$ 이하의 연화점을 갖는 유리를 기지상으로 하고 세라믹 보강재를 첨가한 고온형 복합밀봉재를 개발하고 그 물리화학적 안정성, 열기계적 안정성 및 밀봉 특성을 평가하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2004년도 학술논문집
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• pp.235-235
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• 2004

밀봉선원 폐기물은 크기가 작지만 특별한 관리 및 처분을 요하는 방사성폐기물이다. 특히 수거된 폐라듐선원의 경우 장기간의 관리가 필요하며, 음식물 보존이나 살균에 사용된 대형 밀봉선원 폐기물의 경우도 처분보다는 재활용도 고려하여야 한다. 이러한 밀봉선원의 특징은 작은 크기와 고건전성물질로 되어 있고 높은 비방사능을 갖는다는 것이며 따라서 처분시 보통의 방사성폐기물과는 달리 비균질폐기물의 특성을 고려한 안전성 평가가 필요하다.(중략)

• 한국가스학회지
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• 제9권1호
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• pp.26-32
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• 2005

본 논문에서는 고압용기의 밀봉을 위해 사용하는 메탈시일의 설계 안전성에 대한 연구결과를 제시하고 있다. 기본적으로 고압용기의 1차적 밀봉은 메탈시일에 의해 이루어지고, 2차적 밀봉은 탄성체 고무로 제작된 0-링에 의해 가스누출이 차단된다. 유한요소해석 결과에 의하면, 가스누출 차단을 위해 사용한 알루미늄 소재의 밀봉장치는 강재를 사용한 경우보다 우수한 밀봉성을 보여주고 있다. 이것은 알루미늄 소재의 열팽창 특성이 상대적으로 우수하기 때문이다. 메탈시일과 압력용기 구조물에 걸리는 변형과 응력분포는 외부에서 공급된 가스압보다는 용기 내부에서 전달된 온도차에 의해 크게 지배를 받는 것으로 알려져 있다. 따라서 메탈시일의 소재는 통상적으로 $200^{\circ}C$이하로 유지되는 것이 소재의 강도와 밀봉성 측면에서 안전하다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.352-357
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• 1995

원자력발전소 화학 및 체적제어계통의 일부인 밀봉수주입계통은 원자로 냉각재펌프 밀봉장치로 일정한 온도 범위의 밀봉수를 공급하여 밀봉장치의 건전성 및 원자로 냉각재 계통의 압력경계를 유지한다. 그러나 발전소 과도상태시 밀봉수 주입온도가 허용범위를 벗어나게 되면 온도조절기 폐쇄신호에 의해 밀봉장치로의 밀봉수 주입이 차단될 수 있다. 본 연구에서는 발전소 과도시에도 밀봉수 주입이 지속적으로 가능한 설계개선 방안으로 밀봉수주입 열교환기 주위에 우회라인을 설치하는 방안을 제시하고 밀봉수주입 열교환기 내에서의 비정상 열전달 현상을 수치해석을 이용하여 분석하였다. 계산은 속도장을 정상 상태인 power-law분포로 가정하고 시간 t=0에서 입구온도가 급격히 변하는 과도시 우회 유량 및 시간 변화에 대한 온도분포, 국부 Nusselt 수, 평균온도 등을 구하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

고온형 SOFC의 개발에 있어 스택의 신뢰성을 확보하는데 가장 중요한 핵심기술은 스택 구성요소 사이를 접합하는데 필요한 고온형 밀봉재의 개발이다. SOFC 스택에서의 밀봉재는 고체전해질과 접속자 사이에서 음극에 공급되는 연료가스와 양극에 공급되는 공기가 서로 혼합되는 것을 방지하는 역할은 물론 기계적으로 취약한 단전지의 보호 및 스택전체 구조물의 구조적 일체성(Structural integrity)을 부여하는데 주목적이 있다. 현재 기체 기밀성을 유지하기 위한 밀봉재는 크게 유리 및 결정화 유리계, mica및 mica/유리복합재료, 유리/충전재 복합재료 등이 사용되고 있으나 다수의 단위전지로 구성되는 스택 구성에서 스택의 열기계적 안정성 및 장기수명을 보장하기 위해서는 본 연구에서 개발하고자 하는 복합밀봉재가 가장 적합할 것으로 예상되고 있다. 본 연구에서는 $SiO_2-B_2O_3-RO$계에 BaO, SrO를 일정비율로 첨가하여 제작된 유리 frit을 열처리하여 물리화학적 물성변화를 검토하였으며, $700^{\circ}C$ 이하의 연화점을 갖는 유리를 기지상으로 하고 세라믹 보강재를 첨가한 고온형 복합밀봉재를 개발하고 그 물리화학적 안정성, 열기계적 안정성 및 밀봉 특성을 평가하였다.

• 한국가스학회지
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• 제18권4호
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• pp.51-55
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• 2014

본 연구에서는 한곳에서 접촉하는 오링과 여러 곳에서 접촉하는 멀티접촉패킹에 대한 밀봉특성을 유한요소법으로 해석하였다. FEM 해석결과에 의하면, LP가스압력 1.8MPa을 공급하였을 때 기존의 오링에서는 밀봉성에 관련된 2.5MPa의 수직접촉 최대응력을 발생하였다. 반면에 새롭게 고안된 멀티접촉패킹에서는 3.01MPa이 발생하여 20.4%나 높아진 밀봉성이 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 밀봉내구 안전성에 밀접한 관련이 있는 압출현상은 기존 오링의 경우 1.62MPa의 가스압력에서 발생되었지만, 멀티접촉패킹에서는 1.8MPa 정도로 가스내압을 올려도 압출현상이 발생되지 않는 것은 오랫동안 밀봉작용을 한다는 것을 의미한다. 따라서 밀봉성과 내구안전성을 높게 요구할 때는 한곳에서 접촉하는 기존의 오링보다는 여러 곳에서 접촉하는 멀티접촉패킹을 사용하는 것이 유리함을 알 수 있다.

• Tribology and Lubricants
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• 제7권2호
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• pp.1-12
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• 1991

기계시스템의 구조는, 공통적으로 사용되고 있는 요소적 부품에 의해 구성되고, 이들 요소적 부품을 기계 요소(machine element)라 하여, 구조의 단위로 되고있다. 접촉식 밀봉장치는, 회전기계, 예를들면, 자동차, 선박, 반응식각반기, 펌프, 터빈, 엔진, 가정용기기등의 주로 베어링부분의 윤활유나 처리액의 기기밖으로의 누설방지장치로서 불가결한 기계요소이다. 또, 시점을 바꾸어 보면 밀봉장치(seal)의 밀봉기능은, 현재 전세계적인 과제인 성자원대책, 성에너지대책, 환경오염대책에도 밀접히 관계하고 있어, 기술적으로 더욱 개선이 요구되고 있다. 본 고에서는, 대표적인 접촉식 밀봉장치를 예로, 밀봉장치의 특징, 밀봉장치의 윤활특성, 밀봉장치에 관한 연구의 동향을 설명한다. 본 고는 저자들의 기술적 교류 가운데서 태어난 성과로, 기술의 세계에 국경이 존재하지 않는다고 증표로서, 관계자의 참고가 될 것으로 기대한다.

• 한국가스학회지
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• 제16권5호
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• pp.47-51
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• 2012

본 연구에서는 3가지의 서로 다른 단면형상을 갖는 밀봉 링의 변형거동 안정성을 FEM으로 해석하였다. NBR 소재로 제조한 밀봉 링의 변형거동 안정성을 고찰하기 위해 초기 압축률로 25%를 적용하였다. 작동유체의 압력을 최대 $25kgf/cm^2$까지 올렸을 때 발생한 최대변형률, 최대응력, 최대접촉법선응력을 해석하였다. FEM 결과에 의하면, 밀봉 링의 중심부에 빈 공간을 확보한 중공오링과 중공사각링의 최대 변형률은 기존 오링에 비해 높아졌지만, 최대응력과 최대접촉법선응력은 떨어지는 것으로 나타났다. 결국, 밀봉 링이 장수명의 내구 안정성을 확보하기 위해서는 중심부에 빈 공간을 확보하는 것이 권장된다. 그렇지만, 접촉식 밀봉 링의 밀봉 안전성을 확보하기 위해서는 밀봉 링을 하나의 몸체로 설계하는 것이 바람직하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.88.1-88.1
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• 2011

SOFC는 사용되는 셀의 디자인에 따라 튜브형, 평판형으로 구분되어진다. 평판형의 경우에는 전해질 지지형(ESC), Anode 지지형(ASC) 및 금속 지지형(MSC)로 크게 나눌 수 있다. SOFC 스택은 이와 같은 셀과 밀봉재, 집전체, 분리판의 구성요소를 여러 장으로 적층하여 이루어진다. SOFC 발전시스템은 SOFC 스택과 EBOP, MBOP로 구성되는데, SOFC 발전시스템의 상용화를 위해 선행되어야 할 것은 스택의 안정적 출력 및 신뢰성 확보이다. 즉, 셀, 밀봉재, 분리판 및 집전체로 대변되는 구성요소들이 스택에 장착되었을 때 그 기능을 최대한 발휘하면서도 점진적 또는 급격한 품질저하가 발생되지 말아야 한다. 특히, 밀봉재의 경우 SOFC에 사용되는 연료와 공기의 혼합(Cross-over)을 방지하는 중요한 기능을 담당하고 있으며 여러 장 적층된 분리판의 전기적 단락을 방지해야 한다. 또한 SOFC의 특성상 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 다른 구성요소와 화학적 반응이 없어야하고 열싸이클(Thermal cycle)을 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도가 보장되어야 하는 등 요구되는 품질기준이 엄격하다. SOFC의 밀봉재는 접합형(Brazing), 압착형(Compressive), 용융-고정형(Glass-ceramic)이 대표적으로 적용되고 있다. 이 중에서 Brazing 물질과 방법은 현재 활발히 연구가 수행 중에 있지만 범용적으로 사용되고 있지는 않은 상태이고 Compressive 밀봉재와 Glass-ceramic 밀봉재가 대면적 SOFC 스택에 사용되어 적용 가능성을 평가받고 있다. 본 연구에서는 SOFC 구성요소의 국산화를 추진하는 지경부과제의 결과물 중 (주)써모텍에서 개발한 Glass-ceramic 밀봉재(RC1) 단품에 대한 특성평가와 실제 단전지 평가를 통해 SOFC 스택 적용 가능성을 평가하였다. 밀봉재 단품에 대한 특성평가는 용융특성, 상분석, 열팽창계수 등의 물리적, 화학적 평가 외에 가스 누설 정도를 평가하는 기밀도 평가와 SOFC의 작동 온도인 $700^{\circ}C$와 상온 분위기를 주기적으로 인가하는 Thermal cycle 특성을 평가하였다. 셀을 한 장 사용하는 단전지(Unit cell) 평가는 RIST에서 자체 제작한 $100{\times}100mm^2$ 평판형 ASC 셀을 사용하여 수행하였으며, 밀봉재는 Dispensing 공정을 통해 구성되었다.