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목차

표제지=0,1,1

제출문=0,2,1

요약문=i,3,6

SUMMARY(영문요약문)=vii,9,4

CONTENTS(영문목차)=xi,13,1

목차=xii,14,4

표목차=xvi,18,2

그림목차=xviii,20,3

제1장 연구개발 과제의 개요=1,23,1

제1절 연구개발의 목적=1,23,1

1. 원자로 상부구조물 단순화=1,23,1

2. 유체기기 손상진단 및 성능해석=1,23,2

제2절 연구개발의 필요성=2,24,1

1. 연구개발의 사회,경제,산업,기술적 중요성=2,24,1

가. 사회적 측면=2,24,1

나. 경제,산업적 측면=2,24,2

다. 기술적 측면=2,25,1

제3절 연구개발 범위=3,25,1

1. 원자로 상부구조물 단순화=3,25,3

2. 유체기기 손상진단 및 성능해석=3,27,1

제2장 국내ㆍ외 기술개발 현황=1,28,1

제1절 원자로 상부구조물 단순화=1,28,1

1. 국내현황=1,28,1

2. 국외현황=1,28,1

제2절 유체기기 손상진단 및 성능해석=1,28,1

1. 국내현황=1,28,2

2. 국외현황=2,29,1

제3장 연구개발수행 내용 및 결과=1,30,1

제1절 원자로 상부구조물 단순화=1,30,1

I. 단순화방안 해석평가(II)=2,31,1

1. 원자로 헤드 인양설비에 대한 NUREG-0612 평가=2,31,1

가. 개요=2,31,1

나. 부품 개요=2,31,2

다. 평가범위=3,32,2

라. 평가(예)=4,33,3

마. 결론=6,35,1

2. CDRM 냉각시스템 평가=7,36,1

가. 개요=7,36,1

나. 목적=8,37,1

다. 해석결과요약=8,37,1

라. System pressure drop=9,38,1

마. Input=9,38,1

바. 해석을 위한 가정=9,38,2

사. Flow rate hand calculation=10,39,2

아.／사. Evaluation Method=12,41,23

자.／아. Results=34,63,6

차.／자. 최종평가=40,69,2

카.／차 부록=42,71,3

3. Missile shield에 대한 충격하중 평가=45,74,1

가. 개요=45,74,1

나. 주요해석 방법 및 절차=45,74,1

다. 가상사고 조건=45,74,2

라. SHA 구성=46,75,2

마. 해석방법 및 절차=47,76,5

바. CDRM impact position=51,80,7

사. Penetration evaluation=57,86,3

아. Displacement limit analysis=59,88,3

자. Results=61,90,4

차. Missile shield response=64,93,6

카. System response=70,99,5

타. Model verification=74,103,2

파. Fillet Weld Evaluation=75,104,2

4. 구조해석=77,106,1

가. 개요=77,106,1

나. 절차 및 내용요약=77,106,5

다. SHA modeling and calculation=82,111,7

라. Case 별 STAAD input／out file 검토결과=88,117,9

마. Support case 2:SHAOBE1.STD=96,125,3

바. Connection design 절차 및 방법=98,127,5

사. NF component=103,132,2

자. 구조해석 결과요약=104,133,1

5. 원자로 주변평가=105,134,1

가. 개요=105,134,1

나. 영광 2호기 단순화 전,후 공기흐름 분석=105,134,2

다. 영광 2호기 재장전 수조 Dimension=106,135,1

라. Modeling=107,136,1

마. Mesh generation=108,137,1

바. Boundary condition=108,137,1

사. 해석을 위한 가정=109,138,1

아. Solving=109,138,3

자. 결과=112,141,1

II. 규제요건 및 운전사양평가=113,142,1

III. 평가 결과를 반영한 최종 기본설계완료 및 도면작성=114,143,1

1. 개요=114,143,1

2. 영광 2호기 단순화 전,후 비교=114,143,2

3. CDRM cooling fan 단순화=115,144,2

4. CDRM Cooling Duct 단순화=116,145,2

5. Missile shield 설비 단순화=117,146,2

6. CRDM／DRPI 케이블 브릿지 일체화=118,147,2

7.／6. 단순화 전후 부품 배치:O／H 활용 공간 증가=119,148,2

8.／7. 부록=121,150,56

제2절 유체기기 고장진단 및 성능해석=177,206,1

I. 전력선 신호분석 기술확립=178,207,1

1. 유체기기 주요 손상원인 분석=178,207,1

가. 개요=178,207,1

나. 회전체 불평형=178,207,2

다. 회전체축 정렬불량=179,208,1

라. 회전축 휨=179,208,1

마. 마찰=791,208,2

바. 오일 휠 및 휩에 의한 불안정=180,209,1

사. 축 균열=180,209,1

아. 베어링 결함=180,209,2

II. 전력선 신호수집 분석 기법 개발=182,211,1

1. 유체기기 진동 특성 변화를 초래하는 기계적 결함 분류 및 진동특성=182,211,1

가. 차동기 가진력=182,211,1

나. 회전 주파수 가진력=183,212,1

다. 2배 회전주파수의 가진력=183,212,1

라. 흔히 발생하는 기타 기계적 문제점=184,213,1

2. 주파수축 특성변화 예측기술 확립=185,214,1

가. MCSA 자료 수집,분석=185,214,1

나. 기기 손상에 의한 전력선 신호거동 분석=186,215,2

다. 전력선 고주파 특성 모델링(변조 자계 모델)=187,216,3

3. 손상원인별 전력선 신호특성 모델링=189,218,1

가. 전동기 구동 유체기기의 손상원인 분류=189,218,1

나. 전력선 신호 수집 및 분석 기술=189,218,2

다. 유체기기의 비정상 상태 해석=191,220,6

4. 주파수축에서의 전동기 비정상 상태 예측기법=197,226,4

5. 위그너-빌 분포방법을 이용한 시간-주파수축 분석=200,229,3

6. 비정상상태 해석기법=202,231,1

가. 특이 신호 추출 및 해석 기법 개발=202,231,4

나. 자동 진단 알고리듬=205,234,1

III. 고장진단 및 성능해석 시작품／프로그램 개발=206,235,1

1. 전력선신호 분석기술을 이용한 전동구동밸브 성능평가 시스템 개발=206,235,1

가. MOV 진단 시스템의 계통 구성=206,235,2

나. MOV 성능진단 프로그램 시작품 개발=207,236,5

2. MOV 시뮬레이터의 개발=211,240,2

3. 1차년도 시작품의 성능평가 시험=213,242,3

4. 토크 추정 방정식의 정확도 검증시험 결과=215,244,4

5. 토크 측정 시스템을 이용한 현장 검증시험 결과=218,247,1

가. 1차 현장 시험 결과=218,247,2

나. 원전 현장 교정용 설비(Torque Test Stand)과의 교차 시험 결과=219,248,4

6. MOV 시뮬레이터를 이용한 손상 모의 시험 및 자동진단 기술=223,252,1

가. 주파수 축에서의 특이 주파수 분석 및 판별=223,252,3

나. 시작품을 이용한 각 비정상 상태에서의 토크 예측 정확도 분석=226,255,1

다. MOV 고장원인별 전력 신호원 분류 및 시간-주파수축 전력신호 분석기법 개발=226,255,2

7. 시작품／프로그램 개선 및 2차년도 시작품의 개발=227,256,2

8. 부록=229,258,49

제4장 연구개발 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도=1,307,1

제1절 연구개발 목표 달성도=1,307,1

1. 연구개발의 최종 목표=1,307,1

2. 연도별 연구목표(연구개발 계획서 목표 및 내용)=1,307,1

3. 평가 착안점=2,308,1

가. 원자로 상부구조물 단순화 방안 개발=2,308,1

나. 유체기기 고장진단 및 성능해석=2,308,2

4. 1차 연도 연구목표 달성도=4,310,1

5. 2차 연도 연구목표 달성도=5,311,1

제2절 관련분야의 기술발전 기여도=6,312,1

1. 원자로 상부구조물 단순화=6,312,1

2. 유체기기 고장진단 및 성능해석=6,312,1

제5장 연구개발 결과의 활용계획=1,313,1

제1절 원자로 상부구조물 단순화=1,313,1

1. 추가연구의 필요성=1,313,1

2. 타 연구에의 응용=2,314,1

3. 사업화 추진방안=2,314,1

4. Mock-up 활용방안=2,314,1

제2절 유체기기 고장진단 및 성능해석=3,315,1

1. 추가연구의 필요성=3,315,1

2. 타 연구에의 응용=3,315,1

3. 사업화 추진방안=3,315,1

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학 기술정보=1,316,3

영문목차

[title page etc.]=0,1,8

Summary=vii,9,4

CONTENTS(영문목차)=xi,13,5

List of Tables=xvi,18,2

List of Figures=vxiii,20,3

Chapter 1 Introduction=1,23,5

Chapter 2 State of the Art=1,28,2

Chapter 3 Result of Project=1,30,1

Section 1 Simplilfied Head Assembly(SHA)=1,30,176

Section 2 Machinery Condition and Performance Diagnosis Technology=177,206,101

Chapter 4 Achiemvement of Objective and Contribution=1,307,6

Chapter 5 Proposal for Application=1,313,3

Chapter 6 Reference=1,316,3

표목차

표 1-3-1 원자로 상부구조물 추진절차=1,30,1

표 1-3-1-1 원자로 용기 헤드 인양기구,로드셀 및 Linkage의 주요 항목 목록=4,33,1

표 1-3-1-2 원자로 용기 헤드 인양기구,로드셀 및 Linkage의 용접부주요 항목 목록=5,34,1

표 1-3-1-3 원자로 용기 내장물 인양기구의 주요 항목 목록=5,34,1

표 1-3-1-4 원자로 용기 내장물 인양기구의 용접부 주요 항목 목록=6,35,1

표 1-3-2-1 SHA 전,후 냉각 CRDM 냉각 System 비교=7,36,1

표 1-3-2-2 Fan Data=9,38,1

표 1-3-2-3 Motor Data=9,38,1

표 1-3-2-4 돌연축소 손실계수=17,46,1

표 1-3-2-5 하부 32 in,Duct 90° Miter with Vane 설계=18,47,1

표 1-3-2-6 상부 90°Miter with Vane Design=19,48,1

표 1-3-3-1 Summary of Missile Results from[19]=46,75,1

표 1-3-3-2 Load Case Description for Impacts Considered=52,81,1

표 1-3-3-3 Finite Element Model Purpose／Description=53,82,2

표 1-3-3-4 Element Summary=55,84,1

표 1-3-3-5 Boundary conditions=57,86,1

표 1-3-3-6 Collapse Load Results Summary=61,90,1

표 1-3-3-7 Bolted Connection Impact Summary on Missile Shield Displacement Limits=62,91,1

표 1-3-3-8 Missile Shield response Results Summary=66,95,1

표 1-3-3-9 Bolt Capacity Summary=66,95,1

표 1-3-3-10 Connection Capacity Summary=67,96,1

표 1-3-3-11 System Response Results Summary=74,103,1

표 1-3-4-1 Allowable bending stress 계산 시 문제점=94,123,1

표 1-3-4-2 Section Properties 계산법=95,124,1

표 2-3-1 유체기기 고장진단 및 성능해석 추진절차=177,206,1

표 2-3-2-1 차동기 가진력의 주요 발생 원인 및 특성=182,211,1

표 2-3-2-2 회전 주파수 가진력의 주요 발생 원인 및 특성=183,212,1

표 2-3-2-3 회전주파수의 2배 가진력의 주요 발생원인 및 특성=183,212,1

표 2-3-2-4 기타 기계적 문제점의 주요 발생 원인 및 특성=184,213,1

표 2-3-2-5 유체기기 손상특성 및 진단 방법 요약=184,213,1

표 2-3-2-6 MCSA관련 수집 기술 정보 내역=185,214,1

표 2-3-2-7 각 기술의 주요 기능 및 활용방법 비교=190,219,1

표 2-3-2-8 유체기기 진단에 사용되는 시간축 분석 기법=192,221,1

표 2-3-2-9 비정상 상태별 특이 주파수 모델=200,229,1

표 2-3-2-10 데이터 편집／삭제 모드 기능 요약=209,238,1

표 2-3-2-11 트랜듀서 데이터베이스 보수 기능 설계요약=210,239,1

표 2-3-2-12 MOV 시뮬레이터의 주요 구성 및 재원=212,241,1

표 2-3-2-13 전력선신호 분석결과를 이용한 전동구동밸브 성능평가시스템 성능시험=213,242,1

표 2-3-2-14 특이 주파수 분석 및 판별 결과(계산 값과 측정값 비교)=225,254,1

표 2-3-2-15 시간-주파수축 비정상 상태 자동 처리 결과=227,256,1

표 2-3-2-16 모듈별 비정상 상태 진단결과에 따른 경보창 색상=228,257,1

그림목차

그림 1-3-2-1 CRDM Coil Dimension(Plan View)=10,39,1

그림 1-3-2-2 32" One Duct Type 유로방향=12,41,1

그림 1-3-2-3 CRDM Coil 치수 및 압력손실 부분=13,42,1

그림 1-3-2-4 Reynolds Number와 마찰계수와의 관계=15,44,1

그림 1-3-2-5 하부 32in. Duct 90° Miter with Vane=17,46,1

그림 1-3-2-6 상부 90° Miter with Vane=19,48,1

그림 1-3-2-7 32 in. Two Duct system Air Flow Direction=22,51,1

그림 1-3-2-8 32 in. Two Duct system 상부 ANSYS Modeling (Including Volum)=24,53,1

그림 1-3-2-9 32 in. Two Duct system 상부 ANSYS Modeling (Only Volume Delete)=24,53,1

그림 1-3-2-10 32 in. Two Duct system 하부 ANSYS Modeling=25,54,1

그림 1-3-2-11 32 in. Two Duct system 상부 ANSYS Modeling (Including Volum)=26,55,1

그림 1-3-2-12 32 in. Two Duct system 상부 ANSYS Modeling=26,55,1

그림 1-3-2-13 32 in. Two Duct system 하부 ANSYS Modeling (Only Volume Delete)=27,56,1

그림 1-3-2-14 One Duct System 상부 CFX-5.5 Boundary Condition=28,57,1

그림 1-3-2-15 One Duct System 상부 CFX-5.5 Mesh=29,58,1

그림 1-3-2-16 Vane CFX-5.5 Mesh=29,58,1

그림 1-3-2-17 One Duct 하부 CFX-5.5 Boundary Condition=30,59,1

그림 1-3-2-18 One Duct System Lower Part CFX-5.5 Mesh=31,60,1

그림 1-3-2-19 Two Duct 상부 Boundary Condition=31,60,1

그림 1-3-2-20 Two Duct 상부 Mesh=32,61,1

그림 1-3-2-21 Two Duct Lower Part Boundary Condition=33,62,1

그림 1-3-2-22 Two Duct 하부 Mesh=34,63,1

그림 1-3-2-23 영광 2호기 Unit CRDM Region Area Dimension=34,63,1

그림 1-3-2-24 One Duct CRDM Region Velocity distribution=36,65,1

그림 1-3-2-25 One Duct System Lower Part Velocity Distribution=36,65,1

그림 1-3-2-26 One Duct System Lower Part Pressure Distribution=37,66,1

그림 1-3-2-27 One Duct System Upper Part Velocity Distribution=37,66,1

그림 1-3-2-28 Two Duct CRDM Region Velocity Distribution=38,67,1

그림 1-3-2-29 Two Duct System Lower Part Stream Line=38,67,1

그림 1-3-2-30 Two Duct System Lower Part Pressure Distribution=39,68,1

그림 1-3-2-31 Two Duct System Upper part Pressure distribution=39,68,1

그림 1-3-3-1 CRDM Impact position=51,80,1

그림 1-3-3-2 A36 탄소강의 Elastic-perfectly plastic material property=60,89,1

그림 1-3-3-3 Ring ginder의 Elastic-perfectly plastic material property=60,89,1

그림 1-3-3-4 Missile impact position=62,91,1

그림 1-3-4-1 영광2호기 SHA 구조해석 모델=83,112,1

그림 1-3-4-2 Fan plenum support structure의 STAAD model=85,114,1

그림 1-3-4-3 Fan structure의 STAAD model=86,115,1

그림 1-3-4-4 SHA 구조물 β-angle 정의=89,118,1

그림 1-3-5-1 CRDM Coil dimension (Plan view)=105,134,1

그림 1-3-5-2 영광 2호기 재 장전 수조 Dimension (Plan view)=106,135,1

그림 1-3-5-3 영광 2호기 재 장전 수조 Modeling (Volume 포함)=107,136,1

그림 1-3-5-4 영광 2호기 재 장전 수조 Modeling (Volume Delete)=107,136,1

그림 1-3-5-5 Mesh Generation=108,137,1

그림 1-3-5-6 Boundary Condition=108,137,1

그림 1-3-5-7 재 장전 수조의 속도분포=109,138,1

그림 1-3-5-8 재 장전 수조 상부 속도분포=110,139,1

그림 1-3-5-9 재 장전 수조 CRDM Region 속도분포=110,139,1

그림 1-3-5-10 재 장전 수조의 단면 속도분포 (Duct 제외)=111,140,1

그림 1-3-5-11 재 장전 수조 Duct 단면 속도분포=111,140,1

그림 1-3-6-1 현 원자로 상부구조물 집합체=114,143,1

그림 1-3-6-2 SHA 원자로 상부구조물 집합체=115,144,1

그림 1-3-6-3 현 CRDM Cooling Fan 집합체=115,144,1

그림 1-3-6-4 SHA CRDM Cooling Fan 집합체=116,145,1

그림 1-3-6-5 현 DRDM Cooling Duct 집합체=116,145,1

그림 1-3-6-6 SHA CRDM Cooling duct 집합체=117,146,1

그림 1-3-6-7 현 Missile shield 집합체=117,146,1

그림 1-3-6-8 SHA Missile Shield 집합체=118,147,1

그림 1-3-6-9 현 CRDM & DRPI Cable Bridge집합체=118,147,1

그림 1-3-6-10 SHA CRDM & DRPI Cable Bridge 집합체=119,148,1

그림 1-3-6-11 현 원자로 상부구조물 분해부품 배치도=119,148,1

그림 1-3-6-12 SHA 원자로 상부구조물 분해부품 배치도=120,149,1

그림 1-3-6-13 SHA 원자로 상부구조물 분해상태=120,149,1

그림 2-3-2-1 시간축에서 측정된 전기 신호의 주기성(전동기의 축정렬 불량시 파형)=191,220,1

그림 2-3-2-2 웜기어 불량시 토크 신호파형(연속 기록 파형)=193,222,1

그림 2-3-2-3 토크 추정을 위한 3상 좌표의 2상 d-q 축 변환=194,223,1

그림 2-3-2-4 회전기기 비정상 상태 개념도=197,226,1

그림 2-3-2-5 베어링 개념도=199,228,1

그림 2-3-2-6 통계적 추출구간 설정 기법을 이용한 비정상 상태 진단 알고리듬=202,231,1

그림 2-3-2-7 Peak-picking 방법에 의한 특이 신호구간 추출 개념도=204,233,1

그림 2-3-2-8 신호수집 및 처리 개념도=206,235,1

그림 2-3-2-9 전력선신호 분석기술을 이용한 전동구동밸브 성능평가 시스템=207,236,1

그림 2-3-2-10 MOV 진단 시스템 소프트웨어 주 화면 개념도=208,237,1

그림 2-3-2-11 분석 모드 개념도=208,237,1

그림 2-3-2-12 MDS 소프트웨어 데이터 편집／삭제 모드 개념도=210,239,1

그림 2-3-2-13 MDS 소프트웨어 트랜듀서 유지／보수 모드 개념도=211,240,1

그림 2-3-2-14 성능시험을 위한 MOV Simulator=211,240,1

그림 2-3-2-15 토크 트랜듀서의 교정 곡선을 이용하여 산출한 오차 분석 결과=213,242,1

그림 2-3-2-16 MOV 시뮬레이터와 MDS를 이용하여 전력선 신호분석방법으로 계산한 토크=214,243,1

그림 2-3-2-17 가변 부하 시험장치 구조도=215,244,1

그림 2-3-2-18 추정한 토크와 트랜듀서로 측정한 토크의 변화 곡선=217,246,1

그림 2-3-2-19 모터 토크 측정용 시뮬레이터=217,246,1

그림 2-3-2-20 유압 변동시 토크 출력의 변화 곡선=218,247,1

그림 2-3-2-21 진단 장비 측정 결과와 토크 트랜듀서의 측정값의 비교=219,248,1

그림 2-3-2-22 7134_MV7010 (분석 구간:28Sec-44Sec)=220,249,1

그림 2-3-2-23 3432_MV40 (분석 구간:28Sec-44Sec)=221,250,1

그림 2-3-2-24 3332_MV01 (분석 구간:14Sec-24Sec)=221,250,1

그림 2-3-2-25 전동기의 고정자측에 인입되는 전류의 주파수 파형=223,252,1

그림 2-3-2-26 전원주파수와 전동기 회전 주파수 관측 결과=223,252,1

그림 2-3-2-27 전원 주파수와 변조된 회전 주파수의 검출결과 (100㎐ 구간)=224,253,1

그림 2-3-2-28 모터 토크 62 N.m 에서의 회전 주파수 및 회전자 Passing 주파수=225,254,1

그림 2-3-2-29 각 비정상 상태에서의 토크 예측 정확도=226,255,1

그림 2-3-2-30 위그너-빌 분포 분석 결과의 3차원 도형화=226,255,1

그림 2-3-2-31 감시모드의 운전정보 탭=228,257,1

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