• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권12호
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• pp.1835-1843
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• 2003

This paper introduces the development of the caliper system for a geometry PIG (Pipeline Inspection Gauge). The objective of the caliper system is to detect and measure dents, wrinkles, and ovalities affect the pipe structural integrity. The developed caliper system consists of a finger arm, an anisotropic permanent magnet, a back yoke, pins, pinholes and a linear hall effect sensor. The angle displacement of the finger arm is measured by the change of the magnetic field in sensing module. Therefore the sensitivity of the caliper system mainly depends on the magnitude of the magnetic field inside the sensing module. In this research, the ring shaped anisotropic permanent magnet and linear hall effect sensors were used to produce and measure the magnetic field. The structure of the permanent magnet, the back yoke and pinhole positions were optimized that the magnitude of the magnetic field range between a high of 0.1020 Tesla and a low of zero by using three dimensional nonlinear finite element methods. A simulator was fabricated to prove the effectiveness of the developed caliper system and the computational scheme using the finite element method. The experimental results show that the developed caliper system is quite efficient for the geometry PIG with good performance.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권9호
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• pp.867-873
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• 2010

수냉각 발전기 고정자 권선에서의 냉각수 누수 및 흡습에 의한 절연파괴 손상사례가 국내 및 국외에서 자주 발생되고 있다. 이러한 사고는 막대한 경제적 피해뿐만 아니라 전력의 안정적 공급 측면에서 매우 심각한 계통 사고로 연결될 수 있다. 특히 국내 발전기는 15년 이상 운전되어 열화가 진행된 발전기가 50% 이상이며, 계획예방정비 기간 중에 권선에서의 누설 및 흡습 권선이 종종 발견되고 있다. 기존에는 누수 시험 전 과정인 권선 건조 과정을 무시한 채 누수 시험 결과만으로 권선 누설 여부를 진단하였으나 본 논문에서는 누수 시험을 위한 준비 단계인 진공 건조 시의 권선 내부의 진공도 패턴 분석을 통해 권선 누설 및 흡습 여부를 예측진단할 수 있는 방법을 실험적으로 증명하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권2호
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• pp.147-153
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• 2013

최근 가압경수로형 원전의 가압기 노즐과 안전단 사이의 이종용접부에서 일차수응력부식균열에 대한 건전성 확보가 중요한 관심사항으로 대두되고 있다. 가압기 노즐은 SA508 Gr.3 저합금강이며 안전단은 F316L 스테인리스강으로, 이들 두 재료 사이에 용접재로는 Alloy 82/182가 사용되었다. 재료 결함에 대한 건전성 평가를 위해서는 재료의 기계적 물성치, 특히 인장물성과 파괴물성이 확보되어야 한다. 그러나, 일반적인 재료 규격과 시험성적서에서는 상온의 인장물성이 제공되지만 고온의 인장물성과 파괴인성이 제공되지 않는다. 따라서, 본 논문에서는 상온과 원전 운전온도에서 SA508 Gr.3과 F316L 스테인리스강에 대한 인장시험과 J-R 파괴인성시험을 수행하고 그 결과를 수록하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.769-774
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• 2013

가스터빈엔진의 핵심 부품인 디스크와 블레이드는 고효율, 수명주기 동안의 운용비 최소화 등의 요구조건으로 고온의 터빈입구 온도, 고압축비, 고속 환경에서 지속적으로 운용된다. 이러한 가혹한 환경에서의 구조 안전성을 평가하기 위해서는 재료 모델링과 유한요소해석 기법 등이 필수적이며 더 나아가 형상최적화가 반드시 요구된다. 본 연구에서는 터빈 디스크의 구조 건전성을 평가하기 위해 2 차원 축 대칭 및 섹터 모델을 생성하고, 열-구조 연성해석과 접촉 해석을 포함한 유한요소 해석을 수행하고자 한다. 이를 근거로 터빈 디스크에서 구조적으로 취약한 2 개의 영역인 디스크 보어와 디스크와 블레이드의 연결 부위인 도브테일에 대해 형상변수 고찰을 하고자 한다. 최종적으로 형상변수 결과를 기초로 한 개선된 디스크 형상을 제안함과 동시에 좀 더 정교한 형상최적화가 필요함을 확인한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권9호
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• pp.2894-2900
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• 1996

The stream generator tubes represent an integral part of a major barrier against the fission product release to the environment. So, the rupture of these tubes could permit flow of reactor coolant into the secondary system and injure the safety of reactor coolant system. Therefore, if the crack was detected during In-Service Inspection of tubes the cracked tube should be evaluated by the pulgging criteria and plugged or not. In this study, the fracture mechanics evaluation is carried out on the thru-wall axial crack due to Primary Water Stress Corrosion Cracking in the roll transition aone of steam generator tube to help the assurence the integrity of tubes and estabilish the plugging criteria. Due to the Inconel which is used as tube material is more ductile than others, the plastic instability repture theory was used to calculate the critical and allowable crack length. Based on Leak Before Break concept the leak rate for the critical crack length and the allowable leak rate are compared and the safety of tubes was given.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1293-1298
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• 2010

본 연구에서는 인공감육엘보에 대해 내압 및 굽힘의 복합하중을 작용시킨 실 배관 실증실험으로부터 생성한 회전각 대비 모멘트 곡선으로부터 감육결함 엘보에서 소성변형이 시작되는 1 배탄성구배법에 기초한 OES 탄성하중과 2 배탄성구배법에 기초한 TES 소성하중의 거동 및 상관관계를 살펴보았다. ASME 에서도 제시하고 있는 TES 소성하중은 균열손상에 따른 배관계통 구조 건전성 상실을 배제하면서도 지속사용을 허용할 수 있는 대체 관리 기준으로서 적합한 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권7호
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• pp.679-683
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• 2016

대형 석탄 화력발전소의 보일러는 안정적인 전력량 수급을 위하여, 계속적인 운전 혹은 기동 정지가 반복하면서 운전 되는 등 매우 열악한 상태에서 운전되고 있기 때문에 신뢰성을 유지하기 위한 주기적 점검과 정비는 필수적이다. 정비를 위한 기존의 비계시스템은 모든 하중이 하부로 집중되어 일부 부재에 문제 발생시 연쇄적으로 비계 시스템이 붕괴되는 문제점이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 새로운 노내비계를 개발하여 상부에서 하중을 분산시키고, 일부 부재에 문제가 발생하더라도 연쇄 붕괴의 위험을 최소화하였다. 또한, 보일러 튜브의 구조로 인하여 직접적인 설치가 어려운 경우 노내비계의 설치를 위한 인양시스템을 개발하여 노내비계의 구조적인 안정성을 향상시키고 비계 작업자의 안전성을 확보하여 발전설비의 건전성을 확보할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권7호
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• pp.653-658
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• 2016

가스터빈엔진의 고온 부품은 초내열 합금 재료를 이용하며, 냉각설계 적용으로 형상이 복잡하여 정밀 주조 과정을 거치게 된다. 터빈 부품에 주로 적용이 되는 일방향 응고 및 단결정 재료는 제조 과정에서 결정립 성장 방향이 설계와 다르게 섭동을 가지게 되며, 이는 각 방향에 대한 재료 상수의 섭동을 유발하여 응력 분포의 변화와 함께 피로 수명에 큰 산포를 야기하게 된다. 본 연구에서는 일방향 응고 재료 노즐에 대하여 결정립 성장 방향의 섭동에 대한 구조 건전성의 영향을 저주기 피로 수명을 통해 확인하여, 향후 제작 허용값에 대한 제안 및 좀 더 정교한 통계적 접근이 필요함을 확인하고자 한다. 이를 위해 복합 열전달 해석을 통해 금속 온도 분포를 계산하고 이를 근거로 구조 해석 및 저주기 피로 수명을 계산하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.379-384
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• 2014

가스터빈엔진의 가장 핵심 부품인 디스크와 블레이드는 고온, 고압축비, 고속 회전이라는 가혹한 환경에서 지속적으로 운용된다. 이러한 가혹한 환경과 디스크와 블레이드가 가지는 큰 회전 에너지로 인해 디스크 및 블레이드에 의해 유발되는 파손은 항공기 손상 혹은 탑승자의 피해로 이어지는 재해적 고장 혹은 한계 고장으로 이어진다. 그러므로 디스크와 블레이드의 구조적 건전성의 마진을 충분히 확보하기 위해서 본 연구에서는 디스크의 취약 부위인 도브테일의 형상을 최적화하고, 그 해의 강건성을 확인하기 위해 치수 공차와 피로 수명의 산포와 같은 불확실성에 대하여 신뢰도 해석을 수행하고자 한다. 이 결과를 통해 결정론적 방법인 최적설계의 필요성과 함께 한계를 확인하고, 향후 신뢰도 기반 최적설계의 필요성을 인지하고자 한다. 이를 위해 비선형 열-구조 연성해석과 접촉 해석을 포함한 유한요소해석을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.355-361
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• 2014

신규 원전에서 추진중인 외벽침수냉각 방식의 적용이 실패할 경우 노심용융물과 원자로공동 내유체의 상호작용으로 인해 증기폭발이 발생하며, 이는 격납건물 및 관통부 배관을 포함한 각 구조물의 건전성을 위협할 수 있다. 본 논문에서는 선행연구 분석결과를 토대로 증기폭발 현상을 모사할 수 있는 개선된 해석기법을 도출하고 알루미나 실험 모사를 통해 타당성을 확인하였다. 또한 동일한 기법을 원자로공동 해석에 적용하여 가상 파손위치에 따른 증기폭발 압력이력을 예측하였으며, 측면파손에 의한 최대압력 값이 하부파손에 의한 것보다 최대 70% 정도 높음을 보였다.