• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권1호
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• pp.16-25
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• 2016

In severe loss of coolant accidents (LOCA), similar to those experienced at Fukushima Daiichi and Three Mile Island Unit 1, the zirconiumalloy fuel claddingmaterials are rapidlyheateddue to nuclear decay heating and rapid exothermic oxidation of zirconium with steam. This heating causes the cladding to rapidly react with steam, lose strength, burst or collapse, and generate large quantities of hydrogen gas. Although maintaining core cooling remains the highest priority in accident management, an accident tolerant fuel (ATF) design may extend coping and recovery time for operators to restore emergency power, and cooling, and achieve safe shutdown. An ATF is required to possess high resistance to steam oxidation to reduce hydrogen generation and sufficient mechanical strength to maintain fuel rod integrity and core coolability. The initiative undertaken by Electric Power Research Institute (EPRI) is to demonstrate the feasibility of developing an ATF cladding with capability to maintain its integrity in $1,200-1,500^{\circ}C$ steam for at least 24 hours. This ATF cladding utilizes thin-walled Mo-alloys coated with oxidation-resistant surface layers. The basic design consists of a thin-walled Mo alloy structural tube with a metallurgically bonded, oxidation-resistant outer layer. Two options are being investigated: a commercially available iron, chromium, and aluminum alloy with excellent high temperature oxidation resistance, and a Zr alloy with demonstratedcorrosionresistance.Asthese composite claddings will incorporate either no Zr, or thin Zr outer layers, hydrogen generation under severe LOCA conditions will be greatly reduced. Key technical challenges and uncertainties specific to Moalloy fuel cladding include: economic core design, industrial scale fabricability, radiation embrittlement, and corrosion and oxidation resistance during normal operation, transients, and severe accidents. Progress in each aspect has been made and key results are discussed in this document. In addition to assisting plants in meeting Light Water Reactor (LWR) challenges, accident-tolerant Mo-based cladding technologies are expected to be applicable for use in high-temperature helium and molten salt reactor designs, as well as nonnuclear high temperature applications.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.338-343
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• 2017

본 논문은 이산화탄소 배출저감 및 산업폐기물을 재활용하기 위한 일환으로 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 사용하였다. 고로슬래그 미분말은 선철의 제련 시 부산물로서 발생하는 고온 용융상태의 고로슬래그를 물로 급냉 시켜 유리화한 것으로 반응성이 높아 시멘트 및 콘크리트용 혼화재료로 다양하게 사용되고 있다. 고로슬래그 미분말을 치환한 콘크리트는 수화발열속도 저감, 온도상승 억제, 장기강도 향상, 수밀성 증대에 의한 내구성 향상 및 염화물 이온 침투억제에 의한 철근의 발청 억제 등의 다양한 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 재령 초기 낮은 압축강도로 인해 사용량이 적은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 고로슬래그 미분말을 치환할 경우 낮은 압축강도를 보완하기 위해 증기양생이 초기 강도 발현에 미치는 영향을 평가하였고, 압축강도, SEM, EDS, XRD와의 관계를 분석하여 콘크리트의 압축강도 발현특성을 검토하였다. 그 결과 고로슬래그 미분말을 30% 치환한 콘크리트가 가장 우수하였으며, 이는 증기양생에 의해 고로슬래그 미분말의 피막을 파괴하여 ettringite 및 C-S-H겔 등의 수화물을 생성함으로 압축강도에 영향을 마친 것으로 판단된다.

• Steel and Composite Structures
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• 제33권1호
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• pp.37-66
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• 2019

In cold-formed steel structures, such as trusses, wall frames and portal frames, the use of back-to-back built-up cold-formed stainless-steel lipped channels as compression members are becoming increasingly popular. The advantages of using stainless-steel as structural members are corrosion resistance and durability, compared with carbon steel. The AISI/ASCE Standard, SEI/ASCE-8-02 and AS/NZS do not include the design of stainless-steel built-up channels and very few experimental tests or finite element analyses have been reported in the literature for such back-to back cold-formed stainless-steel channels. Current guidance by the American Iron and Steel Institute (AISI) and the Australian and New Zealand (gAS/NZS) standards for built-up carbon steel sections only describe a modified slenderness approach, to consider the spacing of the intermediate fasteners. Thus, this paper presents a numerical investigation on the behavior of back-to-back cold-formed stainless-steel built-up lipped channels. Three different grades of stainless steel i.e., duplex EN1.4462, ferritic EN1.4003 and austenitic EN1.4404 have been considered. Effect of screw spacing on the axial strength of such built-up channels was investigated. As expected, most of the short and intermediate columns failed by either local-global or local-distortional buckling interactions, whereas the long columns, failed by global buckling. All three grades of stainless-steel stub columns failed by local buckling. A comprehensive parametric study was then carried out covering a wide range of slenderness and different cross-sectional geometries to assess the performance of the current design guidelines by AISI and AS/NZS. In total, 647 finite element models were analyzed. From the results of the parametric study, it was found that the AISI & AS/NZS are conservative by around 10 to 20% for cold-formed stainless-steel built-up lipped channels failed through overall buckling, irrespective of the stainless-steel grades. However, the AISI and AS/NZS can be un-conservative by around 6% for all three grades of stainless-steel built-up channels, which failed by local buckling.

• 한국분말재료학회지
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• 제26권3호
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• pp.201-207
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• 2019

Tungsten heavy alloys (W-Ni-Fe) play an important role in various industries because of their excellent mechanical properties, such as the excellent hardness of tungsten, low thermal expansion, corrosion resistance of nickel, and ductility of iron. In tungsten heavy alloys, tungsten nanoparticles allow the relatively low-temperature molding of high-melting-point tungsten and can improve densification. In this study, to improve the densification of tungsten heavy alloy, nanoparticles are manufactured by ultrasonic milling of metal oxide. The physical properties of the metal oxide and the solvent viscosity are selected as the main parameters. When the density is low and the Mohs hardness is high, the particle size distribution is relatively high. When the density is high and the Mohs hardness is low, the particle size distribution is relatively low. Additionally, the average particle size tends to decrease with increasing viscosity. Metal oxides prepared by ultrasonic milling in high-viscosity solvent show an average particle size of less than 300 nm based on the dynamic light scattering and scanning electron microscopy analysis. The effects of the physical properties of the metal oxide and the solvent viscosity on the pulverization are analyzed experimentally.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권6호
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• pp.483-490
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• 2021

A new Fe-Cr-Mo-B-C amorphous alloy is designed, which offers high mechanical strength, corrosion resistance as well as high glass-forming ability and its gas-atomized amorphous powder is deposited on an ASTM A213-T91 steel substrate using the high-velocity oxygen fuel (HVOF) process. The hybrid coating layer, consisting of nanocrystalline and amorphous phases, exhibits strong bonding features with the substrate, without revealing significant pore formation. By the coating process, it is possible to obtain a dense structure in which pores are hardly observed not only inside the coating layer but also at the interface between the coating layer and the substrate. The coating layer exhibits good adhesive strength as well as good wear resistance, making it suitable for coating layers for biomass applications.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권2호
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• pp.276-285
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• 2012

본 연구목적은 열간압연용 런-아웃 테이블 롤러 표면의 기계적 성질을 개선하기 위해 다공질 자용성 합금으로 피복하는 방법을 개발하는 것이다. 열간압연에서 런-아웃 테이블의 롤러 내구성을 높이기 위해서는 고온에서 롤러표면의 경도를 높게 유지해야 하고, 내마모성, 내식성, 내열성, 내소부성 및 내응착성의 향상을 유지하여야 한다. 또한, 고온의 열연 강판을 안정적으로 이송할 수 있도록 하기 위해서는 롤러표면에 적절한 마찰계수를 유지하도록 하여야 하고, 롤러와 강판 사이에 미끄럼 발생이 없어야 한다. 본 연구에서는 자용성 합금에 텅스텐카바이드를 첨가시켜 서메트화하여 롤러의 내마모성을 증대시켰고, 미세 철분말을 롤러표면에 피복하여 다공질을 만들어 마찰계수를 높이고 붙잡음성을 향상시켰다. 그 결과, Ni-Cr 피복 롤러에 비하여 다공질 자용성 합금 피복 롤러는 피복층에 철분이 5 ~ 10 wt%로 많이 함유되어 재용융 공정에서 전기로로 가열하여 일부분만 합금화되고 나머지는 산화 및 용해에 의해 탈락되어 다공질로 나타나 강판과의 붙잡음성을 향상시켰다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권3호
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• pp.229-238
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• 2007

본 논문에서는 고준위폐기물 처분용기를 지하 심지층에 처분하기 위하여 요구되는 구조설계 요구조건과 구조안전성 평가 기준을 도출하였다. 고준위폐기물은 높은 열과 많은 방사능을 방출하기 때문에 고준위폐기물을 넣어 보관하는 처분용기는 그 취급에 많은 주의가 요구된다. 이를 위하여 고준위폐기물 처분용기는 장기간(보통 10,000년 동안) 안전한 장소에 보관되어야 한다. 보통 이 보관 장소는 지하 500m에 위치한다. 지하 깊은 화강암에 고준위폐기물을 보관하도록 설계되는 처분용기는 내부주철삽입물과 이를 감싸고 있는 부식에 강한 와곽쉘, 위 덮개와 아래 덮개로 구성되는 구조로 되어 있으며 지하수압과 벤토나이트 버퍼의 팽윤압을 받는다. 따라서 고준위폐기물 처분용기는 심지층에 보관 시 이들 외력들을 견디도록 설계되어야 한다. 만약에 발생 가능한 모든 하중조합을 고려한 처분용기 설계가 되지 않으면 심지층에 위험한 고준위폐기물 처분 시에 처분용기에 소성변형이나 크랙 또 좌굴같은 구조적 결함이 발생할 수 있다. 따라서 심지층에 처분용기를 처분 시에 처분용기에 발생하는 구조적 문제들이 발생하지 않게 하기 위하여 여러 가지 구조해석이 수행되어야 한다. 이러한 구조해석 수행에 앞서 처분용기 설계 타당성을 평가하기 위한 기준이 필요하다. 또한 평가기준에 영향을 미치는 설계요구조건(설계변수)이 명확히 검토되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 처분용기의 구조설계 요구조건(설계변수)과 구조 안전성 평가기준을 도출하고자 한다.

• 보존과학회지
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• 제31권4호
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• pp.361-372
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• 2015

항균 방충제가 은(Ag), 구리(Cu), 납(Pb), 철(Fe) 등의 재질로 구성된 문화재에 미치는 영향을 알아보고자 Oddy test를 실시하였다. 금속시편으로는 은(99.9%), 구리(99.9%), 납(99.9%), 철(99.5%)을 사용하였다. 항균 방충제를 60ml 제조 시 주요성분인 B77 Essential oil mixture에 대하여 표준물질 농도인 17.5%를 기준으로 ${\pm}1{\sim}2%$의 농도로 제조하였으며, 저농도의 B77 Essential oil mixture에 항균성분인 BS-2와 BS-3를 각각 첨가하여 제조하였을 때 금속시편에 미치는 영향도 조사하였다. Oddy test 실험 후의 표면관찰, 중량측정, 색도측정 및 SEM-EDS분석으로 표면의 변화를 알아보았다. 실험 결과 납(Pb)시편이 가장 큰 표면변화를 보였으며, 색측계 측정결과 구리(Cu)의 색차가 가장 컸다. 또한 이 실험을 통해서 B77 Essential oil mixture의 농도 19%에서 실험 전과 후의 시편에서 변화가 가장 컸으며, B78 Essential oil mixture가 포함된 약품에서 비교적 큰 변화가 나타났다. 즉, B77 Essential oil mixture의 농도가 높을 경우에는 표면 변화가 컸으며, B77 Essential oil mixture가 저농도일 경우 B78 Essential oil mixture가 포함되어 제작된 약품에서 비교적 큰 변화를 확인할 수 있었다. 그러나 B78 Essential oil mixture를 첨가하지 않은 저농도의 B77 Essential oil mixture에서는 표면변화가 크지 않음을 확인할 수 있었다.

• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2002년도 제15회 발표논문집
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• pp.45-52
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• 2002

본 연구에서는 KaOH, $K_2CO_3$, Sodium, 그리고 1차 이온수 용액의 $Cl^-$ 이온 추출량과 부식생성물의 생성순위, 부식물 생성, 그리고 부식물 제거에 관하여 관찰하였으며 이 연구로 아래와 같은 결과를 얻었다. $Cl^-$ 이온 추출량에 대한 실험 결과 NaOH은 탈염 초기에는 Cl- 이온을 잘 추출시켰으나 탈염 횟수가 증가하면서 $Cl^-$ 이온의 추출량이 급감하였다. 또한 유물 중량 변화에도 감소폭이 가장 심하였다. $K_2CO_3$은 NaOH나 1차이온수 용액과 비교해 보면 이 방법은 탈염처리동안 $Cl^-$ 이온을 꾸준히 추출시켜 주었으며 다른 탈염용액에 비해 유물 중량변화가 거의 관찰되지 않았다. Sodium 용액은 $K_2CO_3$ 용액과 마찬가지로 탈염처리 동안 $Cl^-$ 이온을 꾸준히 추출시켰으며 다른 탈염 용액에 비해 $Cl^-$ 이온 추출량이 가장 많았다. 하지만 이 용액은 약품 내에 불순물인 $Cl^-$ 이온을 $3\~5\;ppm$을 기지고 있어 보존처리자가 탈염처리를 할 때 좀 더 신중하게 생각해야 할 것 같다. 1차 이온수 용액은 부식인자가 $Cl^-$이온을 완전하게 제거해주지는 못하였지만, pH가 $7.5\~7.9$로 다른 탈염 용액에 비해서 전위차가 낮으며, 별도로 탈알칼리 처리를 하지 않아도 되기 때문에 유물손상은 극소화할 수가 있다. 따라서 이 용액은 부식이 매우 심한 철제 유물이나 균열이 많은 주조 철편과 같은 유물을 처리할 때 적절한 용액이다. 부식생성물 관찰에서는 출토 철기 유물에 생성된 부식물은 주로 인철광$(\gamma-FeOOH)$, 침철광$(\alpha-FeOOH)$, 적금광$(\beta-FeOOH)$, 그리고 자철광$(Fe_3O_4)$이다. 인위적 부식에서는 전부 인철광의 부식물이 생성되었고 자연적 부식에서는 모두 침철광의 부식물이 생성되었다. 특히 철제 표면에 자연적으로 생성된 공식 녹을 XRD 분석한 결과 적금광으로 동정되었다. 이런 모든 시편들을 각 탈염방법에 따라 탈염처리한 후 XRD와 SEM-EDS으로 분석한 결과 인철광과 침철광은 어떠한 변화도 보이지 않았고, 다만 적금광으로 동정된 시편만이 잔존하지 않았다. 철기 제작별 $Cl^-$ 이온 추출량과 탈염효과에 대한 비교 실험은 이온 크로마토그래피 분석 결과와 마찬가지로 단조 철제유물이 주조 철제보다 $Cl^-$ 이온을 많이 가지고 있었으며, 탈염 처리 후에는 $Cl^-$ 이온은 전혀 발견되지 않았다. 이상의 결과 $K_2CO_3$와 Sodium 용액은 탈염처리에서 가장 적합한 탈염처리 용액으로 알수가 있었으며 특히 어떠한 탈염 용액으로 유물을 처리한다 해도 철제유물에 생성된 부식물은 제거되지 않는다는 것을 알게 되었다. 따라서 보존처리자는 유물 표면의 부식 상태만을 보고 처리하기 보다는 철기제작물로 고려하여 처리하는 것이 필요하다. 또한 금속에 부식을 야기시키는 $Cl^-$ 이온과 부식물을 완전하게 제거하여 탈염처리를 하는 것이 유물 부식을 최대한 지연시킬 수 있는 것이라 생각된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권1호
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• pp.73-81
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• 2020

스트론튬(⁹⁰Sr)과 니켈(⁵⁹Ni)은 처분안전성평가에서 중요하게 다루는 핵종들이다. 지하에서 방사성핵종의 이동을 저지하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있는데, 처분시스템에서 용기와 부식반응으로 생기는 광물들 중에 핵종들과 반응성이 뛰어난 광물들이 존재하는 것이 알려졌다. 이들 중에서 철-황화합광물인 맥키나와이트(FeS)를 선정하여 스트론튬, 니켈과 수착실험을 하였다. 심부지하에서 환원 알카리 환경을 고려하여, pH 8 ~ 12까지 조건에서 pH에 따른 수착영향을 살펴보았다. 실험결과, 스트론튬은 낮은 알카리영역에서 수착능이 저조하였지만, 니켈은 전 실험영역에서 높은 수착능을 보였다. 또, 두 핵종 모두 알카리 조건에서 pH가 증가할수록 수착량(K_d)이 증가하였는데, 이는 pH가 증가하면서 풍부해진 OH^-이온이 광물표면에 수소나 양이온과 결합해 탈착하면서 광물표면에 전기음성도가 증가해 양이온인 스트론튬과 니켈을 전기적 인력으로 끌어당기기 때문으로 여겨진다.