원전배관 2차계통에 사용되는 배관을 모사하여 ASTM A53 Gr.B탄소강 배관시험 편을 제작하였다. 배관시험편 내부에 결함을 인위적으로 가공하였는데 Fig. 4-4에 서보는 바와 같이 결함의 깊이와 길이는 동일하지만 결함 폭은 서로 다른 4가지의 크기를 가지고 있다. 마이켈슨 간섭계의 방식을 참고하여 구성된 배관 측정용 전단 간섭계를 이용하여 배관 내부결함을 측정한 결과 서로 다른 압력조건하에서 결함부 의 변형정도는 Phase map을 통하여 볼 때 압력의 크기에 따라 변위값이 비례하다 는 것을 육안으로 식별할 수 있었다. 보다, 결함부의 변위값은 정량적으로 확인하 기 위하여 Image Filtering작업 후 Line profile을 이용하여 그래프의 형태로 볼 때 압력에 따른 변위 값이 미세한 차이가 있다는 것을 확인 할 수 있었다.
Table 4-4 Measurement conditions of pressure pipe specimen
Internal pressure (Mpa)
Shear displacement
(mm)
Shear anzgle
( °) Thickness tp Length(mm) width(mm)
0.5 1 180 3/4tp 10
5.0 5.1 5.2 5.3
0.7 1 180 3/4tp 10
5.0 5.1 5.2 5.3
0.9 1 180 3/4tp 10
5.0 5.1 5.2 5.3
Table 4-5 Deformation data for defective width
Shear angle (°)
Shear displacement
(mm)
Internal defect width
(mm)
Internal pressure (Mpa)
Phase map Filtering
180 1
5.0 0.5
5.0 0.7
5.0 0.9
180 1
5.1 0.5
5.1 0.7
5.1 0.9
Shear angle ( °)
Shear displacement
(mm)
Internal defect width
(mm)
Internal pressure (Mpa)
Phase map Filtering
180 1
5.2 0.5
5.2 0.7
5.2 0.9
180 1
5.3 0.5
5.3 0.7
5.3 0.9
Table 4-6 Profile data for defective width
Shear angle (°)
Shear displacement
(mm)
Internal defect width
(mm)
Internal pressure (Mpa)
Line profile Profile graph
180 1
5.0 0.5
5.0 0.7
5.0 0.9
180 1
5.1 0.5
5.1 0.7
5.1 0.9
Shear angle ( °)
Shear displacement
(mm)
Internal defect width
(mm)
Internal pressure (Mpa)
Phase map Filtering
180 1
5.2 0.5
5.2 0.7
5.2 0.9
180 1
5.3 0.5
5.3 0.7
5.3 0.9
Table 4-7 Comparison of deformation according to defective width in pressure pipe specimen
제 5 장 결론 및 고찰
원자력발전소에서 위약부분은 고온, 고압 환경의 배관부에서의 부식 및 균열발생 이며 이 결함들이 성장하는 경우 배관부의 누설이 발생할 수 있다. 특히 2차 계통 의 배관부 누설결함이 발생하는 경우 방사능 유출사고로 이어질 수 있기 때문에 배 관부의 부식 및 균열에 대한 정확한 검사기술이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 전단간섭계(Shearography)를 이용하여 고무평판의 미세변형에 따른 변형 측정을 하였다. 이를 기반으로 원자력 발전소의 2차 계통에서 사용되는 배관을 모사하여 내부에 결함을 부여한 시험편을 제작하였고 압력변화에 따른 결함부의 미세변위 값 을 비교하였다.
1) 고무평판을 이용한 기초실험 결과 이미지들에서 볼 수 있듯이 전단량의 변형량 이 클수록 Phase map을 선명하게 얻을 수 있었다. Phase map을 보다 선명하게 처리하기 위해 Filtering작업을 하였으며 그 과정에서 보다 선명한 이미지로 보정 이 되었음을 확인할 수 있었다. Filtering값에 따라 결과 값에 차이가 있으므로 차 후 이미지 처리 프로그램에서의 개선을 필요로 한다. 또한, 각각의 전단량과 변형 량에 대한 Unwrapping결과의 차이가 없는 것으로 보이나 Line prfile로 Line을 표기하여 그래프로 나타낸 결과로는 변형량이 클수록 그래프의 선이 부드럽게 나타 나는 것을 알 수 있다.
2) 미세변형에 따른 변형기초실험을 토대로 압력에 따른 배관 시험편 내부에 부여 된 결함의 크기를 정량적으로 측정하기로 하였다. 하지만, 초기에 배관 내부에 부 여된 결함의 전체적인 크기에 부합하기 위하여 배관 내부에 압력을 크기별로 가하 여 결함의 전체사이즈에 근접하기에는 많은 에로사항이 있었다.
3) 배관 시험용 Shearography 시스템을 통하여 배관 시험편을 특정한 결과 사전 에 부여된 결함부의 전체적인 사이즈에 근접하기에는 한계가 있었지만, 배관 내부 에 가해진 압력의 크기가 상승합에 따라 변형률도 미세하게 상승함을 Line profile 을 통하여 알 수 있었다.
본 실험에서 전단간섭계를 이용한 결함의 크기 값을 정량적으로 도출하는데 아직 까지는 한계가 있다고 생각되지만, 이러한 계측방법을 통해 원전배관 사고에 대응 할 수 있는 사전 대비책을 마련할 수 있는 좋은 계기가 될 것으로 판단된다.
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