• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.204-209
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• 1998

핵연료 펠렛이 장입되어 있는 원전연료봉 피복관은 핵분열성 물질의 외부 유출에 대한 일차 방호벽 역할을 하므로 원전의 안전성을 위해서는 피복관의 구조건전성 확보가 매우 중요하다. 고온, 고압의 운전 조건 속에서 연료봉 피복관은 산화막이 생성 상장하여 연료봉을 취성 파괴시킬 가능성이 있으므로 이를 가동중에 비파괴적으로 측정할 수 있는 방법을 개발할 필요가 있다. 산화막이 존재하는 지르칼로이 피복관에 대한 음파의 공명산란을 이론적으로 모델링하고 수치해석을 수행하였다. 산화막이 피복된 원통형 쉘의 공명산란에서 공명 원주파의 전파 특성은 산화막의 존재 여부와 그 두께 증가에 따라 크게 변화한다. 수치 해석 결과 제 1차 반대칭 (A$_1$) 원주파의 특정 부분파의 경우에는 산화막의 존재에도 불구하고 위상속도가 일정한 특이성을 보였다. 이러한 위상속도 특성을 실험을 통하여 확인하였으며 이 현상을 이용하여 산화막의 두께를 측정할 수 있는 새로운 비파괴 평가 방법을 제안하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2000년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.35-36
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• 2000

핵연료의 피복관은 핵분열로부터 발생하는 방사성 핵분열생성물이 외부로 유출되는 것을 차단하는 첫번째 방어막의 역할을 하며, 피복관의 건전성은 정상 상태는 물론 이고 사고시에도 위해한 핵분열생성물의 방출을 억제하는 역할을 충분히 수행할 수 있도록 유지되어야 한다. 단사정 산화막 영역에서만 수증기 압력에 의한 산화가속 효과가 존재하는데, 아직 이를 설명할 수 있는 산화속도 모형이 설정되어 있지 않은 상태이다. 본 연구에선 실험자료를 근거로 하여, 절실히 요구되는 $1000^{\circ}C$ 이하 영역에서 의 수증기 압력을 고려한 산화속도식을 개발하여, 보다 정확한 원전 사고해석이 가능 하도록 하는데 기여하려 한다.

• Composites Research
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• 제29권1호
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• pp.40-44
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• 2016

원자력발전소에서 사용되고 있는 핵연료 피복관은 핵분열 생성물들의 외부 유출을 방지하기 위해 고온 고압의 냉각수 분위기에서 우수한 산화저항성을 가져야 한다. 그러나 후쿠시마 원전사고의 LOCA(Loss-Of-Coolant-Accident)와 같은 중대사고에서 핵연료의 피복관과 수증기 사이의 격렬한 반응으로 인해 급격한 고온산화를 동반한 다량의 수소발생으로 수소폭발을 방지하기 위한 핵연료의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 핵연료 피복관의 안전성 향상을 위해 내방사선성이 우수하며 높은 강도와 산화, 부식에 대한 내화학적 안정성 및 우수한 열전도도 의 특성을 갖는 SiC와 같은 구조용 세라믹스가 활발히 연구되고 있다. $SiC_f/SiC$ 복합체 보호막 금속 피복관은 지르코늄 피복관 튜브에 SiC 섬유를 필라멘트 와인딩 한 후 Polycarbosilane을 polymer로 함침하여 기지상을 형성하는 공정을 이용하였다. 따라서 이렇게 제조한 $SiC_f/SiC$ 복합체 금속 피복관을 Drop Tube Furnace를 이용한 열충격에 따른 시편의 산화 및 미세조직을 분석하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1377-1380
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• 2008

An irradiation test of a nuclear fuel rod having external and internal tube structure was planned for a performance. To establish fabrication process satisfying the requirements of irradiation test, micro-TIG welding system for fuel rods was developed, and preliminary welding experiments for optimizing process conditions of fuel rod was performed. Fuel rods with 15.9mm diameter and 0.57mm wall thickness of cladding tubes and end caps have been used and optimum conditions of endcap welding have been selected. In this experiment, the qualification test was performed by tensile tests, helium leak inspections, and metallography examinations to qualify the endcap welding procedure. The soundness of the welds quality of a dual cooled fuel rods has been confirmed by mechanical tests and microstructural examinations.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.311-311
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• 2023

파형강관은 아연도금강판을 물결모양으로 성형하여 나선형으로 조관한 연성관으로 콘크리트 흄관을 대체하여 각종 토목공사의 우수 및 하수관으로 주로 사용되고 있다. 파형강관은 강판에 물결 형상을 성형하여 내하력을 부여하였기 때문에 높은 강도를 지니고 있고, 경량이고 유연성이 있어 기초공사가 쉽고 현장에서의 운반 및 보관이 용이하여 그 활용이 점차 확대되고 있다. 이러한 파형강관의 내/외부에 기능성 고분자 복합 Polymer(다중필름)을 코팅하여 일반 파형강관 대비 더 높은 내식성 및 내마모성을 구현한 제품을 NPE 피복 파형강관이라 하며, 내부에 평판을 2중으로 결합하여 일반 파형강관 대비 통수능력을 개선한 파형강관을 내부평활 파형강관이라고 한다. 최근 파형강관의 활용이 점차 확대되고 있음에도 불구하고, 파형강관에 국한된 수리역학적 특성에 관한 연구는 미흡한 실정이며, 그마저도 주로 만관 혹은 만관에 가까운 상태에서의 흐름만이 고려되어 왔다. 하지만 대구경의 파형 강관이 우수 배관 및 하수 처리를 위하여 설치될 경우 개수로 흐름이 발생하게 된다. 이에, NPE 피복 파형강관과 내부평활 파형강관 내에서의 개수로 흐름을 다양한 유량 및 수심 변화를 통하여 생성하였으며, 각각의 수리학적 조건에서 통수능을 결정하는데 중요한 상수인 조도계수를 수리 실험을 실시하여 결정하였다. 이는 현재 국내에서 생산되고 있는 NPE 피복 파형강관과 내부 평활강관의 활용에 있어서 국제 경쟁력을 높이는데 큰 도움이 될 것이라 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제20권3호
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• pp.189-196
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• 1988

핵연료소결체의 편심이 정상상태에서 핵연료봉 열적 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 지배방정식은 핵연료소결체와 피복관영역에 대해 2차원 원통좌표계 (r, $\theta$)로 각각 세우고 유한요소법으로 풀었다. 갭(gap)영역에서 방위각 의존적인 열전달계수를 사용하여 동심구조는 그대로 두는 반면 갭크기의 비대칭성을 고려하였다. 재료물성치는 온도의 함수로 사용되었으며 체적 열발생은 반경의 함수로 고려하였다. 핵연료 소결체의 편심으로 인해 피복관 외부 표면에서 최대국부열속은 증가하였고, 핵연료 소결체의 최대온도와 핵연료 평균온도는 감소하였다. 전자는 최소 DNBR계산시 불확실도에 영향을 미칠 것으로 생각되며, 후자의 두현상은 핵연료 소결체의 용융 가능성과 사고시 핵연료 잠재에너지를 줄어들게 할 것으로 예상된다. 또한, 핵연료 소결체의 편심으로 인해 핵연료 소결체의 온도분포는 비대칭을 이루고 최대온도의 위치는 변동되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.35-36
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• 1997

복합재는 강도가 높고 가볍기 때문에 최근 로켓의 연소관으로 널리 사용되고 있다. 그런데 이 복합재 로켓 연소관은 제조 후 대기 환경에 장기적으로 노출되어 있기 때문에 금속 연소관과는 달리 온도 또는 습도 등의 환경에 대한 영향을 고려해야 한다. 더구나 연소관은 내부에 추진제가 충전되어 있으므로 추진제의 기계적 특성이 습도에 민감함을 생각할 때 강도뿐만 아니라 습기의 투과도 또한 매우 중요한 고려 요소가 된다. 그러나 온/습도 변화에 따른 복합재 자체의 재료 특성 변화에 대한 연구는 많이 보고되었으나 습기의 투과 정도에 관한 연구는 자료가 미흡한 실정이다. 한편, 포화 함수율은 복합재에 따라서 차이가 있으나 T300/5208의 경우 문헌을 참조하면 20-$50^{\circ}C$에서 복합재 무게의 약 1.5% 정도이며 포화에 걸리는 시간은 약 100일 정도로 나타나 있다.본 연구에서는 수분이 복합재를 통하여 투과되는 정도를 고찰하기 위하여 $20^{\circ}C$,95%RH의 온/습도를 유지하는 수조를 제작하였고, 이 수조내에 보관한 복합재 연소관의 실린더 벽면으로 투과되는 습기를 측정하기 위하여 연소관 내에 습도 센서를 투입하여 상대습도를 직접 측정하였다. 복합재 연소관이 로켓에 사용될 때는 연소관 외부에 페인트로 피막 처리하고 연소관 내부에도 추진제와의 사이에 라이너가 접착되어 있어서 수분 침투 및 온도 등의 외부 환경조건에 견디기에 더 양호한 조건이나 본 연구에서는 복합재 자체의 특성을 고찰하기 위하여 섬유를 에폭시에 함침시켜 winding한 상태 그대로의 복합재 연소관 시료를 사용하였다. 습기의 투과는 내부에 라이너/인슐레이션이 피복되거나 또는 추진제가 충전된 경우 많은 감소효과를 보였다. 순수 복합재 연소관의 경우 수조에 넣고 평형에 도달한 후로부터 약 8개월의 습기 투과 상태를 볼대 벽면을 통하여 들어가는 water vapor flux는 $20^{\circ}C$,95%RH 에서 평균적으로 9.3163$\times$$10^{-8}$g/$m^2$sec로 나타났다. 이때 습기가 투과되는 연소관이 국지점을 평판으로 가정하고 Fick's law를 이용하여 구한 습기에 대한 복합재의 확산계수는 D=2.5$\times$$10^{-6}$$mm^2$sec였으며, 이는 다른 graphite/epixy 복합재의 확산계수와 유사한 값을 나타내고 있다. 또한 추진제가 충전된 연소관을 절단하여 밀폐한 후 95%RH 습도 조건에 보관함으로써 연소관 내부의 추진제 기계적 특성에 미치는 침투된 습기의 영향도 함께 고찰하였다. 추진제에 따라 차이는 있겠으나 추진제가 충전된 연소관은 순수 복합재 연소관에 비해 습기의 투과 정도가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제2권1호
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• pp.23-27
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• 1998

음극방식 시스템의 방식전류에 의한 압입구간내의 압입관과 배관의 부식거동에 관한 수학적 모델링을 경계요소법을 이용하여 수행하였다. 모델은 비선형 경계조건(Tafel 방정식)을 가진 라플라스 방정식으로 이루어져 있으며 압입관의 혼합전위를 구하기 위하여 혼합전위 이론을 응용한 반복법을 사용하였으며 그 위에 비선형 경계조건에 대한 해석을 위하여 이중 반복법을 사용하였다. 모델은 정상적인 압입구간 뿐만 아니라 압입관과 배관과의 금속간 접촉(metal touch)이나 외부환경과 압입구간 내부를 격리시키는 절연부위의 손상과 같은 결함들을 가진 비정상적인 압입구간에서의 각각의 경우에 대해서도 적용되었다. 수학적 모델링의 결과로부터 압입구간내의 전위분포나 전류분포를 계산할 수 있었다. 모델링의 타당성을 증명하기 위하여 모사실험을 수행하였으며 실험조건내에서 이론적인 결과와 실험결과는 정상적으로 잘 일치하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2002년도 제35회 춘계학술대회
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• pp.73-79
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• 2002

상온 공기분위기에서 두 가지 형태의 스프링에 대한 연료봉 피복관의 마멸실험을 수행하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 가장 큰 마멸부피는 스프링 형상이 오목할 경우 틈이 존재할 때 발생하였으며, 형상이 볼록한 경우에는 접촉하중이 존재할 때 마멸부피가 크게 나타났다. (2) 접촉형상이 오목한 형태로 연료봉을 감싸고 있는 경우, 마멸입자의 방출은 다소 어렵게 되며 이에 따라 마열거동은 표면에서 생성되는 마멸입자가 외부로 방출되는 용이성에 따라 최종적으로 마멸부피는 결정된다. (3) 볼록한 형상의 스프링의 경우, 충격마모에 대하여 저항성을 보였으나, 접촉하중이 존재할 경우 높은 마멸량을 보이고 있다. (4) 오목한 형태의 스프링 조건에서 축 방향의 마멸보다는 횡 방향의 마멸량이 더 낮게 나타났다. 이것의 주된 원인은 오목한 형태의 스프링이 충격하중에 있어 가이드역할을 할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 또한, 양 방향 모두 마멸입자의 고착 흔적이 나타났으나 횡 방향의 경우 연삭에 의한 경향이 보다 뚜렷이 나타났다.

• 비파괴검사학회지
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• 제16권1호
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• pp.29-33
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• 1996

핵연료봉의 결함 탐상을 위하여 차동환상형 와전류시험 탐촉자를 설계 및 제작하여, 핵연료봉 시험을 위한 최적 시험 조건을 구하였다. 관통결함, 내부결함, 외부결함을 낸 표준시편에 대하여 와전류시험을 수행함으로써 시험 주파수와 출력 신호의 위상 및 크기에 대한 상관 관계를 구하였다. 이를 토대로 하여 고리원자력 1호기에서 연소한 핵연료봉 G33-N2에 대하여 와전류시험을 수행하여 관통결함 신호를 얻었다. 와전류시험에서 관통결함으로 예측된 위치에서 금속조직시험을 수행하여 얻은 결과는 와전류시험 결과와 잘 일치하였다. 따라서 와전류시험법은 조사핵연료봉의 피복관에 대한 건전성을 평가하는 도구로써 그 신뢰성이 양호함을 실증하였다.