초록 ▼

최종목표
○ 액적충돌침식 모사 연속실증장비 개발
○ 탄소강 및 저합금강 소재에 대한 LDIE 손상평가 이론 개발
○ LDIE 민감부위 선정기법 개발 및 손상평가 검증
○ DIE 억제 설계기술 개선방안 도출 및 시장진출
개발내용 및 결과
○ LDIE 이론 및 영향인자 분석
- LDIE 관련 기존 이론과 영향인자를 분석함
- 연구기초 마련
○ LDIE 손상사례 및 특성 분석
- 국내외 LDIE 손상 현황과 손상 특성을 분석함
- 손상발생 원인과 영향변수 분석
○ LDIE

최종목표
○ 액적충돌침식 모사 연속실증장비 개발
○ 탄소강 및 저합금강 소재에 대한 LDIE 손상평가 이론 개발
○ LDIE 민감부위 선정기법 개발 및 손상평가 검증
○ DIE 억제 설계기술 개선방안 도출 및 시장진출
개발내용 및 결과
○ LDIE 이론 및 영향인자 분석
- LDIE 관련 기존 이론과 영향인자를 분석함
- 연구기초 마련
○ LDIE 손상사례 및 특성 분석
- 국내외 LDIE 손상 현황과 손상 특성을 분석함
- 손상발생 원인과 영향변수 분석
○ LDIE 모사 연속 실증장비 개발
- LDIE + FAC 복합 손상을 실증할 수 있도록 수처리 설비가 구비된 회전원판형 모사설비를 개발함
- 장비실증 및 액적특성을 분석함
○ 운전변수 추출방안 개발
- 계측기가 설치되어 있지 않은 원전 증기계통 특성상 LDIE 영향변수(액적속도, 크기, 충격압 등)를 도출하기 위한 방안을 개발함
○ 평가이론 개발 및 검증
- LDIE와 FAC 복합손상을 예측할 수 있는 이론을 개발하고 기손상사례와 비교, 분석함
- 초기에는 해외 선행연구와 같이 모재를 대상으로 하였으나 손상특성 분석 결과에 따라 배관 내부에 생성되는 마그네타이트 용해 효과를 반영하여 실증설비 설계변경을 수행함
○ 현장 LDIE 관리방안 개발
- 원전 탄소강배관의 LDIE 손상을 관리할 수 있는 방안(민감도 분석, 예측평가, 최적검사 방안 등)을 개발함
- 원전 탄소강배관 LDIE 관리 지침서 개발
○ LDIE 억제 설계기술 개선방안 개발
- LDIE를 억제할 수 있는 설계개선 방안을 개발함
- 설계 개선방안의 타당성 검토를 위한 수치해석 수행
기술개발 배경
○ 기존 LDIE 관련 연구는 항공산업과 터빈 블레이드를 대상으로 수행되어 왔으나 최근에는 원전 배관에서도 액적충돌침식 손상이 빈번히 나타나고 있음을 확인함
○ 그러나 발전사업자는 손상의 원인을 파악하지 못해 배관 관리에 많은 어려움을 겪어왔음
○ 이에 따라 원전 탄소강배관 환경에서 발생하는 LDIE를 예측할 수 있는 이론과 최적의 관리방법론 및 LDIE를 억제할 수 있는 설계 개선방안을 도출함
핵심개발 기술의 의의
(1) 기존 해외의 LDIE 이론은 탄소강소재 배관의 모재에서 발생하는 침식을 예측하는 것이었음. 그러나 고온, 고압의 증기가 흐르는 원전 탄소강배관 내부에서 마그네타이트가 형성되고 유체흐름에 의해 용해되는 FAC 현상과 액적충돌이 동시에 발생하는 특성을 고려하여 LDIE + FAC (FDI, FAC and Droplet Impingement) 복합손상 예측이론을 개발함. 본 이론은 세계 최초로 개발된 것으로서 우리나라의 학술발달에도 기여함
(2) LDIE를 평가하기 위해서는 액적속도, 액적크기, 건도 등과 같은 변수가 확보되어야 하지만 원전 증기계통에는 계측기가 충분하지 않음. 본 연구에서는 이러한 원전 증기계통 환경에서 LDIE 영향변수를 확보할 수 있는 방안과 LDIE를 관리할 수 있는 방안 즉, 민감부위 결정, 손상예측 및 최적검사 기법을 개발함
(3) LDIE 손상이 주로 발생하는 배관형태를 도출하여 LDIE를 완화시킬 수 있는 방안을 모색함으로써 한국형 원전 설계의 안전 신뢰도를 높였으며, 이를 해외 신규수출 원전에 적용 가능
(4) 원전 탄소강배관에서 발생하는 FDI 복합손상 예측이론을 기반으로 국내 원전뿐만 아니라 해외 원전의 배관감육관리 사업에도 진출이 가능함
적용 분야
(1) 가동 원전 배관감육관리에 적용
(2) 신규 건설 원전의 액적충돌침식 완화 설계에 적용
(3) LDIE 모사 연속 실증장비 적용분야
- 탄소강 이외에 다른 소재의 LDIE 손상 원인분석 및 이론개발에 적용 가능(LDIE는 탄소강 소재 배관에서만 발생하는 것이 아니라 모든 금속 소재에서도 발생 가능)
- 수화학조건(pH, DO, 하이드라진, 아민 등)에 따른 LDIE 및 FAC 영향연구
- 발전소 배관이나 기기에서 발생하는 손상 원인분석 및 최적 설계변경에 활용 가능