[논문자료] 탄성파를 이용한 압력 용기 구조물의 건전성 평가 기법에 관한 고찰

출처: 픽사베이

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압력 용기 구조물은 저장 용기에서부터 에너지 발전, 정유, 화학 시설에 전반적인 영역에 걸쳐 다양하게 적용되고 있다. 이러한 용기는 높은 내부 압력을 견디고 유독성 물질 및 인화성 물질을 더 효율적으로 취급하고 저장하기 위하여 산업계 전반부에 널리 쓰이고 있다. 미시적 관점에서 살펴보면 내부 고압을 견디기 위한 내압형 용기를 비롯하여 산업 전반적으로는 온도 및 압력 조건으로 인하여 쉬이 누출될 수 있는 유체 또는 고압의(0,2 Mpa이상) 상태에서 저장되어야 하는 재료를 저장할 수 있는 용기를 의미한다.

 

이러한 용기는 내열‧내식‧내압 등의 적합한 운전 조건에 따라 선정하게 되며 이를 충분히 감안한 재질 및 설계 변수들에 의해 제작된다. 특히 압력 용기는 내부의 고압 상태를 견뎌낼 수 있는 조건 뿐 아니라 외부에 의한 지진 및 기상 조건에 충분히 견딜 수 있어야 한다. 또한, 산업 시설 운전 시 발생하는 진동, 하중, 외력 조건을 충분히 고려하여 설계되어야 한다.

논문 출처: http://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc7cdb09&control_no=a200d2b8d911e9e2ffe0bdc3ef48d419&outLink=K

 

본 논문은 주로 silo와 CLP를 대상으로 하여 연구가 시행되었으며 이는 대형 사고가 발생할 수 있는 고위험 구조물이긴 하나, 초고압 조건하에 운용되는 시설물은 아니다.

향 후, 초고압의 상태 및 유체의 급속 및 간헐적 유동의 조건에서 추가적인 분석이 수반되어야 할 것이다. 구조 역학적 modal analysis와 좌굴에 의한 형상 변화를 분석하여 그 위험 요소를 사전에 분석하였으나, 사전 영역의 검사 기법으로서 피로에 의한 변화 또는 열응력의 변화를 감지하기 위하여 탄성파의 비선형성을 추가적으로 연구하여 적용한다면 노후화에 따른 변화를 훨씬 더 자세하게 분석할 수 있는 초석이 될 수 있을 것이다. CLP 검사 기법의 경우 SHM 및 robotics 기반의 탐상 알고리즘을 적용하기 위하여, 실제 운용되는 원자로를 대상으로 장시간에 걸친 테스트를 통해 필수적인 요소를 보완하여 보다 완성도가 높은 결과를 도출 할 수 있다.

 

뿐만 아니라, 원전 CLP 내에 발생되는 감육 결함에 대한 민감도를 증대하기 위하여, 신호 진폭 변화 및 에너지 레벨 분석 뿐만 아니라, 파형 구조 분석(wave structure analysis)를 통하여 감육에 더욱 큰 민감도를 가진 유도초음파 모드를 적용하여 감육의 미세 변화에 따른 파형 변화를 이용한 3차원의 감육 깊이의 추정 모델 개발도 판재의 건전성 판독 기법에 완성도를 더할 것이다.

운용 중인 용기 및 압력 탱크(tank)를 대상으로 하여 발생되는 다양한 결함들을 영상화하여 지속적인 운용시간에 따른 패턴을 분석하여 AI 기반의 deep learning을 통한 POD(probability of damage) 연구 및 pattern recognization 기법을 적용 한다면, 결함 발생에 따른 노후화의 추정 및 결함 위험도에 대한 평가 알고리즘 또한 개발이 가능할 것으로 판단된다.

 

볼트 결합 압력용기 BV시리즈

주로 연구목적으로 사용되는 BV 볼트 결합용 압력용기의 기본재질은 내화학성이 높은 스테인리스로 제작하며 화학반응시 발생할 수 있는 내부식성을 고려해 내부 용기를 삽입할 수 있도록 설계하였습니다. 별도 노즐은 추가 옵션사항으로 설치가능하며 내부 압력 확인을 위한 게이지가 부착되어있어 사용의 편의를 더하였습니다.

또 내부 유체의 주입과 배출을 위한 Port설치가 용이하며 내부 유체 흐름이 가능하도록 Inlet/Outlet으로 구성되어있습니다. 당사의 볼트 결합 압력용기의 경우 온도와 압력환경에 따라 각기 다른 소재의 선정이 가능하며 사용자의 사용 목적 등에 따라 교반장치와 온도 센서 Port의 크기, 수량 등을 추가적으로 선택할 수 있는 맞춤 제작 제품입니다.

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