[BK세미나] 5/17(수) 조락균 교수(서울과학기술대학교) "Direct Numerical Method를 활용한 고온 구조물의 건전성 평가"

기계공학부 구성원들의 많은 관심과 참여 부탁드립니다.

▣ 주 제: Direct Numerical Method를 활용한 고온 구조물의 건전성 평가

▣ 연 사: 조락균 교수

▣ 소 속: 서울과학기술대학교 MSDE학과

▣ 일 시: 2023. 5. 17.(Wed) 16:00

▣ 장 소: 제1공학관 A685호

▣ 초 청: 조형희 교수

▣ 초 록

고온 원자로는 약 600℃ 이상에서 동작하는 원자로로, 더 높은 발전 효율과 경제성을 제공하기 위해 개발된 원자로이다. 보통 기존 원자로보다 더 높은 온도에서 동작하므로, 더 많은 양의 열을 전환하여 전기를 생산할 수 있다. 또한, 산업에서 열을 생산하는 과정에서 발생하는 남은 열을 활 용하여 전력 생산 외에도 산업용 열을 제공할 수 있다. 고온 원자로는 높은 발전 효율과 경제성을 제공하며, 대기오염 물질 배출량이 상대적으로 적기 때문에 환경 친화적인 에너지원으로 평가되고 있다. 하지만, 원자로 및 기타 계통 설비의 구조 건전성 측면에서는 이러한 고온 운전 조건은 소성 변형, 크리프 변형, 피로 파괴 등이 발생하여 부품의 수명에 악영향을 미칠 수 있다. 이 연구는 발전 설비 보일러 시스템에서 매우 높은 온도에 노출되는 수퍼 히터 튜브플레이트의 건전성을 Direct Numerical Method를 사용하여 평가한 결과를 소개한다. 크리프-피로를 고려한 탄소성 해석은 University of Strathclyde에서 개발된 Linear Matching Method Framework 중 extended Direct Steady Cyclic Analysis를 사용하여 반복적인 열-기계적 하중 하에서 수퍼 히터 튜브 플레이트의 크리프-반복 소성 거동(Creep-cyclic plasticity)을 조사하고 크리프-피로 손상 수명을 평가하였다. 온도 의존적 재료 물성을 사용하여 보다 실제와 유사한 구조 거동 및 수명을 예측하였다. 해석 결과를 통해 Non Isothermal 하중 및 Multi-dwell 조건이 동 튜브 플레이트의 구조 건전성에 미치는 중요한 손상 메커니즘을 명확하게 제시하였다. 또한, 본 연구는 다양한 크리프-피로 손상 평가 모델을 사용하여 총 손상 수명을 예측하였으며, 각 손상 평가 모델의 보수성을 실험 결과와 비교하였다.