• 한국가스학회지
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• 제12권2호
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• pp.69-76
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• 2008

2005년부터 최근까지 국내의 CNG버스 사고가 3건 보고되었다. 1차와 2차 사고의 원인은 용기 결함 및 관리 결함으로 밝혀졌고 3차 사고는 가스 누출에 의한 화재로 판명되었다. 3건의 사고의 근본원인을 분석하여 CNG 버스의 안전성을 확보하는 방안을 제안하였다. 또한 용기폭발의 파괴력을 이론적으로 계산하고, 피해결과 예측 프로그램(PHAST)의 결과와 비교 고찰하였다. 이론적으로는 120 l, 20MPa의 메탄용기가 폭발할 경우 최대 1.2 kg의 TNT 폭발에 해당하였으며 과압의 크기를 비교해 보면 피해결과예측 프로그램이 이론적인 계산보다 더 큰 값을 산정하는 것으로 나타났다. 그러나 실제 용기폭발의 피해는 이론적인 계산보다도 작았다. 성능기반설계 개념에 의해 설계된 CNG용기는 출고 후 성능시험이 기준대로 이루어졌는지 확인할 수 없는 단점이 있다. 용기의 인성 확보가 제대로 이루어지지 않으면 겨울철 새벽 운행시에 취성파괴에 취약할 수 있으며, 자긴 처리 압력이 적절하지 않으면 사용중 반복 충전에 의한 피로손상에 의해 균열이 발생할 가능성이 있다. 기존 사고의 CNG 저장용기의 파열에서 주는 중요한 교훈은 용기 폭발 직후에 화재로 전이되지 않았다는 점이다. 이는 천연가스의 확산이 매우 빨라 점화가 용이치 않기 때문으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권4호
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• pp.544-554
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• 1995

폴리머 수용액의 증기폭발 억제 효과에 대한 물리적 현상을 이해하기 위해 폴리에틸렌옥사이드 수용액에서의 풀비등 특성을 실험적으로 관찰하였다. 본 실험에서는 22.2mm와 9.5mm 직경의 두 구형 체를 가열하여 여러가지 농도의 3$0^{\circ}C$ 수용액에서 냉각시켰다. 그 결과, 순수한 물에서는 7$0^{\circ}C$ 이상인 최소막비등온도($\Delta$ $T_{MFB}$)가 300ppm농도의 폴리머 수용액에서 22.2mm구의 경우 15$0^{\circ}C$ 까지, 9.5mm구의 경우 35$0^{\circ}C$까지 낮아짐을 알 수 있었다. 이러한 폴리머 수용액에서 최소막비등온도가 크게 낮아지는 현상은 이 수용액에서 중기폭발이 억제되는 이유로 해석될 수 있다. 또한, 외부 압력파의 막비등에 대한 영향을 관찰한 결과, 수용액의 농도가 클수록 증기막의 안정도가 커짐을 알 수 있었다. 이러한 폴리머 수용액에서의 비등 특성과 증기폭발 억제에 대한 실험 결과들은 원자로 비상냉각수에 폴리에틸렌옥사이드와 같은 폴리머를 최소 300ppm 정도 소량 첨가하는 방법으로 중대사고시 폭발적 FCI 반응을 방지 또는 완화할 수 있음을 제시한다.다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.1-14
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• 2019

고에너지 구성 요소 시스템의 설계를 위하여 고폭화약의 폭발 반응을 엄밀하게 모사할 수 있는 실제 규모의 하이드로다이나믹 해석을 수행하였다. 폭발성능 정밀 해석 SW는 고에너지 물질의 충격 민감도를 정량화하기 위한 반응 유동 모델을 검증하고 일련의 화약 트레인을 통과하는 충격파 전달을 예측하기 위해 개발되었다. 파이로테크닉 장치는 여폭약(HNS+HMX), 격벽(STS), 수폭약(RDX), 파이로테크닉 추진제(BPN)로 구성된다. 추진제 연소로 인하여 생성된 고압의 연소 가스는 충격파와 저밀도파 간 간섭에 의해 유도된 고유의 진동 유동 특성을 파악하기 위하여 10 cc 밀폐형 챔버에 유입된다. 특정 주파수(${\omega}_c=8.3kHz$)에서의 피크 특성을 검증하기 위하여 실험 및 계산으로 측정된 압력 진동을 비교하였다. 본 연구에서는 고폭화약의 폭발반응과 추진제의 폭연반응, 비-반응 금속의 변형에 관하여 단계별 수치해석 기법들을 충격 물리 해석 SW로 구현함으로써 고에너지 물질 시스템에 대한 대규모 하이드로다이나믹 시뮬레이션을 용이하게 하였다. 개발된 고폭화약 폭발성능 정밀 해석 SW를 고에너지 구성 요소 시스템의 파이로테크닉 연소 반응 M&S에 적용하여 실험 결과와 비교함으로써 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.52-65
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• 2021

본 연구에서는 멕시코시티 외곽에 있는 프로판 저장기지인 PEMIX 터미널에서 발생한 프로판 누출에 따른 증기운 폭발을 분석하였다. 누출된 4750 kg의 프로판에 대한 TNT 등가량은 9398 kg으로 평가되었다. 폭원으로부터 40~400 (m) 떨어진 지점에서의 최대과압, 양의 압력 지속시간, 충격량과 같은 폭발변수를 TNT 등가법과 다중에너지법을 적용하여 구하였다. 폭발 변수들을 이용하여 구한 프로빗 함수를 적용하여 폐 손상, 고막 파열, 머리 충격, 전신 전위 충격으로 인한 손상 확률을 평가하였다. 고려한 모든 거리에서 다중에너지법을 이용하여 구한 최대과압이 TNT 등가법을 적용하여 구한 최대과압보다 큰 것으로 나타났으나, 200 m 이후 지점부터는 큰 차이가 없는 것으로 평가되었다. 다중에너지법에 의해 구해진 최대과압을 적용하여 구조물 손상 범위를 평가한 결과 폭원으로부터 100 m 이내에 있는 구조물의 경우 완전히 붕괴될 것으로 예측되고, 400 m 떨어진 구조물의 유리창도 거의 파손될 것으로 추정되었다. 폐 손상에 의한 사망 확률은 충격파 진행방향으로 위치하고 있는 인체의 자세에 따라 달라지는 것으로 나타났으며, 인체 주변에 반사면이 있는 경우 사망 확률이 가장 큰 것으로 평가되었다. 충격파가 폐 손상, 고막 파열, 머리 충격, 전신 전위 충격에 미치는 영향을 평가한 결과 전신 전위 충격 < 폐 손상 < 고막파열 < 머리 충격 순으로 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권6호
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• pp.78-83
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• 2016

발사체의 지상 운영과정이나 발사과정에서 일어날 수 있는 화재와 폭발사고 예방을 위해 1단 동체 내부에 형성될 수 있는 연소 환경에서 화염의 전파특성을 고찰해 보았다. 이를 위해 1단 동체 내부에 형성될 수 있는 고산소-저기압 환경을 연소챔버 내에 조성하고 고체연료를 점화시켜 화염 전파율을 측정하였다. 고체연료로는 두께가 0.18 mm인 광섬유를 사용하였다. 주어진 조건에서 산소농도가 증가함에 따라 광섬유를 따라 전파하는 화염의 속도는 급격히 증가하였지만 챔버 내의 압력이 대기압에 가까질 수록 화염의 전파속도는 감소하였다. 압력 증가에 따른 화염전파율의 감소의 원인을 파악하기 위해 대류열전달계수와 화염전파율의 압력 상관성 분석해 보았으며, 이를 통해 압력이 낮아질수록 대류 열손실이 줄어들어 화염전파율이 증가하는 것을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제19권3호
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• pp.207-214
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• 2002

인공위성 추진시스템의 액체연료(Hydrazine) 비정상유동 해석을 통해 연료공급 시스템내 유압특성이 유도된다. 정상상태 연소의 경우 연료유동량은 일정하나, 추력기밸브가 갑자기 닫히면 배관내 압력은 초기 탱크압력보다 높아진다. 결국 배관내 유압은 비정상상태가 되며, 유압 및 유량은 맥동현상을 보인다. 만약 상승압력이 너무 크게 되면, 추진제(연료)가 폭발분해를 일으키며, 추력기밸브 기능에 손상을 입힐 수 있고, 하이드라진 연료의 초음속 연소현상이 발생할 가능성이 있다. 또한 반사된 충격파로 인해 압력변환기의 감도저하 및 오작동을 유발하기도 한다. 위성의 추진시스템 설계시 비정상연료의 해석이 선행되어야 하며, 본 논문에서는 여러 설계인자에 대한 연료배관내 유압특성을 MOC 유동해석을 통해 제시하였다.

• 원자력산업
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• 제20권6호통권208호
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• pp.31-44
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• 2000

본 연구에서 액체금속로의 노심용융(core meltdown)으로 인한 초 즉발 임계(super-prompt critical)의 출력 폭주 사고시, 노심의 반응도 및 열수력 특성 변화와 에너지 방출량등을 계산하기 위하여, Bethe-Tait 방버론을 수정, 보완한 분석 모델이 개발되었다. 주요 보완 내용으로서는, 금속 연료 노심의 단상 액체 영역에서의 선형의(Linear) threshold 형태의 상태 방정식뿐만 아니라 포화 증기(saturated fuel vapor) 영역에서의 상태 방정식이 개발되었고, 이에 따른 노심 붕괴 반응도(disassembly reactivity)의 분석 모델이 개발되었다. 또한 도플러 반응도 효과를 고려하기 위한 분석모델도 아울러 개발되었다. 상기 보완 모델을 실행할 수 있는 수치 해석 프로그램이 개발되었고, 이를 활용하여 KALIMER에서 HCDA가 발생하였을 경우 노심에서의 에너지 방출량 계산이 수행되었다. 분석결과 도플러 효과와 포화 증기 영역에서의 압력 증가 및 노심팽창의 중요성이 확인되었다. 도플러 효과가 고려되지 않을 경우 HCDA는 분석된 모든 반응도 삽입률에 대하여 폭발적인 에너지 방출과 함께 사고가 종결되는 것으로 평가되었다. 그러나 도플러 상수가 최적 평가치인 -0.002인 경우 50$/s이하의 반응도 삽입률에서는 노심은 비등점(0.8KJ/g)에 도달치 않았으며, 설계 기준 사고인 100$/s의 경우에도 노심은 포화 증기 영역에 머물고 압력이 급격히 증가하는 단상(single phase)액체 영역의 threshold 값에 미치지 않기 때문에 사고는 핵연료 증기(vapor)의 점진적인 분산과 함께 종결되는 것으로 분석되며, 총 에너지 발생량은 약 1,800MJ로서 기계적 손상 에너지로 전환되는 분율을 고려할 때 KALIMER 원자로 용기의 구조 설계 기준치에 비해 상당한 여유도를 갖는 것으로 평가되었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제27권1호
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• pp.1-6
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• 2009

취수정 내의 스트레이너는 수중의 이물질, 토사 등에 의해 폐쇄되어 투수율이 떨어지게 된다. 본 연구에서는 도폭선의 폭발압력을 이용하여 스트레이너를 재생하는 방법을 제시하고 적용 가능성을 검토하였다. 물이 채워진 수조 내에서 도폭선 발파를 시행하여 스트레이너에 손상을 주지 않는 범위의 압력을 산정하였다. 실험결과 $3,000\;kg/cm^2$ 정도의 충격압이 직경 12 cm인 스트레이너를 손상하지 않고 재생하기에 적절한 것으로 판단되었다. 스트레이너에 부착시킨 모르타르는 거의 완전하게 탈락되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.95-98
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• 2004

본 논문은 기존 폭발볼트의 기능을 그대로 유지하면서 분리시 발생되는 파편 및 충격파의 악작용을 완벽히 제거할 수 있는 GES 볼트의 분리거동에 관한 연구이다. GES 볼트는 압력카트리지의 압력을 이용하여 분리가 이루어지게 개발된 파이로 장치이다. 볼트 설계 시 고려된 설계인자의 최적화는 볼트의 분리거동을 해석함으로써 달성할 수 있었다. 또한 볼트 설계인자의 최적화 방법을 제시함으로써 향후 볼트와 같은 파이로 부품 설계에 기준을 제시하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.25-40
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• 2004

밀장전한 암반발파공에서 화약폭발로 전파되는 초음속 충격파는 암반중에 전파되면서 차자로 저음속 충격파, 소성파, 탄성파로 변화된다. 이 연구는 발파압력파의 최대압력 도달시간 산정에 중점을 두었고 연계된 논문 I (the companion paper)에서는 최대 발파업력 산정에 중점을 두었다. 이 연구에서 최대압력 도달시간을 화약밀도, 단열지수, 폭광파속도, 감쇠지수, 동적항복강도, 소성파속도, 암반밀도, 탄성파속도, Hugoniot 상수의 함수식으로 유도하였다 최대합력 도달시간에 대한 매개변수분석 결과 암반특성치가 화약특성치보다 더 크게 영향을 미쳤다. 최대압력 도달시간의 확률분포는 화약과 암반 특성치의 확률분포로부터 Rosenblueth 확률모델로 조합하여 산출되었다. 화약과 암반특성의 불확정성이 발파진동의 불확정성에 미치는 영향을 수치해석으로 분석하였다. 불확정성 분석결괴 화약특성보다 암반특성의 불확정성이 발파진동에 더 크게 영향을 미쳤다. 수치해석 분석결괴 최대 발파양력과 최대양력 도달시간의 바인 하중재하율이 발파진동에 큰 영향을 미쳤다. 또한 화약특성보다 암반특성이 하중재하율에 더 크게 영향을 미쳤다.