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배승기(Seunggi Bae),조상욱(Sanguk Cho),김덕근(Deokgeun Kim) 항공우주시스템공학회 2018 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2018 No.11
최근 및 미래 항공기의 경제성과 안정성이 중요하게 대두됨으로써 기존의 취약하고 무거운 기계적 유압 시스템을 전기식 제어 시스템으로 교체하고 있다. 전기식 제어 시스템의 등장에 따라 전기식 센서(Sensor)에 대한 관심과 연구 또한 지속적으로 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 전기식 센서 중에 하나인 리졸버를 개발하기 위해 해외 선진사의 제품을 벤치마킹 하였다. 대상 제품은 권선형 리졸버를 사용하고 있었으며 회전자에는 주권선과 더불어 단락권선을 사용하고 있었다. 단락권선은 왜곡자속에 의한 출력 신호의 왜곡을 방지하는 것으로 판단되며 실제 리졸버 제작 및 실험을 통해 이를 확인하였다.
비파괴 검사 교육 및 실무 적용을 위한 원자력 발전소 자연 균열 제작
배승기(Seunggi Bae),김재성(Jaesung Kim) 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.5
국내 원자력 발전소의 노후화에 따른 안전성에 대한 걱정과 우려가 계속해서 고조되고 있으며, 이에 국내 가동 중인 원자력 발전소의 경우 10년 주기로 가동중 검사(In-service inspection)를 실시하고 있다. 구조물의 건전성 검사는 대부분 비파괴 검사(Non-destructive test)를 사용하고 있으며 그 중 초음파 탐상(Ultrasonic test)이 일반적이다. 또한 방사선 탐상(Radiography test), 자분 탐상(Magnetic test), 음향 방출 탐상(Acoustic emission test) 등이 사용되고 있다. 그러나 이러한 검사 방법은 해당 자격을 갖춘 비파괴 검사원이 수동으로 실시하고 있으며 작업 경력이나 개인 능력에 따라 많은 결과의 차이를 보인다. 그리고 비파괴 검사 교육 시 실제 결함이나 균열 시험편이 아닌 기계 가공 또는 EDM 가공된 인공 균열 시험편을 대비시험편(Reference specimen)으로 사용하고 있으며 실제 균열 시험편과 인공 균열 시험편과의 균열 폭 차이가 약 15배 이상으로 검사 결과의 신뢰를 보장할 수 없다. 그리고 현재 국내에서 대비시험편으로 사용 중인 실제 균열 시험편은 전량 수입에 의존하고 있으며 매우 높은 가격에 거래되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존 몇몇 연구기관 및 업체에서 진행해온 실제 균열 제작에 있어 원전 비파괴검사원이 직접 현장에서 사용할 수 있는 다양한 크기의 모재 및 용접부에 열피로균열(TFC, Thermal Fatigue Cracks)과 응력부식균열(SCC, Stress Corrosion Cracks)을 제작하였다. 배관의 크기는 4 ~ 12인치까지 다양한 크기에서 균열을 제작하였으며, 열피로균열은 균열 파단면의 미세 촬영을 통해 피로 균열의 흔적인 줄자국(Striation)을 관찰, 그 크기를 측정하여 주기에 따른 평균 균열 진전 속도를 확인하였다. 또한, 응력부식균열의 경우에는 합금 재료에 부식 및 인장 응력 환경을 조성하여 균열을 제작하였으며 실험 시간, 압력, 온도 등의 파라미터를 조절하여 다양한 크기의 균열을 제작하였다. 그리고 방사선 탐상과 초음파 탐상을 통해 실제 제작된 균열의 크기 및 형상을 확인하였다.
잔류응력이 배관 응력부식균열 제작에 미치는 영향에 관한 연구
배승기(Seunggi Bae),김재성(Jaeseong Kim),정상혁(Sanghyeok Jeong),이찬희(Chanhee Lee) 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11
전 세계 가동 중인 원자력발전소에서 많이 발생하는 응력부식균열은 평균적으로 가동 후 20년 이후부터 지속적으로 발생하고 있어 노후화된 원전에서는 안전사고 발생에 위협적인 존재로 인식되고 있다. 응력부식균열은 인장 잔류응력, 재료의 민감도, 수화학적 환경의 3가지 조건이 모두 형성될 경우에만 발생하는 것으로 잘 알려져 있다. 원전 구조물에서 인장 잔류응력이 가장 많이 존재하는 곳은 용접부 배관으로 용접 중 냉각에 의해 수축되는 배관 양끝단이 고정되어 있어 변형이 발생하지 않으며 이는 모두 인장 잔류응력으로 바뀌게 된다. 인장 잔류응력이 많이 존재하고 있는 용접부의 표면을 인장잔류응력이 아닌 압축잔류응력으로 바꾸는 방법으로 오버레이 용접, 레이저 피닝, 워터젯 피닝, UNSM(ultrasonic nanocrystal surface modification)처리, 고주파 피닝(high frequency peening), 진동응력완화(vibration stress relaxation), PWHT(post weld heat treatment), MSIP(mechanical stress improvement process), pipe lock, IHSI(induction heating stress improvement), 정수압 실험(hydro-static proof test), LPB(low plasticity burning) 등의 다양한 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 이러한 연구들은 실제 배관재 용접부에서 응력부식균열 발생 경향을 실험적으로 확인한 연구보다는 대부분 해석적, 간접적인 방법을 적용하여 진행되었다. 이에 본 연구에서는 6인치 STS 304 배관 용접부와 용접부 표면에 초음파 피닝을 적용한 시험편에 직접 관통 응력부식균열을 제작하여 그 특성을 확인하였다. 배관 용접부 표면의 잔류응력을 확인하기 위해 hole drilling 기법을 적용하였으며, 재료적인 특성 변화를 검토하기 위해 표면 및 두께 방향으로 OM과 SEM 촬영을 진행하였다.