• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.55-62
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• 2015

It is expected that the size of welding defect affects the mechanical performance of welded medium density polyethylene (MDPE) pipe joints. In this study, butt fusion welded MDPE pipe joints with a single spherical or planar defect of various sizes were studied using experimental crush testing and also by finite element method. The crush test showed that the mechanical performance of crush was not affected by the size and geometry of a single welding defect when the defect size was increased to 45% of the pipe's wall thickness. The simulation results indicated that the effect of the single welding defect on the Von Mises stress distribution near the defect explained the reason of the test results.

• 에너지공학
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• 제24권1호
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• pp.1-9
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• 2015

Welding defects affect the performance of welded pipe joints. In this study, a three point bend test of welded steel and medium density polyethylene (MDPE) pipe joints with defects of various defect locations and defect materials was studied using the finite element method. The defect was assumed to be located at 12 o'clock, 3 o'clock or 6 o'clock direction. The results showed that pipes failed more easily on the compression side due to stress or local buckling. The air defect was more dangerous than the steel defect if the defect was located in the compression side; otherwise, the defect material effect on the integrity of pipes was ignorable. It is argued that the integrity of pipes with defects in the compression side is weaker than that in other regions, and the defect should be located in the compression side or the 12 o'clock position in the three point bend test to maximize the effect of defect existence on the pipe structural integrity.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.349-358
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• 2007

A single-beam gamma densitometer is utilized to measure the average void fraction in a small diameter stainless steel pipe under critical flow conditions. A typical design of a single-beam gamma densitometer is composed of a sealed gammaray source, a collimator, a scintillation detector, and a data acquisition system that includes an amplifier and a single channel analyzer. It is operated in the count mode and can be calibrated with a test pipe and various types of phantoms made of polyethylene. A good average void fraction is obtained for a small diameter pipe with various flow regimes of the core, annular, stratified, and bubbly flows. Several factors influencing the performance of the gamma densitometer are examined, including the distance between the source and the detector, the measuring time, and the ambient temperature. The void fraction is measured during an adiabatic downward two-phase critical flow in a vertical pipe. The test pipe has an inner diameter of 10.9 mm and a thickness of 3.2 mm. The average void fraction was reasonably measured for a two-phase critical flow in the presence of nitrogen gas.

• 한국가스학회지
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• 제27권4호
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• pp.19-26
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• 2023

지진은 지하 구조물에 영향을 미치는 가장 중요한 재해 중 하나이다. 도시가스 지하 매설 배관은 지진 발생 시 구조물의 안전성 문제가 발생할 수 있다. 우리나라는 디지털 관측을 시작한 이래로 지진 발생 횟수가 꾸준히 증가하고 있다. 도시가스배관의 내진 설계 기준은 2008년에 KGS GC204 가스배관 내진설계 기준이 제정되었지만 이는 배관 설치 시 기준으로 지진 발생 시 배관의 영향을 추정하기는 어렵다. 본 연구에서는 국내에서 매설배관으로 주로 사용하고 있는 PE(폴리에틸렌관)배관과 PLP(폴리에틸렌 피복강관) 배관을 대상으로 지진 발생 시 환경 및 배관의 변수에 따른 구조해석을 수행하였다. 본 연구는 CAE(Computer Aided Engineering)를 통해 배관을 모델링하고 지반에 변위를 발생시켜 가장 취약한 매설배관의 변수를 찾고자하였다. 이 연구를 통해 토양은 탄성계수가 클 수록, 매설심도는 깊을 수록, 관경은 작을 수록, 압력은 높을 수록, PE 보다 PLP 배관이 더 지진에 영향을 많이 받는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과를 토대로 매설 도시가스배관의 취약지점을 유추하여 지진발생 시 매설배관의 특별점검에 활용하고자한다.[1]

• 한국가스학회지
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• 제14권1호
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• pp.47-54
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• 2010

가스 파이프의 배관 작업 중 작업 공정 수 및 단가를 낮추는 방법으로 PE관과 강관 일체형 볼 밸브를 개발하였다. 이를 위하여 먼저 유한요소해석을 근간으로 한 가상생산 지원 설계를 수행하여 누설에 대한 안전성을 갖는 프로토타입 제품 설계안을 제시하고, 이를 검증하기 위하여 누설 시험을 병행하는 통합적인 방법을 취하였다. 다양한 설계 모델을 대상으로 내압에 대한 접촉해석을 수행하여 제안된 최종설계안으로부터, 여름(${\Delta}T\;=\;60^{\circ}C$)과 겨울(${\Delta}T\;=\;-50^{\circ}C$)의 과장된 온도의 변화조건에도 비교적 광범위한 부분에서 최대 접촉압력이 각각 71 MPa, 및 8.1 MPa을 유지할 것을 예측하였다. 최종설계안을 바탕으로 시제품을 만들어, 열간 내압크리프 시험을 수행하였으며 사용압력(0.25 MPa)보다 훨씬 높은 가압조건(54 MPa)에서도 기밀을 유지하는 것을 확인하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제20권5호
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• pp.564-569
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• 2011

The current establishment of city gas piping polyethylene (PE) tube used as bonding state or part of the health or safety of fusion is very important. A part of these fusion methods to determine the soundness of the short-term trials and long-term tests can be largely classified. Typical tests include short-term strength, tensile strength, impact strength, compressive strength, resiliency and compression. Polyethylene (PE) pipes installed in the domestic terms of overall penetration rate of 45% has been used. However, polyethylene (PE) pipes have reliability problems, and these occurs mostly in part by defective welding. Therefore, the test is necessary for safety. Non-destructive methods (ultrasonic testing) are difficult to be used. Therefore, Polypropylene copolymer (PP-C), polypropylene homopolymer (PP-H), and polyethylene (PE) pipe are used. Fusion of these materials is necessary in these field however, its technical, and basic research has not been studied well. In this research, short-term strength of welding parts, its tensile strength, hardness, fatigue, and microstructure have been analyzed to find the optimum process conditions to improve mechanical properties.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제2권4호
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• pp.269-277
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• 2009

The current paper focuses on the analysis of transient cavitating flow in pressurised polyethylene pipes, which are characterized by viscoelastic rheological behaviour. A hydraulic transient solver that describes fluid transients in plastic pipes has been developed. This solver incorporates the description of dynamic effects related to the energy dissipation (unsteady friction), the rheological mechanical behaviour of the viscoelastic pipe and the cavitating pipe flow. The Discrete Vapour Cavity Model (DVCM) and the Discrete Gas Cavity Model (DGCM) have been used to describe transient cavitating flow. Such models assume that discrete air cavities are formed in fixed sections of the pipeline and consider a constant wave speed in pipe reaches between these cavities. The cavity dimension (and pressure) is allowed to grow and collapse according to the mass conservation principle. An extensive experimental programme has been carried out in an experimental set-up composed of high-density polyethylene (HDPE) pipes, assembled at Instituto Superior T$\acute{e}$cnico of Lisbon, Portugal. The experimental facility is composed of a single pipeline with a total length of 203 m and inner diameter of 44 mm. The creep function of HDPE pipes was determined by using an inverse model based on transient pressure data collected during experimental runs without cavitating flow. Transient tests were carried out by the fast closure of the ball valves located at downstream end of the pipeline for the non-cavitating flow and at upstream for the cavitating flow. Once the rheological behaviour of HDPE pipes were known, computational simulations have been run in order to describe the hydraulic behaviour of the system for the cavitating pipe flow. The calibrated transient solver is capable of accurately describing the attenuation, dispersion and shape of observed transient pressures. The effects related to the viscoelasticity of HDPE pipes and to the occurrence of vapour pressures during the transient event are discussed.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.64-68
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• 2013

열가소성 플라스틱배관의 전기융착부에 대한 비파괴검사방법은 융착부의 안전성을 확보하고 장기적인 신뢰성을 확보하기 위한 방법이다. 정상적인 방법에 의하여 융착된 접합부에서도 배관의 진원도와 전기융착 소켓과의 진원도 차이 또는 기공 등에 의해 융착부에 결함이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 위상배열초음파를 이용하여 손상된 폴리에틸렌 전기융착부의 검사를 수행하였다. 검사 대상인 250mm 직경의 폴리에틸렌 배관 전기융착부는 1994년 12월에 융착되었으며 실제 작동 압력은 2.45kPa이다. 2004년 2월 소켓 이음부 근처에서 가스가 누설되어 수거되었다. 손상된 전기융착부에 대하여 첫 번째로 육안검사를 실시하고 다음에 위상배열초음파를 이용한 비파괴검사를 실시하였다. 그리고 절단 검사를 실시하여 각각의 검사 결과와 비교하였으며 위상배열 초음파를 이용한 검사결과와 절단 검사 결과가 동일함을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제24권2호
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• pp.87-92
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• 2014

The Notched Ring Test(NRT) has proven to be very useful in determining the slow crack growth behavior of polyethylene pressure pipes. In particular, the test is simple and an order of magnitude shorter in experimental times as compared to the currently used Notched Pipe Test(NPT), which makes this method attractive for use as the accelerated slow crack growth test. In addition, since the NRT specimen is taken directly from the pipe, having maintained the cross-section, processing induced artifacts that would affect the slow crack growth behavior are not altered. This makes the direct comparison to the slow crack growth specimen in pipe from more meaningful. In this study, for comparison with other available slow crack growth methods, including the NPT, the stress intensity factor equation for NRT specimen was developed and demonstrated of its accuracy within 3% of that obtained from the finite element analysis. The equation was derived using a flexure formula of curved beam bending along with numerically determined geometric factors. The accuracy of the equation was successfully tested on 63, 110, 140, 160, 250, and 400 mm nominal pipe diameters, with crack depth ranging from 15 % to 45 % of the pipe wall thickness, and for standard dimensional ratio(SDR) of 9, 11, and 13.6. Using this equation the slow crack results from 110SDR11 NRT specimen were compared to that from the NPT specimen, which demonstrated that the NRT specimen was equivalent to the NPT specimen in creating the slow crack, however in much shorter experimental times.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.426-433
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• 2019

지진의 2차사고 중 화재 및 가스 폭발에 의한 사고는 아파트형 주거 형태와 대형 복합화 된 건물이 많은 도시 일수록 인명피해의 우려가 커지게 되고, 이를 방지하기 위하여 화재 방호 계통 스프링클러 시스템의 경우 내진 설계가 필수적으로 수행되어야 한다. 하지만 현재 일반적으로 사용하고 있는 화재 방호 계통 스프링클러 시스템 배관은 대부분 스테인리스 계열의 금속 파이프를 사용하고 있고 일부 특수 위치에서 합성수지 계열의 파이프를 사용하고 있어 진동 및 지진 등에 취약한 소재가 적용되고 있다. 이에 본 연구에서는 폴리에틸렌(Polyethylene, 이하 : PE)과 알루미늄(Aluminum, 이하 : Al)의 다층구조 복합관이 보유한 변위 흡수 유연성이 진동 환경과 지진 발생에 대한 내진 성능을 상승 시키는 특성으로 판단하였고, PE-Al-PE 복합관을 기존 스테인리스 관, PE관과 비교하여 내진 성능을 실험 하였다. 내진 특성은 스프링클러 파이프가 전달하는 진동의 양과 범위를 측정하면 진동에 대한 흡수 정도를 알 수 있고 이는 지진에 대하여 대상체가 자체적으로 진동을 감쇠하는 내진 특성 판단의 방법으로 횡 형 진동 측정법으로 발생한 진동의 최초 응답 변위에 대한 대수 감쇠율을 비교하여 파이프의 내진 특성을 확인하였다.