• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.499-505
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• 2017

본 연구에서는 선형탄성 유한요소해석 방법과 $m_{\alpha}-tangent$ 방법으로 한계하중을 계산하고 이를 기존의 연구들에 의해 제시된 한계하중 식들과 비교하였다. 해석의 대상은 배관계의 대표 형상인 곡관과분기관을 선정하였다. 곡관과 분기관의 형상 변수를 다양하게 바꿔가면서 $m_{\alpha}-tangent$ 방법의 적용가능성을 살펴보았다. 하중은 내압하중과 면내굽힘하중을 각각 고려하였으며 곡관의 경우에는 기존의 한계하중식과 $m_{\alpha}-tangent$방법이 비교적 잘 일치함을 확인하였다. 하지만 분기관의 경우 형상의 특수성으로 인해 뚜렷한 경향 없이 기존의 한계하중 식과 $m_{\alpha}-tangent$ 방법이 일치하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이는 $m_{\alpha}-tangent$ 방법이 불연속부의 응력집중현상에 의해 왜곡된 결과를 갖기 때문으로 보인다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.169-176
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• 2020

There is a growing interest in hydrogen energy utilization since an alternative energy development has been demanded due to the depletion of fossil fuels. Hydrogen is produced by the reforming reaction of natural gas and biogas, and the electrolysis of water. An solid oxide electrolyte cell (SOEC) is reversible system that generates hydrogen by electrolyzing the superheated steam or producing the electricity from a fuel cell by hydrogen. If the water can be converted into steam by waste heat from other processes it is more efficient for high-temperature electrolysis to convert steam directly. The reasons are based upon the more favorable thermodynamic and electrochemical kinetic conditions for the reaction. In the present study, steam at over 180℃ and 3.4 bars generated from a boiler were converted into superheated steam at over 700℃ and 3 bars using a cylindrical steam superheater as well as the waste heat of the exhaust gas at 900℃ from a solid refuse fuel combustor. Superheated steam at over 700℃ was then supplied to a high-temperature SOEC to increase the hydrogen production efficiency of water electrolysis. Computational fluid dynamics (CFD) analysis was conducted on the effects of the number of 90° elbow connector for piping, insulation types and insulation layers of pipe on the exit temperature using a commercial Fluent simulator. For two pre-heater injection method of steam inlet and ceramic wool insulation of 100 mm thickness, the highest inlet temperature of SOEC was 744℃ at 5.9 bar.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권8호
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• pp.703-709
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• 2017

본 논문에서는 재분배된 크리프 응력을 근사적으로 접근하기 위해 크리프 해석에 비해 비교적 간단한 탄성 및 탄성-소성 해석법을 사용하여 그 결과와 비교하였다. 탄성해석 결과를 이용하여 $M_{\alpha}-tangent$ method의 Primary Stress와 ASME 코드의 $P_L+P_b/K_t$를 구하였고 탄성-소성 해석 결과를 이용하여 R5 코드의 ${\sigma}^R_{ref}$ 를 구하였다. 용접 형상이 있는 십자 모양의 판 형상에 굽힘 하중, 단축인장 및 이축인장이 작용하는 경우와 r/t가 5, 20인 곡관에 굽힘 하중 및 내압이 작용하는 경우 등 여러 형상에 대한 해석을 수행하였다. 요소 민감도 확인을 위해서는 판 형상에 굽힘 하중이 가해 지는 경우 여러 요소 크기에 대한 해석을 수행하였다. 간략 해석 결과는 크리프 응력과 큰 차이를 보이지 않았지만, $M_{\alpha}-tangent$ method의 경우 요소 크기에 민감하고 ASME코드와 R5코드의 결과는 요소 크기에 민감하지 않았다.

• 한국물환경학회지
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• 제18권3호
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• pp.303-312
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• 2002

본 연구에서는 기존 배관설비 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있는 Polly-Pigs를 이용한 건물내 급수관의 스케일을 제거하기 위한 공법을 개발하여 이를 평가하였다. 15mm 노후관의 세관실험결과, KDP series에 의해서 직관부 또는 곡관부의 통수능은 3.5~15.4%까지 증가되는 것으로 나타났으며, 육안분석결과 대부분 제거가 이루어진 부분은 적색 스케일($Fe_2O_3{\cdot}3H_2O$)이었으며, 흑색 스케일($Fe_2O_4{\cdot}nH_2O$)의 제거에는 한계가 있는 것으로 나타났다. 그러나 KDP series의 겉표면에서 Fine sand를 coating한 KDPS series에 의해서는 sand의 효과로 노후관의 통수능이 13.0~17.9%까지 증가되어 통수능이 95.9~99.5%까지 높게 회복되는 것으로 나타났으며, 대부분의 흑색 스케일도 크게 제거되는 것으로 나타났다. 또한 Cleaning v/v의 나선형 가이드 베인(Helical guide vane)과 Pigs의 회전날개(Rotating wing)의 영향으로 주행시 Pigs의 회전력은 크게 향상되어 16배이상 회전수가 증가하는 것으로 나타났다. 이로 인해 100mm 급수관의 세관에서는 통수능이 90%인 노후관이 세관 후 통수능이 완전히 회복되는 것으로 나타났다. 또한 15mm 급수관에 비하여 매우 낮은 압력하에서도 세관효과가 높은 것으로 나타나 관경이 클수록 세관에 필요한 세관압력은 크게 감소되며, 세관효과는 증가되는 것으로 나타났다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권2호
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• pp.191-198
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• 2008

유체가속부식에 의한 탄소강 배관의 감육은 원자력 발전소 저탄소강 배관의 주요 경년열화 현상으로서, 예상치 못한 배관의 파단을 야기해 발전소의 성능 및 안전을 저해할 수 있다. 최근, 등전위 교번식 직류 전위차법(ES-DCPD, equipotential switching direct current potential drop)을 이용한 배관 감육의 정밀 감시기법이 본 연구자들에 의하여 개발되었다. ES-DCPD 방법은 넓은 배관 영역을 빠르게 검사할 수 있는 방법으로, 넓은 영역의 직관부 감육을 빠르게 검사하는 광역감시법(WiRN, wide range monitoring)과 엘보우 등 곡관부의 감육이 활발한 컴포넌트의 국부적 감육을 비교적 넓은 범위에서 빠르게 스캔하는 협역감시법(NaRM, narrow range monitoring)으로 사용이 가능하다. 광역감시와 협역감시 기법은 초음파검사의 위치 선정파 초음파검사의 검사 누락부에 대한 신뢰성을 개선할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 ES-DCPD를 바탕으로 한 새로운 감육 진단 기술을 실험실 환경에서 장기 검증 시험을 수행하여 신호 정밀도를 분석하였고, 결과의 현장 적용성을 논의하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.118-124
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• 2017

본 연구에서는 상용코드인 Fluent(v.17.1)을 사용하여 수치해석을 진행하였으며, 지하복합발전 플랜트의 형상을 단순화하여 파공 크기 및 파공 위치에 따른 가스 누출에 관한 해석을 진행하였다. 누출 가스는 메탄으로 설정하였다. 파공 크기는 10 mm, 20 mm로 설정하였으며, 파공 위치는 파이프 엘보우 부근, 가스터빈 부근에서 가스가 누출될 경우로 가정하여, 총 4가지 Case에 대해 비교 및 분석을 진행하였다. 가스 누출을 분석하기 위해 연소 하한계의 개념을 바탕으로 누출 거리를 정의하여 종 방향, 횡 방향으로의 거리를 추정하여 정량적으로 분석하였다. 결과적으로 동일 위치에서 파공 크기에 따라 누출거리가 최대 52.3 %의 차이를 보이며 종 방향의 누출 거리가 달라지는 것을 알 수 있었다. 그리고 동일 파공 크기일 때, 파공 위치에 따라 최대 34.8 %의 차이를 보이며 가스의 확산 경향이 달라지게 된다. 공기보다 가벼워 부력의 영향으로 상승하던 가스가 장애물로 인해 수평방향으로 확산이 제한되어 장애물이 없는 경우보다 재순환이 빨라지게 된다. 따라서 종 방향 누출거리와 횡 방향 누출거리가 파공 크기 및 파공 위치에 따라 다른 성장 거동을 보인다. 이와 같은 결과는 지하 복합발전 플랜트와 같은 밀폐공간에서 가스 센서의 위치 및 개수를 최적화 하는데 유용한 데이터가 될 것으로 보인다.