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박종범(J. B. Park) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
초고압 압력용기는 유체의 반응, 저장 또는 합성, 분리의 목적으로 사용되는 밀폐용기로 정의되며 다양한 운전 상태에 따라 내외부적으로 복합적인 다양한 하중을 받는다. 현재까지의 압력용기 200 MPa 이하의 제작기술로는 용기 실린더 벽 두께를 두껍게 하여 상당한 정도의 압력을 버틸 수 있는 용기를 제작하였지만 목표 압력인 500 MPa 정도의 초고압 압력이 용기 내부에 작용하면 실린더 소재가 갖고 있는 고유 물성치 탄성한계의 임계치인 항복응력에 가까운 응력이 발생되어 초고압처리 과정으로 가압과 감압의 반복적인 하중으로 인한 피로파괴가 발생되어 용기를 오랫동안 사용할 수가 없다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 압력용기 실린더 소재를 용기 라이너와 용기 바디로 이중구조로 하여 두 소재 조립을 열박음 공법으로 제작하여 실린더의 접촉 경계면에서 1 차 잔류 압축응력을 형성시켜 주고, 2 차적으로 고압용기의 외주연에 장력이 부가된 와이어를 여러 번 감아 적층해서 와이어와 와이어 사이에 추가 잔류압축응력을 주어 500 MPa 정도의 내부압력으로 인해 압력용기가 균열 또는 결함이 발생되지 않도록 하여 최종적으로 초고압 압력용기의 내구성 및 안정성을 확보하고자 하였다. 설계의 기초 강도 이론은 미국기계학회인 ASME 코드를 적용하였으며, 구조해석을 통해 설계에 대한 적정성을 검증하는 연구를 진행하였다.