• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.437-442
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• 2010

고온, 고압의 유체가 흐르는 탄소강 배관에서는 유동가속부식으로 인한 배관감육 현상이 발생할 수 있다. 화력 및 원자력발전소에서 유동가속부식으로 인한 배관 손상시 고비용의 보수와 발전 정지를 유발할 뿐 아니라 발전소 신뢰도 및 안전성에 영향을 미칠 수도 있다. CHECWORKS 프로그램은 국내 발전소에서 유동가속부식에 의한 배관 손상을 예방하기 위하여 배관 두께검사 데이터를 평가하고 검사 계획을 수립하는데 이용되어 왔다. 그러나 상기 프로그램은 원전 2차측 배관 모두를 데이터베이스화한 후에 배관라인 그룹별로 유동가속부식 손상을 예측하기 때문에 국부적으로 감육에 민감한 부위를 찾는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 CHECWORKS 프로그램을 이용하여 해석을 수행하고 수치해석을 통하여 검증할 수 있는 방법론을 기술하였다. 또한 국내 원전 2개의 배관 라인그룹에 대하여 CHECWORKS 프로그램을 이용한 유동가속부식 민감 부위를 FLUENT를 이용한 수치해석 결과와 비교하였다.

• 한국음향학회지
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• 제43권1호
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• pp.112-121
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• 2024

배관시스템은 유체를 장거리로 이송시키는 장비로서 많은 산업군에서 사용되고 있다. 고압의 배관에서는 빠른 유속으로 인하여 소음이 크게 발생하고 있으며, 이러한 소음을 저감 시키기 위한 많은 연구가 수행되고 있다. 이 논문에서는 고온·고압의 배관내 밸브 유동을 원인으로 발생하는 유동유발진동과 음향유발진동을 설계단계에서 예측하고 정량적으로 분석을 위한 배관 소음 해석 기법을 개발하였다. 이를 위하여 배관의 내부 유동 예측을 위한 고정밀 유동 해석기법을 개발하였으며, 파수-주파수 분석법을 이용하여 주파수 대역별 압축성/비압축성 압력의 기여도를 평가하였다. 그리고 유한요소 해석법(Finite Element Method, FEM)을 기반으로 한 저·중 주파수 대역의 진동소음 해석기법을 개발하였으며, 통계적 에너지 분석법(Statistical Energy Analysis, SEA)을 기반으로 한 중·고 주파수 대역에서의 방사소음해석 기법을 개발하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.429-435
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• 2010

국내를 포함한 전 세계 50여개 원전의 발전사업자는 유동가속부식에 의한 탄소강 배관 감육을 관리하기 위하여 CHECWORKS 프로그램을 이용하고 있다. CHECWORKS 프로그램은 대구경 배관에만 적용 가능한 것으로 알려져 있기 때문에 소구경 배관에 대해서는 현장 배관감육 관리 담당자의 경험과 판단에 따라 배관을 관리하고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 국내 원전 소구경 배관 4개 라인그룹에 대하여 CHECWORKS 프로그램과 FLUENT 코드를 이용하여 유동가속부식과 유동 특성을 분석하였다. 그 결과 현장 배관감육 관리 담당자의 기술력에 따라 CHEC- WORKS 프로그램도 소구경 배관 감육 관리에 이용할 수 있는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.103.1-103.1
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• 2005

• 한국가스학회지
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• 제4권2호
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• pp.7-14
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• 2000

생산지로부터 LNG 선박으로 수송되어 각 생산기지의 저장탱크로 저장되는 액화천연가스 (LNG; Liquified Natural Gas)는 극저은인 Boiling Point보다 약간 낮은 온도 ($-162^{\circ}C$)로 전송된다. LNG 전송은 배관을 통하여 이루어지며, 이로 인하여 배관 내에는 2상 유동 (2-Phase Flow)이 자주 형성된다. 본 연구에서는 일차적으로 이러한 배관내의 2상 유동대한 압력강하량 계산법을 연구하였고, 단열재와 배관 표면을 통한 외부 열유입량과 그에 따른 BOG (Boil-off Gas) 발생량 계산 방법을 연구하여, 이들을 기반으로 LNG 배관시스템의 열유동 해석 프로그램을 개발하였다. 또한 본 연구 및 프로그램 개발을 토대로 최적의 단열재 두께와 배관 Size를 구할 수 있는 최적 설계 프로그램을 구축하였다. 이는 배관설계 시 주어진 최대 허용 압력 강하량과 BOG 발생량 등의 허용 운전 조건과, 단위 길이 당 배관가격과 단위 부피당 단열재가격을 기준으로 허용 범위 내의 최소 설비 비용을 찾는 최적 설계 방법이다.

• 한국가스학회지
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• 제10권3호
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• pp.7-12
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• 2006

본 논문은 배관에 대한 유동해석과 구조해석을 연계하여 감육부 최심점에서의 국부응력변화를 평가하기 위한 새로운 방법을 제시하였다. 이를 위해 배관 크기, 감육깊이 및 길이 등 3가지 변수를 고려한 해석모델을 적용하고, 침부식 또는 유동가속부식에 취약한 배관계통에서의 2가지 대표적 유체유동을 적용시켜 배관에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 유체의 흐름은 정상상태 비압축성 유동으로 가정하였고, 그 결과값을 감육배관 최심점에서의 국부응력을 구하기 위해 수행한 유한요소해석의 초기조건으로 적용하였다. 이러한 방법으로 구한 감육부에서의 압력분포와 기존의 단순 내압만을 고려한 경우와 상이하며, 그 결과를 비교하여 나타내었다. 향후 본 논문은 발전소설비나 가스설비의 배관건전성 평가에 참고자료로 적용 가능할 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.628-636
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• 2019

다양한 산업 공정에서 배관은 각 단위공정 사이의 연결 매개체의 역할을 하며, 내부의 유동에 있어 필수적인 장치이다. 따라서 배관의 최적설계는 안전과 비용의 측면에서 매우 중요한 문제이며, 설계 시 필수적인 사항은 배관 내 압력강하 및 유속, 배관 지름 등을 결정하는 일이다. 본 연구에서는 배관 지름 및 유속이 정해졌을 때 발생하는 압력강하, 배관의 압력강하 및 유속이 정해졌을 때의 배관 지름, 배관 지름 및 압력강하가 정해졌을 때의 유속을 결정하는 소프트웨어를 개발하였다. 배관 내 유동을 단일 상 흐름, 균질 2 상 유동, 분리 2 상 유동으로 구분하였으며 이에 따라 적절한 계산 모델을 적용하였다. 파이프의 재질 및 상대 거칠기, 유체의 물성치, 마찰계수의 계산을 위한 시스템 라이브러리를 구축하여 사용자의 입력을 최소화하였다. 배관 재질에 따른 가격 라이브러리를 구축하여 단위 길이당 배관 투자 비용의 산출을 가능하도록 구성하였다. 이러한 모든 기능은 사용자 편의를 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 이용한 통합 환경에서 구현할 수 있으며, C# 언어를 개발 언어로 사용하였다. 소프트웨어의 정확도를 문헌 자료와 실 수행 과제의 예제를 통하여 검증하였으며 단일 상의 경우 1% 미만, 2 상의 경우 최고 8.8% 정도의 차이를 보였으며, 이에 따라 개발된 소프트웨어가 실제 공정의 계산에 유용하게 쓰일 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제1권1호
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• pp.55-63
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• 1997

본 연구에서는 기본적인 배관요소 중의 하나인 급축소/확대관을 지나는 압축성 유동을 해석하기 위하여 압축성 유체에 대한 이론계산을 수행하였다. 관 입구에서 유동의 마하수, 단면적 축소 및 확대비 등을 변화시켜, 압축성 효과 및 유동의 초우킹 조건 등을 구하였다. 본 연구의 결과들은 배관계를 설계하는데 기초자료가 될 뿐만 아니라 배관계를 지나는 압축성 유동에 대한 실용적인 계산법으로 활용될 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.19-19
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• 1998

최근 화학, 연소, 동력, 제철 등의 각종 플랜트에서 조업압력이 고압화되어 가고 있으며, 이에 수반하여 배관계를 통하는 고압가스 유동에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 배관계를 통하는 고압가스의 유동에 있어서 유량의 적절한 제어, 유동에 의하여 야기되는 배관계의 소음·진동, 그리고 배기가스의 적절한 처리법 등은 공학적으로 매우 중요한 문제로 알려져 왔다. 일반적으로 정상운전을 하는 플랜트에서 고압 배기가스의 문제는 배기가스 Expander에 의하여 에너지를 회수하는 방법이 생각될 수 있으나, 실제 공업현장에서는 배기가스를 안전하고, 또 소음·진동을 발생시키지 않도록 적절하게 처리하는 것이 매우 중요한 기술적 과제로 남아 있다. 일반적으로 배기가스의 압력이 임계압력(critical pressure) 이상으로 되는 경우(실제 대부분의 플랜트에서 배기가스의 압력은 임계압력보다 매우 높다), 배관계 내부에서 충격파(shock-wave)가 발생하여 난류와동 혹은 난류경계층과 간섭하게 됨으로써 강력한 공기역학적 소음이나 진동을 발생시키게 된다. 이와 같은 소음·진동에 대한 대책으로는 현재 가스배출부에 감압밸브를 직렬로 설치하거나, 유로에 다공판(porous plates)들을 삽입하여 감압과정을 공간적으로 분산시킴으로써, 충격파가 발생하지 않도록 하는 방법을 주로 채택하고 있다. 그러나 이러한 방법을 적용하는 경우 배기가스 유동에 대한 유량의 제어기능이 저하되는 문제가 발생한다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.550-559
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• 2022

연구목적: 파이프는 기계, 전자, 전기, 플랜트 등 많은 산업 분야에서 응용기기로 널리 사용되고 있으며, 소방, 화학 등 안전 관련 분야에서도 널리 사용되고 있습니다. 제품의 다양화에 따라 배관 분야에서도 기술의 중요성이 높아지고 있습니다. 특히 기존 동관을 스테인리스강으로 변경하는 경우 구조해석이나 유동 해석을 통해 안전성과 유동특성을 평가할 필요가 있다. 연구방법: 자체 개발한 일체형 인서트형 커넥터인 6.35 소켓 모델의 유동 안전성은 CFD 해석을 이용하여 유동유발진동(FIV) 평가 과정의 4단계를 통해 진행하였다. 연구결과: 배관계 벽면에 작용하는 압력변동의 진폭은 3,780Pa이하의 수준으로 형성되며, 이는 냉매 배관의 운전압력이나 설계응력과 비교했을 때 매우 작은 수준의 압력으로, 난류에 의한 진동이 배관의 구조안전성에 미치는 영향은 미미한 수준인 것으로 나타났다. 결론: 유동 해석을 통하여 후크조인트 체결 시 발생하는 압력 및 진동 등을 검토한 결과 일반적인 배관계의 고유진동수가 50Hz 이하에서 형성되는 것을 고려했을 때, 난류유동에 의해 유발되는 진동이 배관계의 공진을 발생시킬 가능성은 희박한 것으로 판단된다.