금속이나 세라믹 입자를 용사하여 보호피막을 형성하는 기술은 화염을 사용하는 방법에서 시작했으며 용사재료는 분말, 선, 봉의 형태로 공급되었다. 1960년대에 상업적인 plasma 용사장비가 개발되었으며 여기서 사용된 D.C.plasma jet를 이용하여 분말형태의 용사재료를 용융하고 고속으로 피용사테에 용융입자를 분사하여 피용사체면에 충돌시켜 다층의 얇은 피막을 형성한다. 최근(1985년)에는 R.F.(Radio Frequency) Plasma를 이용하여 열전도도가 작은 재료나 산소와 반응성이 큰 재료를 용사하는 방법도 개발되고 있다. 용사피복법은 현재 여러가지 방법이 실용되고 있으며 재료를 용융하는 열원에 따라 분류하면 표1과 같다. 즉 산소와 연료 가스의 혼합에 의한 연소나 폭발에너지를 이용하는 가스식 용사법과 Arc, Plasma등의 전기 에너지를 이용하는 전기식 용사법으로 크게 나눌 수 있다.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1995.05a
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pp.531-537
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1995
본 논문에서는 증기폭발의 전파과정을 해석하기 위한 수학적 모델을 제시하였다. 이 모델은 용융물, 용융파편, 그리고 냉각재 기상과 액상 둥 4상 유체의 2차원적인 천이거동을 지배방정식 및 관련상관식의 수치적 해를 구함으로써 증기폭발의 전파속도 및 폭발압력 등을 예측할 수 있다. 모델에 사용된 주요 상관식은 용융물 분쇄, 냉각재 상변화, 에너지 교환, 그리고 운동량 교환함으로 구성되어 있다. 냉각재의 상태를 결정하는데 있어서 냉각재의 기상과 액상 사이의 열역학적인 비평형을 허용할 수 있도록 냉각재의 상태방정식을 구성하였다. 주석/물의 증기폭발에 대한 예제계산을 수행한 결과 폭발의 전파속도 및 압력 등에 있어서 합당한 것으로 밝혀졌다. 또한 중요한 초기변수(중기 분율, 용융물 분율) 및 관련상관식에 대한 민감도 분석을 수행함으로써 모델개선을 위한 중요인자를 제시하였다.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.37
no.1
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pp.1-8
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2024
This paper employs stochastic processing techniques to analyze explosion risks in plant facilities based on explosion return periods. Release probability is calculated using data from the Health and Safety Executive (HSE), along with annual leakage frequency per plant provided by DNV. Ignition probability, derived from various researchers' findings, is then considered to calculate the explosion return period based on the release quantity. The explosion risk is assessed by examining the volume, radius, and blast load of the vapor cloud, taking into account the calculated explosion return period. The reference distance for the design blast load model is determined by comparing and analyzing the vapor cloud radius according to the return period, historical vapor cloud explosion cases, and blast-resistant design guidelines. Utilizing the multi-energy method, the blast load range corresponding to the explosion return period is presented. The proposed return period serves as a standard for the design blast load model, established through a comparative analysis of vapor cloud explosion cases and blast-resistant design guidelines. The outcomes of this study contribute to the development of a performance-based blast-resistant design framework for plant facilities.
Journal of Korean Society of Disaster and Security
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v.16
no.1
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pp.61-70
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2023
This study presents an analytical study of investigating the effect of shock waves generated by the hydrogen detonation and damage to structures for the safety evaluation of hydrogen storage facilities against detonation. Blast scenarios were established considering the volume of the hydrogen storage facility of 10 L to 50,000 L, states of charge (SOC) of 50% and 100%, and initial pressures of 50 MPa and 100 MPa. The equivalent TNT weight for hydrgen detonation was determined considering the mechanical and chemical energies of hydrogen. A hydrogen detonation model for the converted equivalent TNT weight was made using design equations that improved the Kingery-Bulmash design chart of UFC 3-340-02. The hydrogen detonation model was validated for overpressure and impulse in comparison to the past experimental results associated with the detonation of hydrogen tank. A parametric study based on the blast scenarios was performed using the validated hydrogen detonation model, and design charts for overpressure and impulse according to the standoff distance from the center of charge was provided. Further, design charts of the three-stage structural damage and standoff distance of adjacent structures according to the level of overpressure and impact were proposed using the overpressure and impulse charts and pressure-impulse diagrams.
This study evaluates the applicability of the TNT Equivalency Method, Multi-Energy Method, and Baker-Strehlow-Tang (BST) Method, which are blast prediction models used to determine the overpressure of blast wave generated from vapor cloud explosion. It is assumed that the propane leaked from a propane storage container with a capacity of 2000 kg installed in an area where studio houses and shopping centers are concentrated causes a vapor cloud explosion. The equivalent mass of TNT calculated by applying the TNT Equivalency Method is found to be 4061 kg. Change of overpressure with the distance obtained by the TNT Equivalency Method, Multi-Energy Method, and BST Method is rapid and the magnitude of overpressure obtained by the TNT Equivalency Method and BST method is generally similar within 100 m from explosion center. As a result of comparing the overpressure observed in the actual vapor cloud explosion case with the overpressure obtained by applying the TNT Equivalent Method, Multi-Energy Method, and BST Method, the BST Method is found to be the best fit. As a result of comparing the overpressure with the distance obtained by each explosion prediction model with the damage criteria for structure, it is estimated that the structure located within 90 m from explosion center would suffer a damage more than partial destruction, and glass panes of the structure separated by 600 m would be fractured.
A vapor explosion has been a concern in nuclear reactor safety due to its potential for a destructive mechanical energy release. In order to properly assess the hazard of a vapor explosion, it is necessary to accurately estimate the conversion efficiency of the thermal energy to mechanical energy. In the absence of a complete model to determine the explosive energy yield, one may have to rely on a simpler upper bound estimate such as a thermodynamic model. This paper discusses various thermodynamic models and presents a clarification of each model in their mathematical formulation and the thermodynamic work conversion. It is shown that the work release in the shock adiabatic model of Board and Hall is essentially equal to that of Hicks-Menzies thermodynamic model. The effect of coolant void fraction on the explosion efficiency is also predicted based on these thermodynamic models. Finally, the Hicks-Menzies model is modified to account for the chemical reaction between a metallic fuel and water and the resultant effects on the explosion expansion work are discussed.
화공기술이란 연소와 폭발성을 갖는 단일 또는 복합 물질을 기제로 하여 제품을 사용 목적에 맞도록 제조와 응용하는 기술을 의미하며, 화약의 에너지 물질로서 제조된 다양한 제품을 화공품(Pyrotechnics)이라고 한다. 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 것은 산업용으로 성냥, 딱총약, 엽총화약, 연화, 광산용의 도화선, 도폭선, 각종 뇌관류 등이 있고, 군용으로는 발사화기와 로케트 추진기관의 점화계열, 탄두/탄약의 폭발계열, 신호탄, 연막, 조명탄 등을 들 수 있다.
Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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2001.11a
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pp.61-66
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2001
가스 공정에서 취급하는 가연성물질의 연소 특성 파악은 공정의 안전 확보에 가장 중요한 문제이다. 따라서 연소특성들은 가연성물질이 공정의 취급상 부주의로 인해 누출되어 주위에 공기와 혼합되면 화재 및 폭발이 발생할 수 있는 잠재적 위험성을 평가할 수 있다. 연소특성들로는 폭발한계, 인화점, 최소자연발화점, 최소산소농도, 최소발화에너지, 연소열 등을 들 수 있다/sup 1)/.(중략)
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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1998.05a
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pp.145-152
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1998
실내에서 가스폭발시 피해를 예측하기 위해서 폭발 화염면의 전파를 수치해석을 통해 해석했다. 확산방정식에 의해 가스누출에 의한 실내의 가스확산분포를 구했으며 문헌에서 선택한 누출의 초기조건을 사용했다. 화염온도를 계산하기 위해 각 가스 혼합비에 따른 엔탈피와 화학식에 대한 reduced mechanism을 사용했으며 문헌에서 찾은 각 가스의 농도별 층류 연소속도를 혼합가스의 층류연소속도에 적용시켰다. k-$\varepsilon$ 모델에서 turbulance energy를 층류연소속도와 결합시켜 난류화염 전파속도를 모델링 했다. 화염면의 전파를 분석하기 위해 실내의 위치에는 직각, 화염면의 전파에는 원통좌표계를 사용했다. 유리창의 파손에 의한 화염전파면의 변화에 따른 압력상승 요인을 해석하였으며 창문의 크기에 따라서 점화위치에 따른 실내 압력상승의 영향이 서로 다르게 나타나는 결과를 얻었다.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.15
no.3
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pp.228-234
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2004
It was discussed about explosion danger of hydrogen gas experimentally that could be happen during the handling and using. Hydrogen concentration was varied from 10 to 60 vol% for get the explosion characteristics of hydrogen and 5 kinds of cylindrical vessel were used to find the explosion characteristics of hydrogen according to the vessel volume. Initial pressure of hydrogen-air mixture was varied from 0.6 to 2 kg/cm2. Based on the experiment, explosion pressure was most high near the 30vol% of hydrogen and explosion pressure was increased slightly according to the increase of vessel volume but explosion pressure rise rate was decreased. Explosion pressure was increased linearly proportional to the initial pressure of gas mixture.
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