• Journal of Energy Engineering
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• v.27 no.2
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• pp.14-25
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• 2018

The combined cycle power plant has a cycle of operating the gas turbine with fuel, such as natural gas, and then producing steam using residual heat. The fuel gas is supplied to the gas turbine at a level of 4 to 5 MPa, $200^{\circ}C$ through a compressor and a heat exchanger. In this study, the risk assessment method considering the piping system stress was carried out for safe operation and soundness of the gas fuel supply piping system. The API 580/581 RBI code, which is well known for its risk assessment techniques, is limited to reflect the effect of piping stress on risk. Therefore, the systematic stress of the pipeline is analyzed by using the piping analysis. For the study, the piping system stress analysis was performed using design data of a gas fuel supply piping of a combined cycle power plant. The result of probability of failure evaluated by the API code is compared to the result of stress ratio by piping analysis.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.11 no.3
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• pp.49-55
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• 2007

Polyethylene pipes have been widely used as they are easy to construct and suitable for economical efficient when they are compared with metal pipelines. This paper studies the effect of various external loadings on stress and deflection of the buried PE pipes using Finite Element Method(FEM). For this purpose, stresses of buried PE pipes are calculated according to the loading condition such as pipe types (pipe diameter $50{\sim}400mm$), burial depths ($0.6{\sim}1.2m$) and internal pressures ($0.4{\sim}4bar$). As a result, it is founded the effect and relation with each of loading conditions under the buried condition.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.62-62
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• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 2001.11a
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• pp.169-174
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• 2001

원자력발전소 배관계통에 존재하는 균열을 해석하는 방법으로, 이제까지는 균열을 고려하지 않은 상태에서 지진하중을 고려한 탄성 배관해석을 수행하여, 배관에 작용하는 하중을 구한 후, 다음 단계에서 파괴해석 방법으로 균열을 가정한 탄소성 균열해석을 수행하는 2단계의 해석을 통해 균열안정성을 평가해 왔다. 이러한 방법은 전체 배관의 거동과 배관 내에 존재하는 균열의 거동을 서로 독립적인 것으로 고려하고 있으며 재료물성치로는 설계값을 사용하는 등의 보수적인 가정들을 포함하고 있어 배관에 작용하는 하중 또는 응력을 과도하게 계산하는 결과를 초래하고 있다 특히, 지진하중과 같은 반복적인 외부 동적하중이 작용하는 경우, 배관에 국부적인 소성변형이 발생함에도 이를 단지 탄성거동으로 간주하게 되는 것이다. 이러한 몇몇 보수적 가정들을 포함하고 있는 기존의 해석방법은 지나친 보수성을 가질 뿐만 아니라, 균열에 의한 실제 배관의 파단하중과 계산에 의한 파단하중의 비교로서 배관의 안전여유도를 예측하는 방법으로는 적절하지 못하다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2014.04a
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• pp.216-216
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• 2014

과거 유체 유발 진동(FIV : Fluid Induced Vibration)은 배관계 설계 하중에 고려되지 않은 설계 하중이었다. 하지만, 원자력 발전소 또는 화력 발전소의 배관형상이 복잡하고 고온수가 배관 내부에서 유동하는 배관계에서 육안으로 관측이 가능한 배관진동이 발생하였다. 이에 배관 진동에 대하여 원인 분석과 배관 구조 건전성 평가에 관심을 가지게 되었다. 배관 진동은 배관 형상에 따라 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동이 하나의 원인이며, 고온수가 유동하는 배관일수록 압력 변동에 대한 배관 진동이 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동을 불규칙 수력하중이라고 한다. 본 연구에서는 배관 내부에서 난류 유동으로 발생하는 불규칙 수력하중을 유동해석을 이용하여 PSD(Power Spectral Density)로 산출하고, PSD 하중을 이용하여 불규칙 구조 응답 해석을 수행하여 배관계 응력 분포에 대하여 연구하였다. 배관 내부 난류 유동에 대한 불규칙 수력하중은 DES 난류 모델을 사용하여 시간에 대한 배관 내부 표면의 유체 속도를 유동 해석으로 산출하였으며, 유체 속도를 동압으로 계산한 후 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 PSD 하중으로 산출하였다. 그리고 불규칙 구조 응답 해석에서 배관 내부 유체 영향에 대한 진동 감쇠를 표현하기 위하여 유체 질량을 산출하고, 배관 구조 해석 모델 표면에 질량을 입력하는 방법으로 배관 고유진동수 및 불규칙 구조 응답 해석을 수행하였다.

• Fire Science and Engineering
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• v.32 no.2
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• pp.38-47
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• 2018

In this study, we compare the engineering seismic design method considering the physical properties of piping materials and the specification-oriented design method according to the seismic design standards of fire fighting equipment. In the case of the seismic design method considering the physical properties of piping materials, the safety of the piping will be analyzed through the combined value of the torsional stress and the bending stress generated in the piping. However, in the case of the design-centered design method, instead of the safety of the piping material, it calculates the moving force of the pipe and interprets whether or not the shaking prevention strut can bear. Fire extinguishing equipment piping is possible through safety analysis of stress and displacement of piping material because piping safety can not be secured via unstable force generated in a certain section with one connected structure is there. Therefore, it is necessary to apply analytical method considering seismic performance of building structure and material properties of piping for seismic design of safe fire extinguishing system piping.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.10 no.3 s.32
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• pp.20-26
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• 2006

The survey team has conducted the on-the-site inspection of 53 bridges to which LNG gas pipelines are attached, to ascertain their level of safety, durability and any defect by adapting a method of computer data input process and precision analysis. In this way, we could estimate an effective corrective action on the defective gas pipelines found through this survey. Our survey team has analyzed carefully these 2 defective lines selectively out of 10 lines, which are considered to be most seriously weak. According to our elaborate analysis these two pipelines go over 70% of the set standard stress based on our Safety Manual Scale. We have taken corrective actions on these lines by repairing/replacing/obsolete damaged lines to ensure the distress of the bridges involved with the pipelines and could secure safety.

• Journal of Energy Engineering
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• v.17 no.4
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• pp.204-211
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• 2008

Polyethylene(PE) pipes have been widely used as they are easy to construct and suitable for economical efficient when they are compared with metal pipelines. This paper studied the effect of various external loadings on stress and deflection of the buried PE pipes using Finite Element Method(FEM). For this purpose, stresses of buried PE pipes were calculated according to the loading condition such as pipe types(pipe diameter $50{\sim}400mm$), burial depths($0.6{\sim}1.2m$) and internal pressures($0.4{\sim}4bar$). As a result, it was founded the effect and relation with each of loading conditions under the buried condition.

• Plant Journal
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• v.15 no.4
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• pp.43-51
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• 2019

The stress concentration of the integral welded attachments (IWA) often used to support piping system has been a big issue because it induces local stresses in piping. The method to evaluate local stresses associated with attachments on elbows has been suggested in EPRI TR-107453. However, there are limitations regarding specific parameters range in order to use correlation equation. In this paper, parametric study based on piping elbow size and attachment dimension was performed utilizing finite element analysis (FEA) to evaluate the secondary stress indices of hollow circular cross section welded attachments on piping elbows with the extended parameters range. The results of the FEA were used to develop correlation formulas for calculating secondary stress indices. The empirical equations in this study are suggested as an alternative evaluation method of EPRI TR-107453 by extending parameters range.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.10 no.3 s.32
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• pp.7-12
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• 2006

In this paper, a new evaluation scheme is suggested to estimate load-carrying capacities of wall thinned pipes. At first, computational fluid dynamics analyses employing steady-state and incompressible flow are carried out to determine pressure distributions in accordance with conveying fluid. Then, the variational pressures are applied as input condition of structural finite element analyses to calculate local stresses at the deepest point. The efficiency of proposed scheme was proven from comparison to conventional analyses results and it is recommended to consider the fluid structure interaction effect for exact integrity evaluation.