• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1105-1110
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• 2011

유동가속부식(FAC)은 가장 잘 알려진 탄소강 배관 손상 메커니즘으로 현재 국내 전 원전에서는 유동가속부식으로 인한 감육현상을 관리할 수 있는 체계적인 방안이 수립되어 있다. 그러나, 발전소 배관은 다양한 침식손상 메커니즘에 의해 여전히 손상을 받고 있다. 대표적인 침식 메커니즘은 캐비테이션, 액적충돌침식(LDIE), 플래싱, 고체입자침식(SPE)이다. 본 논문에서 기술하는 액적충돌침식 은 손상예측이 어렵고, 관리를 위한 체계적인 방안도 수립되어 있지 않다. 본 논문에서는 실제 발전소 현장에서 발생한 사례를 바탕으로 기존에 개발된 예측 모델과 실험을 통해 얻어진 상관식을 비교하여 액적충돌침식으로 인한 손상을 평가할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1097-1103
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• 2011

액적충돌침식은 증기나 공기에 포함된 액적이 금속 소재에 고속으로 충돌할 때 모재가 손상되는 현상이다. 액적충돌침식 손상은 증기터빈이나 빗방울과 부딪치는 항공기에서 주로 발생되어 왔으나 최근에는 원전 배관에서도 발생하고 있다. 원전 배관 중에서도 특히 높은 압력강하가 발생하고 2상 증기가 흐르는 배관에서 주로 발생한다. 실제 2011년 초반 국내 한 원전에서는 2상 증기가 흐르는 배관에서 액적충돌침식 손상으로 인한 누설이 발생한 바 있다. 본 논문에서는 액적충돌침식 손상이 발생한 배관에 대하여 손상을 억제할 수 있는 설계변경 방안에 관한 연구를 수행하였다. 설계변경은 유체 유동측면에서 분석하였으며, 상용 수치해석 코드인 FLUENT를 이용하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.201-205
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• 2015

극지와 해양에서 파이프라인은 최저 약 $-40^{\circ}C$의 매우 낮은 극한 온도에 노출된다. 이 경우 내부 유체는 상온에서와는 다른 유동특성을 나타내며, 3차원 유동해석을 통해 극한온도에 의한 내부유체의 압력, 온도, 속도, 액적분포 등의 특성 변화를 분석해야 한다. 또한 영하의 온도로 인해 내부 유체의 액적이 응결되며, 이로 인해 곡관부에서 충돌침식이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 충돌침식은 장기간 운용되는 자원 이송망 등의 파이프라인의 안정성에 영향을 준다. 본 논문에서는 다성분 다상 유동 해석을 통해 극한 온도조건의 극지 및 해양 파이프라인에서 내부유체의 유동특성 및 충돌 침식에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권12호
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• pp.1027-1034
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• 2016

본 논문에서는 실험적 연구를 통해 고체 입자의 크기가 입자 침식에 미치는 영향에 대해 논하였다. 고밀도 폴리에틸렌 입자를 최고 속도 마하 3으로 이단 가스건을 이용해 발사하였다. 발사된 입자를 Al1050, Al6061 T6 알루미늄 합금과 ZnS, 사파이어 적외선창 시편과 충돌시켜 입자침식을 일으켰다. 알루미늄 합금의 표면에는 크레이터가 생성되었다. 크레이터의 크기를 통해, 알루미늄 합금의 입자침식 저항성을 살펴보았다. 적외선창은 시편 표면에 크랙이 생성될 때까지 반복해서 시험하였다. 이를 통해 적외선창의 입자침식 저항 특성을 나타내는 충돌 임계 곡선을 정의할 수 있었다. 다양한 크기의 고체 입자를 이용한 입자침식 시험을 통해, 고체 입자의 크기가 재료의 입자침식 저항성에 선형적으로 영향을 끼친다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.448-448
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• 2015

급경사면의 세류간 토양침식은 지표면과의 강우입자 충돌에 의한 튀김현상과 면상흐름에 의한 토사이송 능력의 상호작용에 의해 영향을 받는다. 강우운동에너지와 면상흐름이 세류간 토양침식 및 토사유출 발생에 있어서 상대적인 기여도에 대한 연구는 국내뿐만 아니라 전 세계적으로도 미흡하다. 본 연구에서는 강우현상을 재현할 수 있는 강우모의 실험장비와 사면 토양침식 실험을 위한 소규모 토양플롯을 제작하여 실험에 사용하였다. 강우모의에 의한 강우운동에너지는 자연강우의 운동에너지 산정식의 계산결과와 비교했을 때, 약 0.58배의 규모를 재현했다. 강우입자의 충돌을 제어하기 위한 스트립을 토양플롯에 올려놓은 경우와 커버가 없는 나지상태에서 강우모의 실험을 한 경우 사면에서 발생한 지표유출수, 지표하유출수 및 토사유출 자료를 측정하고 분석하였다. 강우강도가 증가함에 따라 지표유출량은 증가하고, 지표하유출량은 상대적으로 감소했다. 지표커버는 지표유출의 첨두유량 발생시간을 지연시켰으며, 지표유출량과 지하수량의 변화를 초래했다. 지표커버에 의해 지표유출량은 평균 1.82배 감소하지만, 토사유출량은 평균 4.93배로 상대적으로 크게 감소하였다. 단위수류력과 토사유출량과 관계를 분석한 결과 강우운동에너지는 토양입자의 튀김현상에 의한 침식을 증가시킬 뿐만 아니라 지표유출수의 유속을 증가시켜 토사이송능력을 가중시키는 것을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1059-1060
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• 2012

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1057-1058
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• 2012

• 한국분무공학회지
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• 제18권1호
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• pp.9-15
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• 2013

Wall thinning of pipeline in power plants occurs mainly by flow acceleration corrosion (FAC), cavitation erosion (C/E), liquid droplet impingement erosion (LDIE). Wall thinning by FAC and C/E has been well investigated; however, LDIE in plant industries has rarely been studied due to the experimental difficulty of setting up a long injection of highly-pressurized air. In this study, we designed a long-term experimental system for LDIE and investigate the behavior of LDIE for three kinds of materials (A106B, SS400, A6061). The main control parameter was the air-water ratio (${\alpha}$), which was defined as the volumetric ratio of water to air (0.79, 1.00, 1.72). In order to clearly understand LDIE, the spraying velocity (${\nu}$) of liquid droplets was controled larger then 160 m/s and the experiments were performed for 15 days. Therefore, this research focuses relation between erosion rate and air-water ratio on the various pipe-flow materials. NPP(nuclear power plant)'s LDIE prediction theory and management technique were drawn from the obtained data.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.21-26
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• 2014

유럽 원전 시장 개척을 위해 개발 중인 EU-APR1400은 중대사고 대처설비로 노외 노심용융물 보유 및 냉각을 위한 소위 Core catcher라 불리는 노외 노심용융물 냉각설비를 개발 중이며, Core catcher body를 노심용융물로부터 보호하기 위하여 노심용융물의 물성 및 상태를 변화시켜 냉각 및 보유에 유리하게 하는 희생물질을 설치한다. 중대사고 시 원자로 압력용기의 틈으로부터 노심용융물이 분출되어 희생물질에 충돌 시 열 전달량이 매우 증가하게 되므로, 이 때 노심용융물 제트의 충돌에 의한 희생물질의 침식율을 정확하게 예측하는 것은 매우 중요하다. 이 논문에서는 경계층 이론을 기반으로 한 희생물질 침식 모형을 제안하고 KAERI에서 수행한 실험결과와 비교하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.117-122
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• 2002

This study assesses the wear process of particle impingement erosion which is a major source of erosion among fluid power components. First, Bitter's theory was modified to simplify engineering calculations. Second, actual experiments were conducted to validate the modified equation. And the effect of concentration and size distribution of impinging particles was tested. Little deviation from the prediction of the modified equation was observed. To develop complete analytical approach to the erosion mechanism, further experimental data are required to establish a correlation with other engineering parameters.