초록 ▼

1. 연구개발목표 및 내용
$\bullet$ 용접부 잔류응력 및 곡관부 감육결함 검출, 건전성 평가 기술 개발
$\bullet$ 비접촉 레이저응용 검사기술의 원전기기 현장적용 위한 기초기술 확보
2. 연구결과
$\bullet$ 스페클간섭계를 이용한 감육결함 위치별 결과분석 및 감육결함부 변형률 해석을 통한 감육결함 크기 예측 가능성 확보
$\bullet$ 점가열법 및 UTM, ESPI를 이용한 응력분포 및 잔류응력해석 기술 개발

1. 연구개발목표 및 내용
$\bullet$ 용접부 잔류응력 및 곡관부 감육결함 검출, 건전성 평가 기술 개발
$\bullet$ 비접촉 레이저응용 검사기술의 원전기기 현장적용 위한 기초기술 확보
2. 연구결과
$\bullet$ 스페클간섭계를 이용한 감육결함 위치별 결과분석 및 감육결함부 변형률 해석을 통한 감육결함 크기 예측 가능성 확보
$\bullet$ 점가열법 및 UTM, ESPI를 이용한 응력분포 및 잔류응력해석 기술 개발
$\bullet$ 유한요소해석 통한 여러 입력 조건에 따른 용접 잔류응력 평가 결과와 인공지능을 이용한 데이터 기반 예측 모델의 결과로부터 잔류응력 분포 및 크기 예측
$\bullet$ 다양한 형상/하중 조건하에서 실제 실험 및 Parametric FE 해석 수행을 통해 결함 형상, 위치, 곡관 형상 등에 따른 손상압력 평가 모델 제시
3. 기대효과 및 활용방안
$\bullet$ 측정 분해능 향상 및 결함 정량화에 따른 측정 결과 신뢰성 향상
$\bullet$ 감육 곡관의 건전성 평가 절차 및 허용기준에 대한 산업기준화와 용접 열변형에 의한 구조물 잔류응력 분석 기초 데이터로 활용

Abstract ▼

To achieve the objectives of this project, the following contents of study were conducted in the second phase of project.
1) Technology Development for Residual Stress Analysis and Non-Destructive Testing of Nuclear Components by Non-Contact Applied Laser Techniques
$\bullet$ Improv

To achieve the objectives of this project, the following contents of study were conducted in the second phase of project.
1) Technology Development for Residual Stress Analysis and Non-Destructive Testing of Nuclear Components by Non-Contact Applied Laser Techniques
$\bullet$ Improvement of the interference system for increasing the system resolution
$\bullet$ Development of an algorithm for quantitative analysis and an image processing technique
$\bullet$ Development of a method for quantitative analysis of wall thinning defect
$\bullet$ Development of a technique for residual stress analysis of the welding part using laser
$\bullet$ Development of a technique for strain distribution analysis of the welding part
$\bullet$ Improvement and complement of the technique of the wall thinning defect analysis
$\bullet$ Finite Element Analysis of the residual stress at welding part and data producing
$\bullet$ Development of an estimation model based on the data
$\bullet$ Development of an model for estimating the distribution and the size of the residual stress
$\bullet$ Complement of the failure test system for wall thinned pipe bend and achievement of failure testing
$\bullet$ Establishment of failure criterion of wall thinned pipe bend
$\bullet$ Establishment of a model for reliability evaluation for wall thinned pipe bend
2) Technology Development for Prediction and Evaluation of Defects in the Nuclear Components
$\bullet$ Evaluation of weld residual stress using finite element analysis and data generation
$\bullet$ Development of a data based estimation model
$\bullet$ Development of weld residual stress estimation model
$\bullet$ Improvement of testing system for wall-thinned pipe bends and performing failure tests
$\bullet$ Development of a local failure criteria for wall-thinning area
$\bullet$ Development of an integrity assessment model for wall-thinned pipe bends

목차 Contents

• 제 1 부 서론...28
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...30
• 제 1 절 연구 목적...32
• 제 2 절 연구 필요성...32
• 1. 비접촉 레이저응용 기술에 의한 원전기기 잔류응력 해석 및 비파괴검사 개발...33
• 2. 원전기기 결함의 예측 및 평가 기술개발...34
• 제 3 절 연구내용 및 범위...35
• 1. 비접촉 레이저응용 기술에 의한 원전기기 잔류응력 해석 및 비파괴검사 개발...35
• 가. 최소자승 위상 추정법을 이용한 측정 분해능 향상 알고리즘 개발...35
• 나. 내부 결함 정량화 기법 개발...36
• 다. 감육 곡관 결함부 정량 분석...36
• 라. 열변형으로 인해 발생하는 잔류응력해석 기술 개발...36
• 마. 용접조건에 따른 잔류응력 측정결과 비교...36
• 바. UTM과 ESPI를 이용한 용접부의 잔류응력 측정...37
• 사. ESPI를 이용한 곡관 감육결함 주변의 변형률 해석...37
• 2. 원전 기기 결함의 예측 및 평가 기술 개발...37
• 가. 용접부 잔류응력 유한요소(FE)해석 및 자료 생산...37
• 나. 데이터 기반 예측 모델 개발...38
• 다. 용접부 잔류응력 분포 및 크기 예측 모델 개발...38
• 라. 감육 곡관 손상시험 장치 보완 및 손상시험 수행...38
• 마. 감육 곡관의 손상기준 설정...38
• 바. 감육 곡관의 건전성 평가 모델 확립...38
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...40
• 제 1 절 국외...42
• 제 2 절 국내...45
• 제 3 절 종합 검토...47
• 제 2 부 연구 내용...48
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...50
• 제 1 절 비접촉 레이저응용 기술에 의한 원전기기 잔류응력 해석 및 비파괴검사 기술 개발...52
• 1. 최소자승 위상 추정법을 이용한 측정 분해능 향상 알고리즘 개발...52
• 가. 4단계 변형 위상 측정 기법...52
• 나. 최소자승 위상 추정법...53
• 2. 내부 결함 정량화 기법 개발...57
• 가. SSI를 이용한 내부결함 해석...58
• 나. ESPI를 이용한 내부결함 평가...69
• 3. 감육 곡관 결함부 정량 분석...70
• 가. SSI를 이용한 감육 곡관 결함 계측...71
• 나. ESPI를 이용한 감육 곡관 결함 계측...76
• 4. 열변형으로 인해 발생하는 잔류응력해석 기술 개발...79
• 가. 점가열법을 이용한 잔류응력해석 이론...79
• 나. 점가열법을 이용한 잔류응력해석...84
• 5. 용접조건에 따른 잔류응력 측정결과 비교...87
• 가. 일반 용접시험편의 인장 잔류응력 측정...89
• 나. TIG 용접 시편의 인장 잔류응력 측정...91
• 다. Nd:YAG 레이저 용접 시험편의 인장 잔류응력 측정...94
• 라. 용접 종류별 인장 잔류응력 측정 결과 비교...95
• 6. UTM과 ESPI를 이용한 용접부의 잔류응력 측정...96
• 가. 시험편의 제작...96
• 나. 실험방법...98
• 다. 실험결과...100
• 라. 실험결과의 해석...101
• 7. ESPI를 이용한 곡관 감육결함 주변의 변형률 해석...105
• 가. Extrados 감육결함에 대한 스트레인 분포 측정...107
• 나. Intrados 감육결함에 대한 스트레인 분포 측정...110
• 제 2 절 원전 기기 결함의 예측 및 평가기술 개발...112
• 1. 인공지능을 이용한 잔류응력측정 신호분석과 잔류응력 예측기법 개발...112
• 가. 용접부 잔류응력 유한요소(FE)해석 및 자료 생산...112
• 나. 데이터 기반 예측 모델 개발...123
• 다. 데이터 기반 예측?측...129
• 2. 감육 곡관 건전성 평가 기술 개발...138
• 가. 감육 곡관 손상시험 장치 보완 및 손상시험 수행...138
• 나. 감육 곡관의 감육부 손상기준 설정...157
• 다. 감육 곡관의 손상압력 평가 모델 확립...170
• 제 3 부 결론 및 제언...186
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...188
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...196
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...200
• 제 7 장 참고문헌...204