분포 변형률 변화 특성에 기반한 탄소강 곡관의 감육진단

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확장요약문

원전 2 차계통의 탄소강 배관은 유동가속부식(flow-accelerated corrosion, FAC)에 의한 사고를 방지하기 위해 감육감시 프로그램을 운영하고 있으며, 감육감시를 위한 기반 데이터인 배관두께 측정을 위해 초음파 탐상검사등을 이용하여 주기적으로 배관 두께를 감시하고 있다. 하지만, 두께측정 시기는 핵연료 교체주기를 고려해야 하므로 실시간 감시에는 어려움이 있다. 최근 연구에서는 실시간 감시를 위해 단계별 감육상태를 모사한 탄소강 곡관에 가속도계를 설치하여, 감육상태에 따른 공진 주파수변화를 통해 감시하는 방법이 제안되었다. 하지만, 같은 모드형상의 공진 주파수변화를 추적하는 방법은 가속도계의 위치선정에 따라 정확도에 영향을 미칠 수 있으며, 모드형상의 일관성을 검증하기 위한 추가 가속도계 설치를 고려해야 하므로, 단일 곡관에 대한 감시를 위해서 여러 개의 가속도 측정 채널이 요구된다. 현장적용을 위한 설치공간과 비용측면을 고려할 때, 실시간 감시를 위해 요구되는 센서 및 케이블 설치 공간의 확보가 제한적이고, 다채널 계측시스템의 유지·보수 비용이 감당하기 어려운 수준으로 증가할 수 있다.

고온·고압의 배관 시스템에서는 배관에 부가되는 힘들에 의해 응력과 변형률이 발생하고, 감육이 발생하게 되면, 감육이 발생되는 범위에 걸쳐 응력과 변형률의 변화가 발생한다. 분포형 광섬유 센싱 시스템을 이용하면, 배관의 감육발생 부위의 변형률 분포 변화를 실시간으로 확인할 수 있다. 광섬유 센서는 공간제약에 자유롭고, 분포형 센서의 특징인 거의 모든 광섬유 센서 설치 구간에서 데이터를 확보할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 분포형 광섬유 센싱 시스템을 적용한 탄소강 곡관의 감육상태 감시기법 개발을 목적으로 수치해석방법을 통해 탄소강 곡관의 감육에 따른 변형률 분포 변화를 조사하였다.