지지격자체는 경수로 핵연료집합체의 가장 중요한 핵심 구조부품 중에 하나이다. 질칼로이 지지격자체 설계시의 우선적으로 고려해야 할 사항은 지지격자체가 원자로심에서 냉각수의 심한 수두손실을 유발하지 않으면서 지진사고를 고려한 설계하중 하에서 충분한 횡방향 충격강도를 갖도록 하는 것이다. 본 연구에서는 시험과 유한요소해석을 통해 지지격자체의 횡방향 충격강도에 영향을 주는 인자들에 대한 분석을 수행하였고, 지지격자체 제조용 질칼로이 원자재 소요량을 획기적으로 줄이면서 지지격자체의 횡방향 충격강도를 개선할 수 있는 방안을 제시하였다.
가압경수로 핵연료의 구조부품인 지지격자체는 홈이 있는 격자 스트랩들을 끼우고, 끼워진 교차부위를 용접한 구조물이다. 원자로 비정상 운전중에 원자로의 긴급정지가 가능하도록 하기 위해 지지격 자체는 충분한 횡방향 충격강도를 갖도록 설계되어야 한다. 지지격자체의 횡방향 충격강도 해석에 대한 예전의 연구는 모재의 물성치만을 사용하여 수행되었다. 본 연구에서는 지지격자체 용접부에 모재 물성치를 사용하는 대신 용접물성치를 사용할 경우에 지지격자체 횡방향 충격강도에 미치는 영향을 조사하였다. 계장형 압입시험법으로부터 얻은 용접물성치를 용접부에 적용한 해석을 수행하였고, 그 해석 결과를 예전 연구결과와 비교하였다.
본 논문에서는 산업안전 공학의 중요부분의 하나인 산업안전모와 화재진압시 소방관들이 쓰는 방수모의 안전도가 어느 정도인가를 각종 실험장치를 50cm. 100cm, 120cm, 높이의 변화를 주어 가면서 같은 중량으로 낙하시켜 물체에 의한 낙하시 충격에 견디는 힘의 상태. 주파수 분석기에 의한 강도 및 bend의 응답신호 등을 연구하였다. 그 결과 안전모와 스프링상수와 관계, 두뇌부분과 지면사이에서의 충격흡수력. 탄성력 등이 어느 정도인가를 수식 및 실험을 통해 알아봤을 때 산업현장에서 사용하는 안전모보다는 방수모의 탄성력과 강도력이 컸으며 또한 충격흡수력도 양호하다는 것을 알 수 있었다. 그러나 Goldsmith, W.의 “Response of a realistic human head-neck model to impact” Vol.100. 1978. pp.25-52의 실험연구결과 기준치를 보면 인간두뇌에 충격물체로 부터 전달되는 충격파의 흡수력은 뇌파의 신경을 파손시키지 않으려면 최소한도의 주파수범위가 400Hz, 증폭화 0.00310 이하 이여야 된다고 역설하였다. 그러나 우리나라의 방수모 강도의 안전성 및 bend의 충격흡수력은 410-810Hz의 주파수치가 나타났다. 고층에서 일정중량의 물체로 충격을 받았을 때 어느 정도로 흡수력을 방수모 bend에서 받아들어야만 두뇌신경에 충격적인 영향을 끼치지 않나 하는 우리 실정에 맞는 기준치가 설정되어야만 할 것으로 안다. Goldsmith ,W. 박사의 연구결과에 의한다면 국내에서 생산되는 산업안전모보다는 강도 및 충격흡수력이 양호하나 국제수준에는 못미치고 있었다. 이제 우리 방수모도 강도뿐만 아니라 방수모 내부의 bend 즉, 방수모와 두부 사이에 충격흡수력 장치를 좀더 과학적인 실험방법으로 개선되어 화재 진압시 물체낙하로 인한 두부보호에 좀더 노력을 기울일 필요가 있어야 될 것이다. 한편 방열복을 입은 상태에서 불길에 뛰어 들었을시 내부의 온도변화, 인체에 미치는 영향 등은 실험장치 불족으로 많은 문제점이 발생, 보다 심층의 연구가 필요할 것을 인식하였으나 뒤로 미룬채 마무리 지었다.
반응성 첨가제로 사용된 HQ-PGE가 DGEBA/MDA계의 기계적 성질에 미치는 영향을 살펴보기 위해서 충격강도와 인장강도를 측정하였다. HQ-PGE의 함량이 25phr일 때 충격 강도는 첨가되지 않았을 때보다 40% 증가하고, 인장강도도 약간 증가하였다. 이것은 HQ-PGE가 합성될 때 생성된 수산기가 자촉매 반응을 하면서 에폭시 수지의 미반응된 에폭시기와 반응한 결과로 사료된다. Young's modulus와 신장율은 HQ-PGE의 함량이 증가함에 따라 크게 변화하지 않았다.
비반응성 커플링제기 도입에 따라 talc가 충전된 폴리프로필렌의 기계적, 열적 물성에 미치는 영향을 살펴보았다. 커플링제로서 stearic acid와 이와 화학적으로 유사한 구조를 가지는 oleic acid를 사용하였으며 커플링제의 종류 및 농도에 따라 talc로 충전된 폴리프로필렌의 인장강도, 굴곡강도, 충격강도 및 열적안정성, 용융전이점 등을 측정, 분석하였다. 인장강도와 굴곡강도는 커플링제의 종류에 관계없이 커플링제의 도입에 따라 증가하였으며, talc 대비 3 wt%의 농도에서 최대값을 보였다. 인장강도와 굴곡강도에서는 oleic acid로 처리한 시편의 강도가 stearic acid로 처리한 시편의 강도보다 높은 값을 나타내었으나, 충격강도에서는 그 반대의 결과를 나타내었다. 전자주사현미경 (SEM)을 이용하여 각 시편의 모폴로지를 관찰함으로써 이러한 결과에 대한 원인을 유추해 보았다.
체외 충격파 쇄석술시 쇄석기종에 따라 각각 장단점이 있으며, 전 처치로 인한 여러 가지 부작용이 보고되고 있다. 이에 전자기식 ESWL시 하부결석환자에서 적합한 충격파의 강도를 찾아보고, C-arm의 총 가동시간을 측정해 보았다. 본 연구는 2014년 1월부터 6월까지 경북지역 일개시의 C대학병원에서 전 처치를 시행하지 않고 ESWL을 받은 65명의 환자를 대상으로 하였다. 성비는 남자가 48명, 여자가 17명으로 남자가 더 많았으며, 연령은 50대가 가장 많았다. 하부요로결석의 발생은 왼쪽이 더 많았으며, 결석의 크기는 5mm 이하가 39명으로 가장 많았다. 적합한 충격강도는 1의 강도이며 통증을 호소하는 경우 C의 강도로 전환하여 충격을 가할 수 있다. 또한 C-arm의 총 가동시간은 $241.73{\pm}30.37$초로 나타났으며, 이것은 하부요로결석의 크기와 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 따라서, ESWL시 전처치를 시행하지 않고 시술을 할 경우 요관 결석의 부위에 따라 적합한 충격강도와 충격빈도의 기준이 필요로 하며, C-arm 총 가동시간도 요관 결석의 발생부위에 따라 방사선으로 인한 피폭을 최소화하기 위한 총 가동시간에 대한 기준이 필요할 것으로 사료된다.
에폭시 수지는 우수한 접착력, 높은 강도, 내크리프성, 내열성, 내화학성을 나타내는 열경화성 고분자이지만, 매우 깨지기 쉬우며 균열성장에 대한 낮은 저항성을 보여 낮은 충격강도를 보인다. 그러므로 본 연구에서는 에폭시 수지에 carboxyl-terminated butadiene acrylonitrile (CTBN) 및 amine-terminated butadiene acrylonitrile(ATBN)을 변량 첨가하여 에폭시 수지의 낮은 충격강도를 향상시키고자 한다. 에폭시/CTBN, 에폭시/ATBN복합체의 충격강도(impact strength)가 큰 값을 나타낼 때 표면자유에너지(surface free energy)의 비극성 값 또한 가장 큰 값을 보였으며, 반면에 인장강도와 유리전이온도는 감소함을 보였다. CTBN 및 ATBN을 각각 15 phr 첨가한 에폭시 복합체가 높은 표면자유에너지와 충격강도를 보였다. 결론적으로 액상고무의 첨가로 에폭시 수지의 취성을 향상시켰으며, 에폭시/CTBN보다는 에폭시/ATBN복합체의 물성이 더 우수하다고 사료된다.
본 논문에서는 CFRP 복합재 압력용기의 저속충격후 잔류강도 저하량의 정량적인 연구 결과에 대해 논한다. 낙하식 충격시험을 이용하여 복합재 압력용기에 다양한 충격에너지별 충격하중을 가한 후, 압력용기를 원환시험편으로 가공하여, 각 시험편의 원주방향 파열압력이 측정되었다. 또한, 유한요소모델을 구축하여 충격에너지별 변형거동과 응력분포에 대해서도 고찰하였다. 본 연구결과 저속 충격후 CFRP 복합재 압력용기의 잔류강도 저하량을 정량적으로 평가할 수 있는 실험기법이 개발되었다.
본 논문은 폴리카보네이트 (PC)/폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT)/충격보강제 (IM) 블렌드에서 PC와 PBT의 조성비에 따른 기계적 성질 및 유동 특성을 조사하였다. 부타디엔계 IM과 부틸아크릴레이트계 IM을 사용하여 각각의 함량에 따른 상온에서의 기계적 물성의 변화와 저온에서의 충격강도를 관찰하였다. 블렌드의 내화학성을 살펴보기 위해 PC/PBT/IM 블렌드를 유기용제인 신너에 침지시킨 후 기계적 물성의 변화를 분석하였다. 블렌드에 PC 함량이 많아질수록 인장 및 굴곡강도가 선형적으로 증가하였고 열변형 온도 역시 증가하였다. 충격강도는 PC의 함량이 약 50 wt% 일 때까지 급격히 증가하며 그 이상의 함량에서는 일정하게 유지되었다. 유동성은 PC함량이 증가할수록 감소하였다. IM의 종류에 따라서 충격특성이 다르게 관찰되었는데, 부틸 아크릴레이트계 IM은 $0^{\circ}C$ 이상의 온도에서 부타디엔계 IM보다 충격강도가 다소 높게 나타났으나 $0^{\circ}C$ 미만에서는 충격강도가 현저하게 낮아졌다. 내화학성 실험에서는 블렌드에서 PC의 함량이 많을수록 인장 및 굴곡강도가 감소하는 반면 충격강도는 증가하였다. 이는 유기용제에 약한 PC가 연화되면서 나타나는 현상이라 사료된다.
본 연구는 PVA(polyvinyl alcohol) 섬유와 VAE(vinyl acetate ethylene) 분말 폴리머를 사용한 시멘트복합체의 압축 휨강도 와 온도변화에 따른 충격파괴거동을 연구하였다. 충격시험은 $-35^{\circ}C$, $0^{\circ}C$ 및 $35^{\circ}C$의 선정된 온도조건에서 실시하였다. 본 실험에서는 시멘트 복합체와 일반 모르타르에 대한 충격파괴 에너지와 변위, 시간을 얻기 위해 낙하 충격시험기(Ceast 9350)를 사용하여 충격시험을 수행하였다. 강도시험결과, PVA 섬유와 VAE 분말 폴리머의 휨강도는 모두 증가하였다. PVA 섬유보강 시멘트복합체의 경우 재령 28일에서의 압축강도는 약간 감소하였으나, 휨강도는 일반 모르타르 강도보다 24.4% 증가하였다. 낙하 충격시험 결과, PVA 섬유보강 시멘트복합체 시편은 섬유의 가교역할로 인한 균열발생의 억제와 에너지 분산에 의한 미세균열이 발생하였으며, 충격에 의한 배면파괴와 관통에 대하여 억제되었다. 반면 VAE 분말 폴리머 시멘트복합체와 일반 모르타르의 시편은 대부분 큰 균열이나 관통파괴 되었다. 충격하중을 받는 시멘트복합체와 일반 모르타르의 시편은 대부분 국부적인 취성파괴거동을 보이며, PVA 섬유보강에 의한 휨성능 증진으로 인해 충격에 대한 저항성능이 크게 향상되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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