• 비파괴검사학회지
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• 제26권5호
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• pp.297-305
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• 2006

액체금속로 원자로배플 및 상부내부구조물 등은 고온소듐의 자유액면에 접하기 때문에 소듐액면의 상하 이동으로 열 라체팅 손상이 발생할 수 있다. 액체금속로 내부구조물의 열 라체팅 변형 손상을 감지할 수 있는 가동중검사 기법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 유도초음파를 이용하여 원통형 내부구조물의 열 라체팅 변형 손상을 감지할 수 있는 검사 방법을 제시하였다. 원형통 구조물의 열 라체팅 변형 거동의 모사를 위해 SS 316L 재료의 원통 시험편을 제작하고 $550^{\circ}C$ 이상의 급격한 열하중을 가하면서 냉각수의 자유액면의 상하 이동 시험을 실시하였다. 스테인리스 강 재질의 박판에서의 유도초음파의 분산 특성을 분석하여 $A_0$ 모드를 열 라체팅 변형을 탐지할 수 있는 유효 모드로 선정하였다. 제작된 라체팅 변형 원통형 셀 구조물에서 원주방향으로 반복하여 회전하는 $A_0$ 모드의 전파시간차를 측정함으로써 열 라체팅 변형 탐지 가능성을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1992년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 20 Nov. 1992
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• pp.81-86
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• 1992

원자력발전소 1차 계통 내의 건전성 감시를 위한 설비로는 음향누설 감시계 통(Acoustic Leak Monitoring System: ALMS), 금속파편 감시계통(Loose Parts Monitoring System: LPMS) 및 원자로내부구조물 진동감시계통 (Internals Vibration Monitoring System: IVMS)등이 있다. 현재, 국내의 여 러 원전에는 이들중 일부 계통들이 선택적으로 설치되어 운전중이며, 영광 3,4호기에서는 국내 최초로 이들 3개의 계통을 종합한 핵증기공급계통 건전 성감시계통(Nuclear Steam Supply System Integrity Monitoring System: NIMS)을 설계하였다. 특히, 영광 3,4호기 NIMS에서는 각 계통에 의해 감지 된 1차 계통 내의 이상상태를 하나의 분석컴퓨터(Analysis Computer)를 사 용하여 해석하는 종합결함 탐지해석 기법을 도입하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.308-314
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• 2013

The vibration and stress analysis program of comprehensive vibration assessment program(CVAP) is to theoretically verify the structural integrity of reactor vessel internals(RVI) and to provide the basis for selecting the locations monitored in measurement and inspection programs. This paper covers the applicability of the vibration and stress analysis method of APR1400 RVI CVAP. The analysis method was developed to use 3-dimensional detail hydraulic and structural models with ANSYS and CFX. To assess the method, the hydraulic loads and structural reponses of OPR1000 were predicted and compared with the measured data in the OPR1000 RVI CVAP. The results predicted with this method were close to the measured values considerably. Therefore, the analysis method was developed properly.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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• pp.55-85
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• 1996

지르코니아 분말은 ZrO2 결정상이 온도변화에 따라 부피변화를 수반하는 상전이변태를 나타낸다. 단사정 ZrO2가 110$0^{\circ}C$에서는 정방정으로, 2$700^{\circ}C$ 내외에서는 입방정으로 결정구조가 가역적으로 변한다. 이 ZrO2에 금속산화물을 고용시키면 형석 (CaF2:Florite)형의 입방정 결정구조가 실온에서도 안정하게 존재하게 된다. 안정화제 산화물은 caO, MgO등 2가 산화물외에 3가 또는 4가의 금속산화물로서 Sc2O3, Y2O3, Sm2O3, Nd2O3, Gd2O3, Y2O3, CeO2 등이며 이들은 금속이온의 원자가가 변하기 쉬운 희토류 산화물이다. 안정화 지르코니아는 형석형 결정구조이며 결정화학적으로 보면 금속양이온이 산소이온에 대해서 정육면체형의 8배위를 하고 있다. 이때 이온반경비(양이온/음이온)에 따라 Zr+4자리와 O-2자리의 격자위치와 모양이 형성되므로 비틀어진 정육면체구조이건 이상적인 정육면체 형석구조를 이룬다. 이는 지르코니아의 결정상의 2상-3상인 부분안정화 지르코니아다결정체(PSZ : partially stabilized zirconia)이거나 단일상-2상인 정방정 지르코니아다결정체(TZP : tetragonal zirconia polycrystal)의 결정구조를 가지는데 기인한다. PSZ는 주로 MgO, CaO를 안정화제로 고용시켜 입방정 영역에서 소결하고 이를 다시 입방정과 정방정의 상 영역에서 열처리하여 입방정 입자내부에 정방정을 석출 형성시킨 것이며 TZP는 Y2O3 및 CeO2를 고용시켜 PSZ와 다르게 일반적인 상압소결한 정방정 결정상의 미립자이다. 산화지르코늄 분말은 지르콘사에서 열분해시킨 지르코늄소결.융해괴(caustic fusion clinker)를 산처리하여얻어진 지르코늄산용액(zirconyl acid solution : cloride, sulfide, nitride 등)으로부터 제조된다. 고순도 산화지르코늄은 용액 결정석출법에 의해 ZrOCl2.8H2O, 5ZrO2.3SO3.15H2O, ZrO(NO3)2.xH2O 등의 지르코늄 수화물만을 재결정화시킨 것으로부터 얻을 수 있으며 이 지르코늄염 수용액으로부터 입자미세구조를 효과적으로 제어하여 산화지르코늄 및 안정화 지르코니아 분말제조가 가능하다. 안정화 지르코니아 분말은 ZrO2와 안정화산화물의 고용을위하여 가열처리를 필요로 하며 일정온도에서 최적상태로 숙성하므로서 2가지 상(phase) 이상의 고용체를 가지게 된다. 안정화 지르코니아 분말은 고용처리온도를 낮추고 효과적으로 생성시키기 위해서는 지르코늄 및 안정화제염을 혼합하고 습식 직접합성하여 저온에서 고용체의 합해진상 영역을 생성시키는 것이다. 이는 지르코니아 원료분말의 미세구조를 제어하므로서 가능하며 이때 화학성분조성과 크기형태가 균일하게 분포된 입자분말을 얻을 수 있다.

• 한국광물학회지
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• 제21권3호
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• pp.321-329
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• 2008

비정질 규산염 나노입자는 지각에 풍부한 규소와 산소로 이루어진 비다공성 나노입자로서 광물학을 포함한 지구환경과학과 산업적 측면에서 모두 중요한 물질이다. 본 연구에서는 $^{1}H$과 $^{29}Si$ MAS NMR분광분석을 통해 7 nm와 14 nm 규산염 나노입자의 규소와 수소 원자 환경을 측정하고, 입자 크기에 따른 규산염 나노입자 원자 환경 변화를 규명하였다. NMR 스펙트럼의 화학적 이동 값의 이론적 배경을 이해하기 위해 양자화학계간을 통해 $Si_{3}O_{6}H_6,\;Si_{4}O_{5}H_{10},\;Si_{5}O_{4}H_{12}$ 분자계간모델의 화학 차폐를 계산하였다. $^{29}Si$ MAS NMR의 결과, 이중 실라놀(geminal silanol)과 단일 실라놀(single silanol), 실록산(siloxane) 구조의 Si 원자 환경에 해당하는 $Q^2,\;Q^3,\;O^4$가 구분되어 나타나며 입자 크기에 따라 $Q^2,\;Q^3,\;O^4$가 7 nm규산염 나노입자에는 $7{\pm}1%,\;27{\pm}2%,\;66{\pm}2%$, 14 nm 규산염 나노입자에는 $6{\pm}1%,\;21{\pm}2%,\;73{\pm}2%$의 분포를 갖는다. $Q^2,\;Q^3$ 구조는 나노 입자의 표면적에 대부분 존재하는 것으로 예상되었으나, 두 규산염 나노입자의 표면적 차이에 비해 $Q^2,\;Q^3$ 양의 차이가 적으며, 이는 입자 표면 뿐 아니라 입자 내부에도 $Q^2,\;Q^3$ 구조가 존재함을 의미한다. $^{1}H$ MAS NMR 스펙트럼은 물리흡착 된 물(physisorbed water), 수소결합 된 수산기(hydrogen bended silanol), 비 수소결합 된 수산기(non-hydrogen bonded silanol)를 구분하여 나타낸다. 14 nm 비정질 규산염 나노입자에 비해 7nm 나노입자에 약 3.4 배의 수소 원자가 존재하며, 더 강한 수소결합 세기를 갖는다. 전체 수산기 중에서 비 수소결합 된 수산기가 차지하는 비율이 7 nm 규산염 나노입자 보다 14 nm 규산염 나노입자에서 더 높으며, 이는 수소 원자간의 상대적 거리(proximity)가 14 nm 임자에서 더 긴 것을 지시한다. 본 연구결과를 통하여 현재까지 알려지지 않은 규산염 나노입자의 입자의기에 의한 다양한 원자 구조의 변화를 규명하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.589-595
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• 2013

미국 원자력규제위원회 규제지침(US NRC RG) 1.20의 비원형범주(non-prototype category)-2를 기준으로 신형경수로 1400(APR1400) 원자로내부구조물(RVI)의 설계수명기간 동안 건전성이 확보될 수 있는지를 확인하기 위해 종합진동평가프로그램(CVAP)을 수행하고 있다. US NRC RG 1.20의 비원형범주-2는 진동 및 응력 해석프로그램, 제한적 진동 측정프로그램, 검사프로그램 그리고 이런 프로그램들의 비교, 평가로 구성된다. 이 논문은 APR1400 RVI CVAP 측정프로그램의 측정계획, 시험, 허용기준과 결과 및 문서화에 대한 내용을 기술하였다. 우리는 이 논문의 진동측정 계획 및 시행에 따라서 APR1400 RVI CVAP 제한적 진동 측정프로그램을 수행할 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권5호
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• pp.436-442
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• 2008

최근 VHTR(very high temperature reactor)에 대한 연구에서 흑연이 노심내 구조재, 반사재, 감속재로서 가장 적절한 재료로 인식되고 있다. 운전온도는 약 $900^{\circ}C$로 원자로 내부에 유입되는 소량의 불순물에도 흑연은 산화되기 쉬우며 산화된 흑연은 공극률이 증가하며 구조재료로서 가져야 할 파괴인성이 낮아진다. 본 연구에서는 산화 전후의 흑연에 대하여 초음파특성을 측정하고, 이를 기반으로 흑연에 대한 초음파탐상검사의 유효성을 타진하였다. 흑연의 초음파특성 측정 결과 초음파속도는 탄소강의 약 1/2, 음파 감쇠는 5배 이상, 신호대잡음비는 약 1/3로 측정되었다. 산화 후, 초음파속도는 as-received 상태에 비하여 미소하게 감소되었으나 초음파감쇠는 200% 이상으로 그 차이가 두드러지게 나타났다. 신호대잡음비에 기반하여 POD (probability of detection)을 산출한 결과, 100 mm 미만의 깊이를 가지는 측면공(SDH; side drilled hole)는 산화 전후에 큰 차이를 나타내지 않으므로 해당 깊이를 가지는 결함에 대해서 초음파탐상검사는 비교적 신뢰성 있는 검사를 수행할 수 있다고 판단된다. 상용 자동초음파탐상 장비에서의 테스트 결과 80 mm이하의 깊이에서는 인적오류가 크지 않을 것으로 예상할 수 있었으며, 위상배열 초음파 기법을 통한 검사를 수행한 결과 역시 양호한 신호대잡음비로 측면공들을 모두 검출할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.151-152
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• 2010

극성 [0001] 방향으로 성장 된 질화물 기반의 LEDs (light emitting diodes) 는 분극현상에 의해 발생하는 강한 내부 전기장의 영향을 받게 된다. 이러한 내부 전기장은 양자우물 내의 전자와 정공의 공간적 분리를 야기하고 quantum confined Stark effect (QCSE) 에 의한 발광 파장의 적색 편이가 발생하며 양자효율의 저하를 가져오게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 양자 우물구조를 GaN 의 m-plane (100) 이나 a-plane (110) 등 비극성면 위에 성장하려는 시도를 하고 있다. 그러나 비극성면의 비등방성 (anisotropy) 으로 인하여 결정성이 높은 비극성 GaN을 성장하는 데에는 많은 어려움이 있다. 비극성 a-plane GaN 의 결정성과 표면 거칠기의 향상을 위해 경사각을 가지는 r-plane 사파이어를 기판으로 이용하는 연구들이 많이 진행되어 있다 [1-4]. 그러나 r-plane 사파이어 기판의 경사각과 표면의 pit 형성에 관한 상관관계의 체계적인 연구는 상대적으로 많이 진행되지 않았다. 본 연구에서는 경사각을 가진 r-plane 사파이어 기판에 유기금속화학증착법을 (MOCVD) 이용하여 a-plane GaN 을 성장하였으며, 성장 시 기판의 경사각이 a-plane GaN의 성장 거동 및 표면형상에 미치는 영향을 분석하였다. 본 실험에서는r-plane에서 m-axis방향으로 0도에서 -0.65도의 경사각을 가지는 r-plane 사파이어 기판을 이용하였다. a-plane GaN 성장에는 고온 GaN 핵 형성층을 (nucleation layer) 이용하는 2단계 성장 법이 사용되었다 [5]. -0.37도 보다 크기가 큰 경사각을 가진 r-plane 사파이어에 성장된 a-plane GaN의 표면에는 수 ${\mu}m$ 크기의 삼각형 형태의 pit이 형성되었다. 사파이어의 경사각이 -0.37도에서 -0.65도로 증가하였을 경우에, GaN의 m방향 X-ray 록킹커브 반치폭은1763 arcsec에서 1515 arcsec로 감소하였으나 표면에 삼각형 pit의 밀도는 103 cm-2 이하에서 $2{\times}106$ cm-2으로 증가하였다. 이러한 r -plane 사파이어 기판의 경사각의 차이로 표면에 pit이 발생과 결정성변화의 원인을 확인하기 위해서, 여러가지 다른 경사각을 가진 사파이어 기판의 표면에 성장된 핵 형성층의 표면 양상을 확인하였다. 발표에서는 경사각의 차이에 따른 기판 표면에서의 원자 step 구조와 GaN 의 핵 형성 간의 상관관계에 대하여 구체적으로 논의할 것이다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제39권1호
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• pp.21-29
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• 2014

삼축분광장치는 물질을 이루고 있는 자성 원소들의 거동, 즉 스핀 동역학을 측정하는데 적합한 장치로, 연구용 원자로 '하나로'에는 국내 유일의 냉중성자 삼축분광장치가 최근 설치되었다. 삼축분광장치는 중성자 빔을 제어하는 중성자광학 부품과 중성자 빔으로 인해 발생하는 방사선에 대한 차폐체로 이루어지며 이러한 부품은 수십 톤 중량의 기계구조물을 이룬다. 방사선 차폐는 중성자 빔 경로 이외의 방향으로 진행하는 중성자와 감마선을 효과적으로 막아 신호대 잡음비를 향상시키는 역할을 하며 구조물 내부의 방사화된 부품으로부터 발생하는 감마선을 차폐하여 장치 이용자의 피폭선량을 최소화한다. 그런데 설치된 냉중성자 삼축분광장치의 차폐체 중 전면부의 고하중으로 인해 장치 운영상 여러 가지 문제점이 발생, 전면 세그먼트 차폐체의 하중을 줄이는 구조개선이 불가피하였다. 이에 MCNPX 모의계산을 통해 냉중성자 삼축분광장치의 차폐체 최적화에 필요한 개선방향을 검토하였다. 상부 차폐체의 폴리에틸렌과 납의 추가 설치를 통해 전면 블록 차폐체 하중을 줄일 수 있는 최적 길이를 확인하였다. 그 결과, 전면 블록 차폐체의 높이 20%가 제거된 경우, 구조변경 전 대비 차폐체 상부에서 70% 수준의 감마선속이 나타남을 확인하였다. 하지만 높이를 줄일수록 전면 블록 차폐체의 하중을 줄일 수 있기 때문에, 차폐블록을 추가 제거하고 이에 대한 차폐능을 보상해 줄 방안으로 상부 납 차폐체의 위치 변화에 따른 중성자속과 감마선속을 예측해 보았다. 전면 블록 차폐체 높이의 35% 제거하고 상부 납 차폐체를 최하단부에서 10 cm에 설치한 경우, 전면 블록 차폐체 상부에서 감마선속이 각각 25%, 18% 증가하였다. 증가한 감마선속의 영향을 파악하기 위해 MCNPX 모의계산을 통해 공간의 감마선속 분포를 가시화하였다. 증가한 감마선속은 상부로 향하는 방향성을 띄며 이동하면서 소멸하여 검출기에 이르기 전에 낮아져 검출기와 실험자의 위치에 영향을 끼칠 수 없다고 판단하였다. 그래서 중성자속 및 감마선속과 고하중 문제를 동시에 해결할 수 있는 최적화 조건으로 차폐체 높이가 35% 제거되고 상부 납 차폐체가 10 cm 위치에 있는 경우를 선정하였다. 이 결과를 바탕으로 구조개선 작업을 실시하였으며 열형광선량계를 이용하여 콘크리트 차폐블록 외부에서 중성자와 감마선량을 측정하였다. 측정된 중성자 선량은 0.21 ${\mu}Svhr^{-1}$, 감마선량은 3.69 ${\mu}Svhr^{-1}$로 설계기준을 만족하였으며 피폭으로부터 실험자의 안전성을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.296-301
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• 2009

ZnO에 대한 박막증착 연구를 위하여 유도결합 플라즈마 원자층박막증착(inductively coupled plasma assisted atomic layer deposition: ICP-ALD) 장치를 제작하고, 장치에 대한 기본 공정조건을 설정하기 위하여 플라즈마를 유도하지 않은 상태에서 p-type Si(100) 기판 위에 ZnO 박막을 증착하는 다양한 실험을 수행하였다. Zn 전구체(precursor)로는 Diethyl zinc [$Zn(C_2H_5)_2$, DEZn]를, 반응가스(reaction gas)로는 $H_2O$를, 캐리어(carrier) 및 퍼지가스(purge gas)로는 Ar을 사용하였다. 기판온도 $150^{\circ}C$에서 DEZn, $H_2O$, Ar의 공급시간을 변화시켜가면서 자기제한적 표면반응(self-limiting surface reaction)에 의한 박막성장조건을 성공적으로 유도하였다. 기판온도를 변화시켜가면서($90{\sim}210^{\circ}C$) 증착실험을 반복하여, 본 장치에 대한 ALD 공정온도(thermal ALD process window)를 확립하고 성장된 ZnO박막에 대한 증착특성, 결정성, 불순물 및 내부조성비등을 조사하였다. ALD 공정온도는 기판온도 $110{\sim}190^{\circ}C$로써 이 구간에서의 박막 평균증착률은 0.29 nm/cycle로 일정하게 나타났다. 기판온도가 높아질수록 결정성이 향상되어 ZnO(002) 피크가 우세하였다. 모든 ALD 공정온도에서 Zn와 O로만 구성된 고순도의 ZnO 박막을 실현하였는데, 온도가 높아질수록 Zn와 O의 비가 1에 근접하며 안정된 hexagonal wurtzite ZnO 구조의 박막이 성장되었다.