초록 ▼

본 연구는 가압경수형원전 2차측 배관 감육 감시를 위한 신기술개발로서 등전위교번식 직류전위차법(ES-DCPD)의 개발을 목표로 수행되었다. ES-DCPD방법은 등전위를 구현하여 배관 시스템에의 적용성을 확립하고 전류 교번을 통해 신호의 질을 높이는 기술이다. ES-DCPD 신기술을 검증 설비를 개발하여 검증하였고, 세계 최대 납-비스무스 냉각 모사 Loop인 HELIOS에 적용하여 현장 적용성을 확립하였다. 국내 최초로 원전 수화학 환경의 고온유통모사설비 SFASL로써 감육을 발생시켰고, 고온 및 고압에의 사용이 가능한 ECP, p

본 연구는 가압경수형원전 2차측 배관 감육 감시를 위한 신기술개발로서 등전위교번식 직류전위차법(ES-DCPD)의 개발을 목표로 수행되었다. ES-DCPD방법은 등전위를 구현하여 배관 시스템에의 적용성을 확립하고 전류 교번을 통해 신호의 질을 높이는 기술이다. ES-DCPD 신기술을 검증 설비를 개발하여 검증하였고, 세계 최대 납-비스무스 냉각 모사 Loop인 HELIOS에 적용하여 현장 적용성을 확립하였다. 국내 최초로 원전 수화학 환경의 고온유통모사설비 SFASL로써 감육을 발생시켰고, 고온 및 고압에의 사용이 가능한 ECP, pH 기준 전극을 제작하여 감육부의 전기화학적 환경을 제어하여 감육을 재현하였다. 원전 2차측에 실제 적용할 수 있는 감시 장비의 개발을 목표로 하여 원전 2차폭의 전기적 노이즈에 대한 데이터베이스를 구축하고 이들 노이즈의 제거 알고리즘을 개발하였다. 또한 3차원 가시화론 구현한 소프트웨어 및 이동 및 설치가 용이한 모듈화된 하드웨어의 개발을 통해 검사자의 편의성을 확보하였다. 또한 배관의 진통 신호를 이용한 미래 혁신 기술을 개발하고 검증하였다. 본 혁신기술 개발로써 원전의 배관 감육 진전 부위를 신속히 검출하여 초음파 검사 필요 개소를 축소하며 배관파단 방지 및 신뢰성을 제고할 수 있다.

Abstract ▼

A. 1st year (2005. 8. 1 $\sim$ 2006. 7. 31)
o Development and verification of ES-DCPD for pipe wall loss monitoring
o Analysis of FAC configuration by computational fluid dynamics
o Development of high pressure and temperature sensors to monitor ECP and pH
o Selection of FAC p

A. 1st year (2005. 8. 1 $\sim$ 2006. 7. 31)
o Development and verification of ES-DCPD for pipe wall loss monitoring
o Analysis of FAC configuration by computational fluid dynamics
o Development of high pressure and temperature sensors to monitor ECP and pH
o Selection of FAC prediction model and its upgrade
o Constructing of electrical noise database of NPP secondary circuit
o Development of noise rejection algorithm and noise filter
B. 2nd year (2006. 8. 1 $\sim$ 2007. 7. 31)
o Constructing of SNU FAC Accelerated Simulation Loop (SFASL)
o Validation of DCPD with SFASL test
o Development of the pipe wall loss evaluation method
o Development of realtime software for wall-thickness monitoring by ES-DCPD
o Development of Group Velocity of the Vibration technique
C. 3rd year (2007. 8. 1 $\sim$ 2008. 7. 31)
o Completion and improvement of applicability of ES-DCPD
o Completion and improvement of WiRM and NaRM techniques
o Development of three-dimensional visualization software for user-friendliness
o Verification of developed hardwares
o Verification of Group Velocity of the Vibration technique
o Integrated ES-DCPD verification test using SFASL

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...27
  • 제 1 절 연구 개발의 필요성....27
    • 1. 연구개발의 경제, 사회, 기술적 중요성 및 필요성....27
      • 가. 기술적 측면....27
        • 
          나. 경제, 산업적 측면....28
        • 
          다. 사회, 문화적 측면....29
      제 2 절 연구 개발 목표 및 내용....35
    • 1. 1차년도 목표 및 내용....35
      • 
        2. 2차년도 목표 및 내용....35
      • 
        3. 3차년도 목표 및 내용....36
      • 
        4. 최종 목표....36
      제 3 절 연구 추진 전략 및 방법....38
    • 1. 연구 추진 체계....38
      • 
        2. 연구 추진 방법....39
      • 가. 서울대....39
        • 
          나. 한국원자력 연구원....40
        • 
          다. 삼창기업(주)....40
    제 2 장 국내외 기술 개발 현황...42
  • 제 1 절 유사 연구사례에 대한 조사 현황....42
    • 1. 국내외 기술 현황....42
      • 
        2. 연구개발사례에 대한 자체분석 및 평가결과....43
      제 2 절 세부 기술사항의 검토 분석결과....46
    • 1. 파괴시험....46
      • 
        2. 피로시험....46
      • 
        3. 환경 조장균열시험....47
      • 
        4. Creep Crack 시험....47
      제 3 절 기존의 특허 및 외국의 기술과의 차이점 비교 검토....48
    제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...49
  • 제 1 절 등전위교번식 직류전위차법 기반감육감시 신기술 개발....49
    • 1. 등전위교번식 직류전위차법의 개발....49
      • 가. 등전위교번식 직류전위차법의 개발 : 등전위 구현 기술....50
        • 
          나. 등전위교번식 직류전위자법의 개발 : 비저항 변화의 정규화 기술....51
        • 
          다. 등전위교번식 직류전위자법의 개발 : 전류 교번 기술....52
        2. 등전위교번식 직류전위차법의 검증....53
      • 가. 건식실증루프(DRYTEL) 제작....53
        • 
          나. 등전위교번식 직류전위자법의 검증 : 등전위 구현 기술....53
        • 
          다. 등전위교번식 직류전위차법의 검증 : 전류 교번 및 비저항 변화 정규화 기술....54
        3. 등전위교번식 직류전위자법을 이용한 배관 감육 감시 기술....56
      • 가. ES-DCPD 기술을 이용한 광역 감시 (WiRM)....56
        • (1) 광역감시 감육 평가식 : 저항 모델....57
          • 
            (2) 저항 모델의 검증....58
          • 
            (3) ES-DCPD 기술을 이용한 광역 감시 (WiRM)....58
          나. ES-DCPD 기술을 이용한 협역 감시....59
        • (1) 3차원 감육 형상의 예측 방법....60
          • 
            (2) 협역 감시 (NaRM) 기법....61
          다. 광역 감시 기술의 검증....62
        • 
          라. 협역 감시 기술의 건증....63
        • 
          마. 등전위교번식 직류전위차법을 이용한 배관 감육 감시 기술....64
      제 2 절 진동 기반 감육감시 신기술 개발....90
    • 1. 배경 이론....90
      • 가. 군속도와 두께의 관계....90
        • 
          나. 시간-주파수 기 번 윽 이 용탄 군속도 계산....92
        2. FEM을 이용한 충격전파 시뮬레이션 해석....93
      • 가. 3차원모델링....94
        • 
          나. 유한요소모델....94
        • (1) 물성치(Material Properties)....95
          • 
            (2) 경계조건(Boundary Conditions)....95
          • 
            (3) 해석방법....95
          다. 해석결과....95
        3. 진동신호를 이용한 배관감육 감시 시스템....96
      • 가. 하드웨어....96
        • (1) NI 4462 데이터 취득보드....96
          • 
            (2) NI PXI 1042 데이터 취득 보드 외장 케이스....98
          • 
            (3) NI PXI-CardBus 8310....98
          나. 소프트웨어....98
        • (1) 하드웨어 설정....98
          • 
            (2) 시간주파수 분석기법....100
          • 
            (3) 배관 두께 계산....100
        4. 두께가 다른 배관에 대한 실험 결과....101
      • 가. 실험장치 구성....101
        • 
          나. 실험 결과....101
        5. 주요인자 연구....102
      • 가. 해머 무게 영향....102
        • 
          나. 거리에 따른 영향....103
      제 3 절 감육가속화실증설비 개발....132
    • 1. 두께 감육 모델의 선정 및 보완....132
      • 가. KWU-KR 모델(High pH model)....132
        • 
          나. S-C 모델(low pH model)....133
        • 
          다. FAC 민감 인자의 선정....136
        • (1) FAC에 영향을 주는 인자 연구....136
          • 
            (2) FAC 민감 인자의 선정....141
        2. 전극(ECP, pH) 개발....141
      • 
        3. 원전 2차측 모사 실험 루프(SFASL) 개발....142
      • 가. 감육 가속화 수화학 환경 개발....142
        • 
          나. 설계 및 감육 부위 예측....143
        • 
          다. 감육 가속화 모사 실험 루프(SFASL) 개발....144
      제 4 절 감육감시 신기술 실증 연구....153
    • 1. SFASL 실험 조건....153
      • 가. SFASL-2007 실험....153
        • 
          나. SFASL-2008 실험....154
        2. SFASL 실증 실험 결과....155
      • 가. SFASL 수화학 감시 결과 ; 전극 결과....155
        • 
          나. 감육 발생 결과....156
        • 
          다. ES-DCPD 검증 결과....157
        • (1) ES-DCPD 결과....157
          • 
            (2) ES-DCPD와 UT결과의 비교....158
          • 
            (3) ES-DCPD와 FAC 예측 모델 예측결과의 비교....159
          라. 진동 기반 감시 기술 검증 결과....160
      제 5 절 원전 노이즈 데이터베이스 구축 및 배관 노이즈 제거 알고리즘 개발....180
    • 1. 전자기적 노이즈 데이터베이스 구축....180
      • 가. 전자기적 Noise Source 분석....180
        • (1) 전자기적 Noise Source 분석....180
          • 
            (2) 전자기적 Noise 제거 방법....182
          나. 전자기적 Noise Data 조사....182
        • (1) 전자기적 Noise 에 의한 오동작 사례 조사....183
          • 
            (2) 원자력발전소의 전자기적 Noise에 대한 관리....184
          다. 원자력 환경에서의 전기적 Noise 측정....185
        • (1) 원자력발전소 Fluid 환경에서의 전자기적 Noise 측정....185
          • 
            (2) 열수력 실증 설비 환경에서의 전자기적 Noise 측정....186
          • 
            (3) 원전 환경에서의 복사성 Noise 측정 및 Database 확보....192
          • 
            (4) 측정 데이터의 비교....200
        2. Noise 제거 Filter 설계 및 제작....201
      • 가. 전자기적 Noise Source 분석....201
        • (1) 전자기적 Noise Source 분석....201
          • 
            (2) Switching DCPD 센서의 신호 특성....202
          나. Noise 특성에 따른 Noise Filter 설계 및 제작....203
        • (1) 신호처리 장치의 구성....204
          • 
            (2) Low Pass Filter 설계....204
          • 
            (3) Notch Filter(Band Stop Filter) 설계....205
          • 
            (4) 전원 공급 장치 설계....205
          • 
            (5) 신호처리 장치의 외관 설계....206
          다. Noise Filter 선치 및 성능 평가....206
        • (1) Noise Filter SNUMAT Test Loop 설치....206
          • 
            (2) SNUMAT Test Loop에서의 Noise Filter 성능 시험....206
          • 
            (3) Noise Filter 성능 시험 결과....207
      제 6 절 감육감시 신기술의 실용화 연구....261
    • 1. 모듈화 하드웨어 개발....261
      • 가. ES-DCPD 모듈화 장비 개발....261
        • 
          나. 측정 단자 세트 개발....261
        2. ES-DCPD 소프트웨어 개발....263
    제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...273
  • 제 1 절 최종목표....273
    • 
      제 2 절 최종목표 및 달성도....274
    • 
      제 3 절 세부연구목표별 주요연구내용 및 결과....276
    • 1. 주요 연구개발결과....276
      • 가. 등전위교번식 직류전위차법 (ES-DCPD)의 개발....276
        • 
          나. 현장 전기 잡음 제거 알고리즘 개발....277
        • 
          다. ES-DCPD 장비의 모듈화와 3차원 가시화를 통한 현장 적용성 확립....277
        • 
          라. 3차원 전산 유체역작 해석에 의한 두께 감육 형상 예측법 개발....278
        • 
          마. 현 배관에 대한 상태 예측 및 감시 결과의 그래픽 처리 소프트웨어 개발....279
        • 
          바. 배관 진동 군속도 기술의 검증 실험 및 DB 구축....279
        • 
          사. 배관 진통 군속도 기술의 감시용 인자 연구 및 민감도 분석....280
        • 
          아. 감육 감시용 소프트웨어 개발....281
        • 
          자. 두께 감육 모델 선정 및 보완....281
        • 
          차. 전극(ECP, pH) 개발....281
        • 
          카. 원전 2차측 모사 실험 루프(SFASL) 개발....282
        • 
          타. 검증 실험 루프를 통한 실증 실험....282
        • 
          파. 종합실적....283
        2. 참여 연구원별 연구활동 및 주요연구실적....284
      • 
        3. 자체평가의견서....286
      • 가. 연구개발결과의 우수성 및 창의성....286
        • 
          나. 연구개발결과의 파급효과....286
        • 
          다. 연구개발결과에 대한 활용가능성....287
        • 
          라. 연구개발 수행노력의 성실도....287
        • 
          마. 공개발표된 연구개발성과(논문.지적재산권.발표회 개최 등)....288
    제 5 장 연구개발결과의 활용계획...289
  • 제 1 절 연구개발결과....289
    • 
      제 2 절 연구수행결과로 발생한 지적재산권, 노하우 및 출판물....290
    • 1. 특허(실용신안) 등 자료목록....290
      • 
        2. 프로그램 등록목록....290
      • 
        3. 논문개제 및 발표 실적....291
      • 
        4. 노하우 내역....294
      • 
        5. 발생품 및 시작품 내역....294
      제 3 절 기술이전 및 연구결과 활용계획....295
    • 
      제 4 절 기대효과....296
    • 1. 경제적, 사회적 측면....296
      • 
        2. 기술적 측면....296
    제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보...297
  • 
    제 7 장 참고문헌...298