• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.44-49
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• 2013

고강도/연성소재이면서 화학적으로 안정된 폴리에틸렌 소재가 배관으로 양산되면서 수도용 및 산업용으로 그 사용이 확산되고 있다. 최근에는 국내 플랜트에서도 기존 주철배관의 부식 누설 해소방안으로 고밀도 폴리에틸렌 배관이 사용되고 있는데, 각각의 플랜트 설계조건 및 운전조건을 적절히 고려하지 않을 경우 고밀도 폴리에틸렌 배관은 물리적인 손상이 유발될 수 있다. 폴리에틸렌 소재의 대구경 배관을 플랜트에 적용함에 있어 관련기준 및 설치 경험사례를 고찰한 결과, 수충격이 발생되는 환경에서 균열손상 가능성이 있어 폴리에틸렌 배관을 대구경 배관으로 사용시주의가 필요하다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.11-17
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• 2015

최근에 원자력 발전소 안전 3 등급 배관에 적용되고 있는 고밀도 폴리에틸렌 배관은 융착표면을가열한 후 축방향으로 가압하는 열 융착 공정을 이용하여 맞대기 융착되어진다. 이러한 열 융착공정은 맞대기 융착부에 비드 형상을 발생시킨다. 이러한 비드 형상의 응력집중에 기인하여 피로수명이 줄어들 수 있다. 따라서 피로거동에 미치는 맞대기 열 융착부 비드의 효과를 고찰하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 응력 제어 조건 하의 인장 피로 시험과 유한요소 탄성응력 해석을 수행하여 맞대기 열 융착부의 인장 피로 거동을 고찰하였다. 고찰 결과, 중주기 및 고주기 피로 영역에선 피로수명에 미치는 비드의 영향이 미미한 반면 저주기 피로 영역에선 비드의 존재가 피로 수명을 감소시킴을 확인하였다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.40-44
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• 2015

The fatigue behavior of thermal butt fusion in safety class III high-density polyethylene (HDPE) buried piping for nuclear power plants was investigated using load-controlled bending fatigue on four-point bend test specimens. Based on the results, the presence of thermal butt fusion beads was confirmed to reduce the fatigue lifetime in the low- and medium-cycle fatigue regions while having a negligible effect in the high-cycle fatigue regions.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권4호
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• pp.405-413
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• 2015

최근 미국에서는 가동기간이 오래된 원전 매설배관에서 부식 및 침식에 의해 삼중수소 누설로 지하수가 오염되는 사례가 급증하고 있다. 따라서, 현재 원전 안전등급 매설배관으로 사용되고 있는 금속재료의 배관을 대신해서 부식 및 침식 등의 열화 손상에 대한 저항성이 우수한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 배관을 ASME Code Class 3 안전계통 배관으로 사용하기 위한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 발전소 가동 중 매설배관에 가해질 수 있는 하중과 온도 범위를 바탕으로 HDPE 배관 융착부에 대한 인장 시험과 저속균열성장 (SCG) 시험을 수행하였다. 시험 결과로 얻은 SCG 시험편의 파단면을 분석하여 HDPE 재료의 파손 기구를 파악하였다. 이를 바탕으로 3D 유한요소 해석을 이용하여 균열이 있는 HDPE 재료가 버틸 수 있는 한계하중에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.33-39
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• 2016

A ground source heat pump (GSHP) system is recommended as a heating and cooling system to solve the pending energy problem in the field of air conditioning, because it has the highest efficiency. However, higher initial construction cost works as a barrier to the promotion and dissemination of GSHP system. In this study, numerical analysis on the characteristics of high density polyethylene (HDPE) pipe with spiral inside was executed. The heat transfer and flow characteristics of it were compared with those of a conventional smooth HDPE pipe. The heat transfer coefficient and pressure drop of the spiral HDPE pipe were higher than those of the smooth HDPE pipes at the same fluid flow rate. By decreasing the flow rate, the spiral HDPE pipe represented similar values of heat transfer coefficient and pressure drop to the smooth HDPE pipe. The lower flow rate of the spiral HDPE pipe comparing with it of the smooth HDPE pipe is estimated to reduce the length of the ground loop heat exchanger.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.45-50
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• 2015

In many cases, the field fracture mechanism of the thermoplastic pipe is considered as either brittle or environmental fractures. Thus the estimation of the lifetime by modeling slow crack growth considering such fracture mechanisms is required. In comparison of the some conventional and empirical equations to explain the slow crack growth rate such as the Paris' law, the crack layer theory can be used to simulate the crack and process zone growth behaviors precisely, so the lifetime of thermoplastic pipe can also be accurately estimated. In this study, the modified crack layer theory for the stress corrosion cracking (SCC) of high density polyethylene is introduced with detailed algorithm. The oxidation induction time of the HDPE is also considered for the reduction of specific fracture energy during exposed to chemical environments. Furthermore, the parametric study for an important SCC parameter is conducted to understand the slow crack growth behavior of SCC.

• Journal of Welding and Joining
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• 제31권6호
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• pp.1-7
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• 2013

In nuclear power plants, lined carbon steel pipes or PCCPs (pre-stressed concrete cylinder pipes) have been widely used for sea water transport systems. However, de-bonding of linings and oxidation of PCCP could make problems in aged NPPs (nuclear power plants). Recently at several NPPs in the United States, the PCCPs or lined carbon steel pipes of the sea water or raw water system have been replaced with HDPE (high density polyethylene) pipes, which have outstanding resistance to oxidation and seismic loading. ASME B&PV Code committee developed Code Case N-755, which describes rules for the construction of buried Safety Class 3 polyethylene pressure piping systems. Although US NRC permitted HDPE materials for Class 3 buried piping, their permission was limited to only 10-year operation because of several concerns including the quality of fusion zone of HDPE. In this study, various requirements for fusion qualification test of HDPE and some regulatory issues raised during HDPE application review in foreign NPPs are introduced.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.307-313
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• 2010

본 논문에서는 지역난방에 사용되는 이형관인 벤드(bend)의 형상설계에 대한 연구를 수행하였다. 지역난방관은 강관(내부)과 폴리우레탄 보온재(중앙부) 그리고 고밀도폴리에틸렌 외관(외부)의 3개의 중공관으로 구성되며 일반적으로 $10{\sim}120^{\circ}C$ 온도범위의 물이 $16kgf/cm^2$의 내압을 가지면서 수송된다. 이에 따라 작동 중 발생하는 반복적인 열적-기계적 하중을 지탱할 수 있어야 한다. 보통 지역난방관의 벤드부에는 폼패드라고 부르는 신축흡수재가 덧씌워지는데 이 폼패드의 노후에 따른 문제가 종종 발생한다. 본 논문에서는 벤드부에서의 폼패드 노후 문제를 경감시키기 위한 대안으로 폼패드를 없앤 이중보온관의 형상 설계를 제안하였다. 제안된 설계는 벤드부 강관에 전단고리(shear ring)를 적용하는 방법으로 이때 전단고리의 최적치수는 다구찌 방법과 유한요소법을 적용하여 접근하였다. 그 결과로 전단고리의 두께와 높이, 개수 순으로 최적화 효과가 있음을 확언하였다.