• Structural Engineering and Mechanics
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• 제91권1호
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• pp.103-121
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• 2024

The smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is a numerical technique used in dynamic analysis to simulate the fluid-like behavior of materials under extreme conditions, such as those encountered in explosions or high velocity impacts. In SPH, fluid or solid materials are discretized into particles. These particles interact with each other based on certain smoothing kernels, allowing the simulation of fluid flows and predict the response of solid materials to shock waves, like deformation, cracking or failure. One of the main advantages of SPH is its ability to simulate these phenomena without a fixed grid, making it particularly suitable for analyzing complex geometries. In this study, the structural damage to a masonry arch bridge subjected to blast loading was investigated. A high-fidelity micro-model was created and the explosives were modeled using the SPH approach. The Johnson-Holmquist II damage model and the Mohr-Coulomb material model were considered to evaluate the masonry and backfill properties. Consistent with the principles of the JH-II model, the authors developed a VUMAT code. The explosive charges (50 kg, 168 kg, 425 kg and 1000 kg) were placed in close proximity to the deck and pier of a bridge. The results showed that the 50 kg charges, which could have been placed near the pier by a terrorist, had only a limited effect on the piers. Instead, this charge caused a vertical displacement of the deck due to the confinement effect. Conversely, a 1000 kg TNT charge placed 100 cm above the deck caused significant damage to the bridge.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.572-579
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• 2009

본 연구에서는 분진폭발에 있어서 기초적 현상을 규명하고 분진의 화염구조와 메커니즘에 대하여 실험적으로 조사하였다. 실험장치는 길이 1.8 m, 단면이 0.15 m의 정방형인 수직연소관을 사용하였으며, 덕트 내를 전파하는 상방 분진층류화염과 화염면에 대하여 고속카메라를 사용하여 가시화하였다. 또한 슐리렌, 이온프로브, 열전대 등을 사용하여 예열대 및 반응대의 두께를 측정하였다. 석송자 분진화염의 예열대 두께는 4~13 mm로 탄화수소가스의 예혼합기 화염보다도 수배 크다. 입자화상유속법(PIV)에 의한 해석 결과, 예열대에서의 미연소 입자의 체류 시간은 입자의 열분해가스 생성에 필요하며, 체류시간은 화염전파속도, 입자속도 및 예열대 두께에 의존하는 것을 알았다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권3호
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• pp.225-236
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• 2012

The Fukushima-Daiichi accident shook the world, as a well-known plant design, the General Electric BWR Mark I, was heavily damaged in the tsunami, which followed the Great Japanese Earthquake of 11 March 2011. Plant safety functions were lost and, as both AC and DC failed, manoeuvrability of the plants at the site virtually came to a full stop. The traditional system of Emergency Operating Procedures (EOPs) and Severe Accident Management Guidelines (SAMG) failed to protect core and containment, and severe core damage resulted, followed by devastating hydrogen explosions and, finally, considerable radioactive releases. The root cause may not only have been that the design against tsunamis was incorrect, but that the defence against accidents in most power plants is based on traditional assumptions, such as Large Break LOCA as the limiting event, whereas there is no engineered design against severe accidents in most plants. Accidents beyond the licensed design basis have hardly been considered in the various designs, and if they were included, they often were not classified for their safety role, as most system safety classifications considered only design basis accidents. It is, hence, time to again consider the Design Basis Accident, and ask ourselves whether the time has not come to consider engineered safety functions to mitigate core damage accidents. Associated is a proper classification of those systems that do the job. Also associated are safety criteria, which so far are only related to 'public health and safety'; in reality, nuclear accidents cause few casualties, but create immense economical and societal effects-for which there are no criteria to be met. Severe accidents create an environment far surpassing the imagination of those who developed EOPs and SAMG, most of which was developed after Three Mile Island - an accident where all was still in place, except the insight in the event was lost. It requires fundamental changes in our present safety approach and safety thinking and, hence, also in our EOPs and SAMG, in order to prevent future 'Fukushimas'.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.165-173
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• 2016

2011년 3월 11일 리히터 스케일 9.0의 강진과 10-14m파도로 인해 Fukushima Daiichi(FD) 원자력 단지의 주전력과 보조전력이 끊어져 냉각장치가 작동하지 않았고 노심의 열이 제거되지 못해 폭발이 일어나는 사고가 발생했다. 노심의 열이 제거되지 못하면 핵연료 피복재인 지르칼로이(zircaloy)와 같은 금속이 고온 상태에서 수증기와 산화 반응하여 수소를 발생시킨다. 발생된 수소는 격납건물로 방출되는데 방출된 수소가 연소하는 경우 격납건물의 안정성에 영향을 줄 정도의 큰 충격을 유발할 수 있는 수소폭발로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 격납건물 내부의 수소 분포를 분석한 연구 [1]에서 제시한 폭발의 위해도가 높은 영역에 대하여 폭발해석을 수행하였으며 수소 폭발이 격납건물의 건전성에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 격납건물 중앙부를 제외하고 수소폭발이 발생하였고 상부에 전체 수소의 40%이상이 모였을 때와 하부 좌측, 우측의 격벽사이에 수소가 모였을 때 큰 폭발이 발생했으며 격납건물 벽면에 큰 응력을 동반하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제34권2호
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• pp.49-53
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• 2020

본 연구는 2004년부터 2019년까지 16년간 전라북도 내에서 발생한 40건의 화학사고 특성을 알아보기 위하여 진행하였다. 도내에서는 연평균 2.5건의 사고가 발생하였다. 사고유형을 유·누출, 화재, 폭발, 이상반응, 복합사고로 분류한 결과, 유·누출은 34건, 폭발은 6건 발생하였다. 사고원인으로는 작업자과실 12건, 시설결함·노후화 16건, 운송사고 12건 발생하였다. 사고 원인물질로는 암모니아가 15%, 황산 12.5%, 테트라 클로로 실리콘 7.5% 순으로 나타났다. 계절별 화학사고 발생률을 확인한 결과 봄·여름이 75%로 가을·겨울에 비해 높게 조사되었다. 화학사고 발생 저감을 위해서는 관련법의 철저한 준수가 선행되어야 하고, 취급자의 안전교육과 훈련을 강화해야 한다. 더불어 취급시설 개선을 위한 정부의 적극적 지원이 필요하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권5호
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• pp.629-637
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• 2017

식료품 가공 산업에서 분진폭발사고가 자주 발생하고 있으며 배관이나 장치 내의 화염전파에 의한 폭발피해가 증가하고 있다. 그러나 다양한 분체특성으로 인하여 활용 가능한 화재폭발특성자료가 적다는 문제가 있다. 사고발생 빈도가 높고 사회적 수요가 많은 설탕, 옥수수, 밀가루의 발화 위험성과 폭발특성을 실험적으로 조사하였다. 설탕, 옥수수, 밀가루 분진의 평균입경은 27.56, 14.76, $138.5{\mu}m$로 나타났으며 이러한 분체조건에서 열중량분석(TGA) 및 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 발화온도를 조사하였다. 최대폭발압력($P_m$) 및 폭발지수는($K_{st}$) 각각 7.6, 7.6, 6.1 bar 및 153, 133, 61 [$m{\cdot}bar/s$]로서 분진폭발 위험성은 설탕이 가장 높고 밀가루가 가장 작았다. 또한 분진폭발 시의 화염전파로 인한 피해확대 위험성을 평가하기 위하여 분진화염전파의 소요시간을 계산하였으며 화염전파로 인한 폭발피해 위험성은 설탕, 밀가루, 옥수수 분진의 순으로 높았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권5호
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• pp.618-622
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• 2017

가솔린은 가정 및 차량, 선박, 산업용 에너지원으로 산업 전반에 널리 사용되고 있는 물질로서, 화재 및 폭발의 위험성이 매우 크다. 가솔린의 폭발위험성을 고찰하기 위하여 옥탄가에 따라 구분되는 PG, MG 및 RG를 시료로 하여 산소농도의 변화에 따른 폭발한계를 측정하였으며, 산소농도 21%인 공기 중의 폭발한계는 각각 1.5~10.9%, 1.4~8.1%, 1.3~7.6%를 구하였고, MOC를 측정한 결과 실험시료 모두 10.9%를 나타내었다. 본 연구를 통하여 실험에 의한 폭발한계의 측정값이 현재 통용되는 가솔린의 MSDS에 제시된 1.2%~7.6% 보다 넓은 폭발한계를 나타내고 있으므로 실험에 의한 측정치가 가솔린을 사용하는 공정에 있어서 화재 및 폭발을 방지하기 위한 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.73-78
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• 2017

본 논문에서는 바이메탈식 온도센서를 적용한 건조설비에서의 화재 위험성에 대하여 연구하였다. 건조설비는 산업현장 등에서 광범위하게 사용되고 있으며, 건조 대상물이 가열될 때 발생하는 가연성 가스 및 증기에 의한 폭발 및 화재 등이 일어나기 용이하기 때문에 구조와 사용방법 등에 대한 규제가 엄격하게 이루어지고 있지만 부적합한 온도센서를 활용한 건조로 등의 내부온도 측정시 정확한 온도 측정이 이루어지지 못하는 경우에는 그만큼 화재 위험성이 증가하게 된다. 따라서 본 논문에서는 건조설비에 광범위하게 사용되고 있는 바이메탈식 온도센서의 구조를 분석하고, 측정 대상물의 성상에 따른 온도 측정 실험을 수행하였다. 측정 대상물에 따른 온도 측정 결과, 기체 및 고체에 대한 온도 측정에 있어서는 실제 온도에 비해 낮은 온도로 측정되었으며, 액체 대상물의 경우에는 비교적 정확한 온도 측정이 가능하였다. 이러한 실험 결과로부터 바이메탈식 온도센서는 기체 및 고체의 온도 측정에는 부적합하며, 액체의 온도 측정에 보다 적합한 특성을 나타내었다.

• 한국가스학회지
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• 제22권5호
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• pp.38-45
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• 2018

LPG충전소 내에서 발생하는 주요 사고는 제트화재, 풀화재, 증기운 폭발로 구분된다. 방호벽을 충전소 내에 설치하면, 제트화재 시나리오에 대해서는 복사열로 인한 피해를 경감할 수 있고 풀화재 시나리오에 대해서는 풀의 확장을 제한하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 증기운 폭발 시에는 증기운의 확산과 폭발과압으로 인한 인명피해를 경감하는 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 제트화재, 풀화재, 증기운 폭발 등 LPG충전소에서 발생 가능한 사고 시나리오별로 방호벽의 피해경감 정도를 평가할 수 있는 방법을 제안하였으며, LPG충전소 내 방호벽의 효과성에 대해 사례연구를 수행하였다. 이를 통해 제트화재와 증기운 폭발 발생 시 방호벽 뒤에 위치한 수용체의 사망확률을 효과적으로 줄일 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권4호
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• pp.686-692
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• 2013

Today, environmental issues have become a matter of worldwide concern. In particular, automobile industries engage in considerable research and investment to develop high-efficiency and ecofriendly cars. Most ecofriendly cars use natural gas or hydrogen gas instead of fossil fuels. In this regard, low-weight and high-pressure vessels have gradually been developed to increase the driving distance of a car. However, most pressure vessels installed in cars develop many defects over time owing to shocks sustained when the car is being driven. Such defects can cause the explosion of the pressure vessel. Therefore it is important to prevent such explosions due to internal defects. The use of shearography for measuring the internal defects of objects afford many advantages. It is a non-contact and non-destructive method, and it is not limited by the object shape. In this study, the internal defect deformation and strain of an aluminum liner that is used in a CNG bus for the fuel storage tank is measured using shearography. It is important to measure the strain and deformation in order to detect defects and repair the pressure vessel. To verify the accuracy of the shearography measurement method, the measurement results of shearography, out-of-plane ESPI, and FEM are compared quantitatively.