일반기술
원자력 > 원격조작·제어기술
○ 일반적으로 원자력 시설에서의 핫셀(hot cell) 내부에서의 작업(운반, 취급, 유지보수 등)은 벽에 장착된 다수의 기계식 원격 조종기(Master-Slave Manipulator)를 이용하여 이루어짐. 그러나 핫셀 내부에 설치된 장치들로 인해서 핫셀이 비좁거나, 핫셀의 규모가 크게 되면 벽에 설치된 원격 조종기로는 작업에 어려움이 따르거나, 할 수 없게 됨. 따라서, 한국원자력연구소(핵연료주기원격장치Lab)에서는 크레인처럼 핫셀 내부에서 자유롭게 이동이 가능한 원자력용 천정이동 서보 조작기(Bridge Transported Servo Manipulator)를 개발하였음. ○ 이는 핫셀 내부에 설치되는 텔리스코픽 튜브(Telescopic Tubeset)를 가진 슬레이브 조작기(Slave Manipulator) 이송장치, 슬레이브 조작기, 카메라 및 운전지역에 설치되는 마스터 조작기(Master Manipulator) 및 제어장치로 구성되며, ○ 운전자가 수동 조작반이나 마스터 조작기를 조종하면 이의 동작은 전기적인 신호로 바뀌어 컴퓨터 제어반에 전달되고, 운전 프로그램에 의해 이송장치와 슬레이브 조작기를 동작시킴. 이때 슬레이브 조작기는 마스터 조작기와 같은 동작을 하게 됨. 운전자는 마스터 조작기를 통해서 슬레이브 조작기와 작업 대상물과의 접촉력을 느끼게 되며, 카메라로부터 전송되는 핫셀 내부의 영상신호를 모니터를 통해 보면서 천정이동 서보 조작기를 조종함.○ 개발한 서보 조작기는 독창적인 구조로 설계된 국내 고유의 모델로서 자체중량대비 취급하중 면에서 기존에 개발된 상용/연구용 서보 조작기 보다 20% 이상 향상되었고 운전자는 마스터 조작기를 통해서 슬레이브 조작기와 박업 대상물과의 접촉력을 느끼며, 카메라로부터 전송되는 핫셀 내부의 영상신호를 모니터를 통해 보면서 천정이동 서보 조작기를 조종함으로써 운자자의 편의를 우선시함. ○ 카메라에 3차원 렌즈를 장착하여 핫셀내 작업 상황을 입체 영상으로 제공함으로서 기존 2대의 카메라를 이용하여 얻은 3차원 영상의 단점(카메라 동기, 작업자 눈의 피로 등)을 획기적으로 해결.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 원자력재료
○ 고 크롬 페라이트/마르텐사이트 내열합금은 우수한 열전도도와 낮은 열팽창 계수 및 높은 열피로 강도, 그리고 저렴한 가격 등으로 인해 화력발전소와 원자력발전소 등의 튜브, 파이트 및 터빈 등에 사용되고 있음. 이 내열합금은 사용온도가 높아짐에 따라 고온에서의 크리프 파단 강도 향상이 요구되어 이에 대한 많은 기술 개발이 진행되었음. 한국원자력연구소(원자력재료기술개발부)에서는 고 크롬 페라이트/마르텐사이트 내열합금의 열처리 공정을 최적화시킴으로서 고온 크리프 파단 강도를 향상시키는 기술을 개발하였음. ○ 개발한 열처리 공정은 고 크롬 페라이트/마르텐사이트 내열합금의 크리프 저항성에 유리한 최적의 미세조직을 얻기 위한 기술로서, 뜨임 처리를 2회 수행하여 수십 나노미터의 미세한 크롬 탄질화물을 기지 내에 미세하게 분포시킴으로서 크리프 파단 강도를 향상시킬 수 있는 기술을 개발하였으며, 동 기술은 기존 제조 공정의 간단한 개량을 통해 보다 우수한 내열합금의 제조가 가능하므로 세계적 경쟁력이 있다고 판단되는 기술임.○ 기존에는 고 크롬 페리이트/마르텐사이트 내열합금의 고온 크리프 파단 강도를 향상시키기 위해 주로 미량 첨가 합금원소를 변화시켰음. ○ 본 연구소에서 개발한 기술은 이러한 합금들의 제조 방법을 개량함으로서 기존의 제조방법에 따라 제조된 합금 보다 우수한 내열합금을 얻을 수 있음. 따라서 본 기술은 기존 기술보다 경쟁력이 있는 새로운 제조 방법을 제공함. ○ 국내외 기술이전 설명회 참가 가능 ○ 본 기술 응용에 적합한 업체 규모 : 대기업
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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원자력 > 기타 원자력
○ 원자력 발전소에서 사용하고 난 사용후 핵연료의 누적량을 감소시키기 위하여 사용후핵연료의 처리 후 발생하는 방사성폐액으로부터 백금족원소 등의 유용원소와 화학적독성이 강한 고방사선 물질들을 혼합반응을 통하여 유기상액체로 추출하는 원심분리방법 및 제조 기술을 개발하였다 ○ 본 장치는 유기상 액체와 수용상 액체가 회전속도와 두 액상의 혼합비에 따라 변화하는 경계층 위치에 분리둑의 높이를 맞출 수 있도록 하고, 두 액체의 원심력을 가중시키는 전향판의 위치를 수직방향으로 조절함으로써 혼합반응시간을 적절히 선택할 수 있도록 하여 특정원소를 추출하는 방법으로서, ○ 유기상 원심분리장치를 이용할 경우, 분리조건에 맞는 장치를 일일이 제작하는 문제점을 해결함으로써 분리효율을 향상시키고, 분리 비용을 대폭 감소시키는 효과를 얻을 수 있다. ○ 상/하수, 산업폐기물의 정제 등 환경오염방지 산업 및 해양이나 수질의 기름오염 시 신속한 분리에 활용○ 기존의 장치가 가지고 있는 단점은 고정된 혼합반응시간을 임의로 조절함으로써 분리조건에 맞추기 위해서 여러 대의 장치가 필요하다. ○ 국내는 물론 외국에서 단독의 장치로 혼합시간을 임의로 조절하거나 회전수에 관계없이 분리시킬 수 있는 장치는 전무한 상태임. ○ 본 연구소에서 개발한 장치는 높이 조절이 가능한 분리둑과 방향 전환판을 이용하여 추출 원소의 대상에 관계없이 체류시간을 변화시킬 수 있음. 따라서 분리조건에 맞는 장치를 일일이 제작하는 문제점을 해결하며 분리효율을 향상시키고, 분리 비용을 대폭 감소시키는 효과를 얻을 수 있음.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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원자력 > 원자로 계측·제어기술
○ 본 발명은 열피로 시험장치에 관한 것이다. 온도편차에 의해서 발생하는 열하중과 기계적 하중이 동시에 가해지는 경우에 발생하는 열피로 손상을 평가하는 열피로시험장치에서 열하중을 발생시키기 위한 가열과 냉각의 제어회로 및 제어방법에 관한 것이다.○ 온도편차에 의해서 발생하는 열하중과 기계적하중에 의한 열적-기계적 피로손상을 평가하기 위한 온도와 기계적 하중변화를 모사 할 수 있도록 가열속도, 냉각속도를 임의로 조절 할 수 있는 고주파 유도가열/냉각을 제어하는 것이다. ○ 기계적 하중과 열하중의 제어를 서로 다른 발진소자를 이용하여 위상을 조절하도록 하였고 열피로시험기기에 범용적으로 적용 할 수 있다.○ 기존의 열피로 시험장치는 기계적 하중장치와 가열/냉각을 위한 열하중장치의 제어기들을 연동시켜 기계적 하중과 열하중의 위상과 파형을 연동시키기 때문에 기계적 하중장치에 타사 제품의 열하중 장치를 부착한 경우는 없는데 본 발명은 기계적 하중장치의 기종에 관계없이 범용적으로 열하중 장치를 부착하여 사용가능하다.○ 기존기술은 기계적 하중과 열하중의 제어를 동일한 발진소자를 사용하여 위상차이를 임의로 조절하고, 유지하였지만 본 발명은 기계적 하중장치에서 발생하는 기계적 신호를 열응력 발생장치가 따라가는 방식을 채택하여 위상차를 조절하기 때문에 기계적 하중과 열하중을 서로 다른 발진소자를 사용하여도 위상을 조절할 수 있다.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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원자력 > 기타 원자력 계측·제어 기술
○ 산화물의 분말을 건식혼합/분쇄하는 batch type은 attrition mill은 가동된 후 수 분 이내에 분말이 jar의 밑바닥 가장자리부분에 고착되어 분말의 혼합/분쇄 과정이 더 이상 진행되지 않으며, milling process가 끝난 다음에도 혼합분말을 jar에서 긁어내야 한다. 이산화우라늄분말과 같은 핵물질의 경우 batch type의 건식혼합/분쇄를 하면 작업의 성격상 주위가 오염되기 쉽다. 특히 glove box내에서 작업하는 혼합핵연료분말의 혼합/분쇄공정은 연속형태의 milling process를 적용하는 것이 작업능률과 혼합물의 균일성을 향상시키고 주위의 오염을 방지하는 데 유리하다. 본 발명은 혼합핵연료분말을 연속형의 건식 attrition milling으로 혼합/분쇄하기 위한 mill jar 및 impeller 이다. ○ Attrition mill에서 ball의 직경이 증가하면 운동에너지는 증가하나 분말과의 접촉면적이 감소하며, 반대로 ball의 직경이 작으면 이와 상반된 효과가 있다. 본 발명에서는 jar를 grid로써 상하 두 개로 분리하여 상부 jar에는 직경 7-8mm, 하부 jar에 직경 3-5mm 범위에서 일정한 크기의 지르코니아 ball을 각각 장입하여 사용한다. 상부 jar에서는 분말의 분쇄를 주목적으로 하며, 하부 jar에서는 분말의 균일한 혼합을 목적으로 한다. ○ impeller의 축은 분말의 하강속도를 감소시키는 방식으로 회전날개를 구성할 수 있도록 조립식으로 설계되어 있다. 축의 중간에 분말의 하강속도를 느리게 하고 흐름방향을 바꾸어주기 위해 disc와 회전날개를 조합해서 조립한다. 중간 disc 바로 위아래에 위치하는 회전날개는 ball과 분말을 위로 쳐 올리는 역할을 하도록 회전방향에 대해 30～45o 경사면을 가진다. jar의 맨 아래쪽 grid 위에서 회전하는 날개도 통상의 batch type mill과 달리 회전방향으로 45o의 경사면을 갖고 있다. 상부 jar에서 회전하는 날개는 수직방향의 두께가 지르코니아 ball의 직경보다 작아야하며 회전날개의 끝단과 jar내벽 사이의 간격은 jar에 장입하는 ball 직경의 1.5배 이상 유지되어야 한다. 하부 jar는 내벽과 회전날개 사이의 간격이 ball 직경의 4-5배 되도록 설계하였다. 상.하부 jar의 가장 아래쪽 회전날개와 grid 사이의 간격은 ball의 반경 보다 작아야 한다.○ 분말을 혼합, 분쇄하는 밀링장치에는 볼밀, 햄머밀, 아트리션밀, 플래니트리밀, 제트밀 등 여러 종류가 있다. 그 중에서도 생산성과 분말처리성능을 고려하면 앞의 3종류가 주로 사용된다. 어트리션밀은 분말입자에 전해주는 에너지가 크기 때문에 밀링효과가 우수한 장점이 있으나 뱃취형의 경우 용량이 제한적이고 분말이 용기에 고착되는 문제가 있다. ○ 연속형 건식 아트리션밀은 혼합분말이 연속적으로 밀링용기를 통과하여 혼합, 분쇄되며, 통과횟수에 따라 분말의 균질도와 소결성을 조절할 수 있다. ○ 이 장치는 혼합핵연료분말, 베릴륨산화물분말 등과 같이 독성이 강한 분말을 glove box 등 제한된 공간내에서 처리할 때 좋은 효과를 얻을 수 있고 특히, 작업자의 피폭과 주위의 오염을 줄일 수 있다.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 방사성폐기물 처리 기술
○ 금속 우라늄 및 화합물을 산업체에 사용하기 위해서는 기계적 가공이 필요하고 이에 따른 폐기물이 분말, 칩 또는 터닝스의 형태로 발생한다. 분말, 칩 또는 터닝스들은 비표면적이 크고 금속 우라늄의 특성상 공기 중 자연 발화할 가능성이 있어 취급이나 저장시 주의를 요하는 물질이다. 미국의 몇몇 기관에서 이를 처리하기 위해 강제 수냉식을 채택하여 시설의 규모가 크고 설치비 및 운영비가 많이 든다. 한국원자력연구소에서는 자연대류에 의한 냉각 방식을 이용한 처리기술을 개발하였다. ○ 비표면적이 큰 금속 우라늄 폐기물을 안정된 형태인 산화우라늄의 형태로 전환하기 위해서는 산화처리를 수행하여야 한다. 그러나 금속우라늄의 산화속도 및 산화 열이 높아 산화 시 순간적으로 발생하는 열을 냉각시키는 것이 주요관건이다. ○ 공기조절식 산화처리 방법은 금속 우라늄 폐기물의 산화 속도 이하의 공기를 공급함으로써 산화속도를 조절하고 이로서 발생하는 산화 열을 조절하여 공기 중에서 자연 대류 만으로 충분히 처리할 수 있는 기술이다.○ 기존의 금속 우라늄 폐기물 처리장치는 산화처리시 발생하는 산화열을 물을 이용하여 냉각하는 방식으로 냉각수의 수의 순환계통, 급격한 산화로 발생하는 배가스 처리장치 등 구조가 복잡하고 대형으로 초기 설치비 및 유지비가 많이 들어 비경제적이고, 고온의 상태에서 처리 되므로 안정성에도 문제가 있다. ○ 본 기술은 산화장치 내부로 유입되는 공기를 조절하여 산화속도를 조절하고 이에따른 산화열도 조절되므로 수냉식의 대규모 시설보다는 설치비 및 유지비가 적게 들고 발생하는 산화열 및 온도가 낮기 때문에 안정성에서도 수냉식 보다 우수한 기술이라 할 수 있다.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 기타 원자력 계측·제어 기술
○ 실리콘 소자의 물리적 한계를 극복하기위하여 여러 가지 화합물 반도체가 연구되고 있으며, 차세대 반도체 소자 재료로서 SiC, GaN, AlN, ZnO 등의 광대역 반도체 재료가 많이 연구되고 있음. ○ 이들 광대역 반도체 중 현재 단결정 ingot 성장 기술이 확보되어 기판으로서 생산 가능한 것은 탄화규소 재료 밖에 없음. ○ 탄화규소는 물리, 화학적으로 안정한 특성을 가지기 때문에 고온, 고선량 방사선 환경에서 동작하는 센서 제작이 가능.○ SiC반도체 방사선 센서 제작을 위해서는 기존 반도체 제조공정과 차별된 공정 개발이 필요함. ○ SiC반도체의 물성을 고려한 cutting process 조건 확보, 단순화된 화학 에칭 공정 개발, 표준화된 holder를 이용한 금속막 증착 공정 개발 ○ 제조 공정단계의 추가를 통하여 중성자 검출기 제작도 가능 ○ 시제품 개발을 통한 알파선 스펙트럼 측정. ○ 탄화규소는 물리, 화학적으로 안정한 특성을 가지기 때문에 고온, 고선량 방사선 환경에서 동작하는 센서 제작이 가능.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 기타 원자력 계측·제어 기술
○ Lab scale fermentor 는 Piolt scale 로 확대하여 대량생산 제품을 만들기 전에 바이오 실험실에서 필수적으로 사용되는 장비이다. 선진국에서는 세계 시장의 선점을 위해 최신기술을 적용하였으나 국내에서 개발되어 사용 중인 Lab scale fermentor의 제어시스템은 수동 운전방식으로 장비에 대한 기술개발 여지가 많은 실정이다. 대부분 fermentor 운용과정이 장시간 걸쳐 시스템 운전을 하여야함으로 운전의 전 과정을 자동화하고 운전 중 발생되는 데이터를 효율적으로 관리 할 수 있는 시스템이 필요하다. 한국원자력연구소(건식공정핵연료기술개발팀)에서는 원격계측제어 기술을 기반으로 Lab scale fermentor 를 자동화하는 시스템을 개발하였다. ○ fermentor 공정변수(온도, pH, 용존산소, 교반기 속도, Anti-Form)를 RS-485 통신으로 모니터링과 제어를 하기위한 인터페이스 시스템을 개발하였다. ○ 현장에서 fermentor 공정변수를 3차원적으로 모니터링 할 수 있는 프로그램 및 인터넷 연결에 의한 원격지에서의 모니터링 및 제어를 할 수 있는 시스템을 개발하였다. 따라서 동 기술은 지금까지 알려진 시스템보다 최신의 H/W 및 S/W 기술을 도입하여 세계적 경쟁력이 있다고 판단되는 기술임.○ 기존의 시스템은 수동운전으로 제어함으로써 장비의 전문적 활용이 어렵다. 또한 공정변수를 모니터링하고 데이터를 처리할 수 있는 전문적인 프로그램이 없다. ○ 장비의 제어와 모니터링을 인터넷 통신 시스템과 SMS(문자정보시스템)을 도입함. ○ 본 연구소에서 개발한 기술은 최신의 통신시스템과 제어시스템 및 S./W 기술을 활용함으로써 기존 기술보다 경쟁력이 있다. ○ Lab scale fermentor 는 Piolt scale 로 확대하여 대량생산 제품을 만들기 전에 바이오 실험실에서 필수적으로 사용되는 장비이다. 선진국에서는 세계 시장의 선점을 위해 최신기술을 적용하였으나 국내에서 개발되어 사용 중인 Lab scale fermentor의 제어시스템은 수동 운전방식으로 장비에 대한 기술개발 여지가 많은 실정이다. 대부분 fermentor 운용과정이 장시간 걸쳐 시스템 운전을 하여야함으로 운전의 전 과정을 자동화하고 운전 중 발생되는 데이터를 효율적으로 관리 할 수 있는 시스템이 필요하다. 한국원자력연구소(건식공정핵연료기술개발팀)에서는 원격계측제어 기술을 기반으로 Lab scale fermentor 를 자동화하는 시스템을 개발하였다.
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- 한국원자력연구원
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- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 원자력 신소재
○ 3원계 도금인 Ni-Fe-P 합금에 대한 도금공정은 그 복잡성과 제어의 어려움이 있었으나 Ni-P 합금에 비하여 Fe 첨가에 따라 내마모성 및 내열성이 증가하며, 또한 Ni-Fe 합금에 있어서 Fe 함량 조절이 어려웠던 문제점이 이에 P를 첨가 및 조절하여 Ni-Fe-P 합금을 용이하게 도금하는 기술임. ○ 기존에 설페이트 욕을 이용하여 Ni-Fe-P 합금도금을 하였으나, 도금 후 전착응력이 높고, 도금속도가 낮은 단점이 있어 실제 적용하기에는 경제성이 부족하였다. 본 발명은 최초로 설파메이트(sulfamate, Ni(SO3NH2)2) 욕을 이용하여 Ni-Fe-P 3원계 합금을 도금하는 것을 특징으로 하며, 이렇게 전착된 도금층은 전착응력이 매우 낮고, 도금속도가 높은 도금을 할 수 있어 우수한 경제성 확보 가능함. ○ 기존의 Ni-Fe-P 도금기술은 도금층의 내부 잔류응력이 크고 도금속도가 느려 도금층의 각종 물성과 기계적 특성이 나쁘고 경제성이 좋지 않았으나 본 기술은 이러한 문제점을 해결하여 기존기술보다 경쟁력이 있는 신 공업적인 제조방법을 제공함. ○ Ni-Fe-P 도금층의 물성 및 기계적 특성이 우수하기 때문에 나노기술을 응용한 나노입자강화 경량 소재, 나노입자강화 타이어, 무세차용 도장, 내연 플라스틱, 제어용 전자장치, 자기복구 코팅 및 섬유 등 개발에 용이하게 사용될 수 있음. ○ 도금용액의 농도 변화를 통한 합금 도금층 조성의 제어가 용이하여 매우 광범위한 부분에 도금을 하는데 활용될 수 있음.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 기타 원자력 계측·제어 기술
○ 지역 방사선 감시 장치(RMS : Radiation Monitoring System)는 원자력 발전소 및 산업적 방사선 이용시설 등의 방사선을 감시하는 장치로 원자력 및 방사선의 안전한 이용을 위한 필수 요소이다. 한국원자력연구소(방사선 계측기 Lab.)에서는 이온 챔버 센서 제작 기술을 이용하여 지역 방사선 감시 장치를 개발하였다. ○ 10년 이상의 수명을 가진 이온 챔버 센서와 전치 증폭기 등을 내장한 전자부분의 일체화로 장기간 유지보수가 필요 없고 설치가 용이하다. 뿐만 아니라, 네트워크 시스템을 적용하여 시간과 장소에 구애 받지 않고 방사선 모니터링이 가능하다. ○ 개발된 이온 챔버는 1μCi의 미세 방사선량에 반응하며, 이온 챔버 센서 제작 원천기술 확보로 다양한 시설의 요구에 맞게 지역 방사선 감시 장치 개발이 가능하다.○ 지역 방사선 감시 장치의 핵심 센서인 이온 챔버 제작 기술은 국내에서 단발적인 연구 개발로 인한 원천기술 확보가 어려웠다. ○ 본 연구소에서 개발한 지역 방사선 감시 장치용 대용량 이온 챔버 센서 제작 원천 기술을 바탕으로 의료용, 산업용, 가속기 모니터링용 이온 챔버를 제작, 다양한 분야에 적용. ○ 뿐만 아니라, 개발된 센서에 맞는 전자부분의 동시 개발로 인한 완전한 시스템이 개발 되었으며, 더 나아가 IT 시대에 맞는 네트워크 시스템을 적용하였다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 정비 기술
○ 열교환기의 전열관은 확관, 확관 천이부, 곡관부, 국부적인 지역이 내경 방향으로 찌그러져 들어온 함몰(dent)과 외경 방향으로 부풀어나간 돌출(bulge) 등과 같이 내외면에 여러 유형의 형상 변화가 존재할 수 있다. 이러한 형상 변화는 전열관에 국부적인 잔류응력을 야기하여 결함, 특히 균열성 결함을 유발하는 구조적인 인자로 작용하기 때문에 전열관의 상태를 검사함에 있어서 결함과 더불어 형상 변화를 동시에 탐지하는 기술개발이 절실히 필요함. ○ 본 기술은 열교환기 전열관의 내외면에 존재하는 결함을 검출함과 동시에 형상 변화의 존재 유무와 유형을 확인하고 그 위치와 크기를 3차원적으로 측정하는 와전류 검사 장치 및 그 방법을 제공함. ○ 동 기술의 방법론 및 형상변화 측정의 정밀도는 현재 사용되고 있는 열교환기 전열관 검사 기술보다 우수하여 세계적 경쟁력이 있다고 판단되는 기술임.○ 기존의 와전류 검사 장치 및 방법은 와전류 신호가 전열관에 존재하는 결함 뿐만 아니라 형상변화에 의해서도 발생되기 때문에, 형상 변화 위치에 결함이 존재하는 경우 이의 구별이 불가능하여 별개의 탐촉자를 사용하여 형상 검사와 결함검사를 별도로 수행하여 확인하여야 하는 기술적 제약이 있슴. ○ 본 기술은 이러한 종래기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로, 열교환기 전열관의 내외면에 존재하는 결함을 검출함과 동시에 형상 변화의 존재 유무와 유형을 확인하고 그 위치와 크기를 3차원적으로 측정하는 장치 및 그 방법을 제공함.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 원자로 계측·제어기술
○ 원전 증기발생기 전열관에 균열이 발생하여 균열이 전열관 두께를 관통하였을 때는 방사능에 오염된 1차측 냉각수가 2차측으로 누설되어 계통을 오염시키는 중대한 문제가 발생하므로 관통 균열의 조기 탐지 및 크기 측정 방법의 개발이 필요함. ○ 본 기술은 증기발생기 검사에서 통상적으로 적용하는 모터구동 회전형 탐촉자(Motorized Rotating Pancake Coil)를 사용하는 와전류 검사 신호를 이용하여 증기발생기 전열관의 균열 결함이 전열관의 벽두께를 관통하였는지 여부와 관통균열일 경우 그 관통 길이를 정밀 측정하는 비파괴적 기술로서, ○ 탐촉자 코일이 나선형으로 회전하면서 균열성 결함을 지날 때마다 나타내는 와전류 신호의 진폭 특성값, 즉 매 회전시마다 얻어지는 진폭 특성값을 균열의 길이 방향 위치로 대응시켜 균열성 결함의 전열관 두께 관통 여부를 정밀 판정하고 관통 길이를 측정하는 것을 특징으로 함. ○ 이러한 기술원리를 기반으로, 현재 취득된 와전류 신호에 대하여 실시간으로 자동판정 및 관통길이 측정을 위한 자동화 프로그램을 개발 완료한 상태임.○ 전열관 균열의 관통여부를 알기 위해서는 관 내부에 압력을 가하여 압력감소 여부로 판정하는 방법이 있으나, 이는 시간, 장비, 시험 대상관의 균열 변형 등을 유발하는 단점이 있음. ○ 본 기술은 균열의 관통여부 판정뿐만 아니라 관통길이를 비파괴적으로 측정하는 기술로서, 기존 기술의 단점을 극복하는 전세계적으로 유일한 비파괴적 방법임. ○ 본 기술은 증기발생기 전열관에 대한 안전성 검사를 위하여 매주기 실시하는 통상적인 와전류검사 신호를 그대로 이용하므로 추가적인 검사시간, 장비가 소요되지 않음.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 방사선의 의학적 이용 기술
○ 방사선원을 체내에 주입하여 악성종양등의 환부를 치료하는 고선량율 원격강내조사는 선원수송이 자동으로 이루어져 시술자의 방사선피폭이 거의 없으며, 선원용기에 자동으로 저장되므로 선원분실우려가 거의 없는 장점이 있다. 특히 비방사능이 높은 선원이 공급되어 선원의 외경이 불과 0.8 ~ 1.2 mm 이고, 외경 3 mm 이하인 아프리케이터를 개발사용하므로 과거에 시술할 수 없었던 기관지, 담도 등의 종양과 혈관내막증식을 억제시키는 시술에 까지 활용되고 있음. ○ Ir-192 선원은 평균에너지가 약 380 keV 이며, 선원의 직경은 1.1-1.6 mm 가 주로 이용되고 있어 혈관, 담관 등 좁은 강관에도 치료를 위한 적용이 가능하다. 이와같이 선원 직경이 작고 비방사능이 높은 경우에 종양등의 환부에 방사선원을 근접 삽입시켜 치료할 수 있고 종양주위의 정상조직의 손상을 최소화하면서 종양부위에 다량의 방사선을 조사할 수 있어 치료에 효과적이어서 본 기술로 생산된 선원의 적용범위가 넓어지고 있음. ○ 본 기술은 원격조작에 의한 고선량률 근접치료선원으로 가장 많이 사용되는 직경 1.1 mm의 Ir-192 방사선원을 생산하기 위한 기술로 표적의 중성자조사 및 선원의 설계, 제작 및 밀봉용접, 품질관리 등이 포함됨.○ 근접치료용 Ir-192 소형방사선원은 다국적기업으로부터 전량 수입에 의존해오고 있는 고가의 제품임.................. ○ 본 연구소에서는 순수 국내기술로 본 선원의 생산기술을 확립함. 또한 본 선원은 전임상시험을 통해 성능을 인정받았고 ISO 규정에 따른 밀봉선원 안전성시험을 통과하여 선원의 안전성을 입증함.................○ 제품의 우수성이 입증 되었고 국 내외적으로 수요가 큼으로써 사업성이 큼...............
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2007-01-03
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일반기술
원자력 > 기타 원자력 계측·제어 기술
○ 기체검출기는 반도체검출기에 비해서 구조가 간단하여 대면적 검출기 제작이 용이하고 방사선에 의한 손상이 거의 없어 하전입자 검출 및 비적 추적에 광범위하게 이용됨. ○ 특히 기체전자증폭기(gas electron multiplier : GEM)는 1997년 유럽의 입자가속기 연구소인 CERN에서 소립자의 궤적을 추적하기 위한 위치센서로서 최초로 고안되었는데, 기존의 다른 기체검출기에 비해 스파크 손상에 강하고, 공간해상도(spatial resolution), 시간해상도(time resolution) 및 기체이득(gas gain) 등 여러 면에서 뛰어난 동작특성을 지니고 있음. ○ 뛰어난 분해능을 통해 엑스선의 위치검출기가 가능 ○ 중성자 변화막과 결합이 가능하고, GEM검출기 표면에 중성자 변화막을 증착할 수 있기 때문에 중성자 검출기로 사용 가능○ GEM검출기는 구조 특성상 방사선과 기체의 반응으로 생성된 전자를 자체적으로 증폭하는 기능이 있다. 이것을 통하여 방사선검출기 시스템의 동작전압을 낮춰 안정성을 확보해주고 증폭에 필요한 전자회로를 간소화. ○ GEM검출기의 기본적인 증폭기능과 중성자 변환박막과의 결합을 통해 중성자검출기로서 동작할 수 있고 여러 장을 적층해서 동시에 사용할 경우 기체증폭도를 높여 검출 효율을 향상시킬 수 있음. ○ GEM검출기의 경우 동작조건이 불안정할 경우 과도한 전자증폭으로 검출기 자체에 손상을 가져올 수 있지만 현재 안정적인 조건하에서 엑스선 및 중성자 검출 실험을 수행할 수 있는 실험 방법 확보.
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일반기술
원자력 > 기타 원자력
○ 크리프 시험 장치는 기본적으로 시험시간 동안 목적온도의 정확성과 균일성을 유지하여야 하며, 또한 설정작용하중이 일정하게 시험편에 작용하여야 한다. 그러나 기존의 레버 암 식(lever arm) 일정하중 크리프 시험기중 수동식인 경우는 시험기간 동안 시험편의 변위량 만큼 레버 암(lever-arm)이 지면방향으로의 처짐이 발생하게 되어 하중이 변하기 때문에 정확한 실험결과를 얻을 수 없다. 반면에 자동식은 정확한 레버-비(lever ratio)로 이루어진 레버 암(lever-arm)이 항상 수평을 유지하여 일정하중이 작용하도록 할 수는 있으나, 수평센서와 자동구동기구(automatic drawhead systemt) 등이 추가로 필요하기 때문에 제작비의 상승과 기계구조의 복잡화 등이 단점으로 대두된다. 따라서 본 연구소에서는 크리프 시험 규격 ASTM E 139를 만족시키면서 단식 크리프 시험기보다 크리프 시험 결과의 생산속도가 여섯 배나 빠르고, 제작비가 저렴하면서 구조가 간단한 다중 레버 암 식 일정하중 동시 크리프 시험 장치를 고안하였다.○ 본 기술은 다중 레버 암 식 일정하중 크리프 시험기가 시험기간 동안 일정하중을 유지하도록 다음과 같은 두 가지 방법을 응용하였다. 하나는 각각의 pull rod의 연결부에 로드셀을 장착하여 크리프 시험 동안 작용하중의 변화를 실시간으로 감지하고, 콘트롤 박스의 상단에 있는 표시창에 나타나도록 하여 감소된 하중의 변화량 만큼 간단하게 무게 추를 더하여 일정하중을 유지하도록 하였다. 다른 또 하나의 방법은 레버 암 끝단 측면 부에 아주 간단한 수준기를 부착하여 레버 암의 수평상태를 직접 눈으로 확인할 수 있도록 하였다. 일반적으로 크리프 시험을 하는 동안 시험편의 길이방향으로의 변형에 의해 레버 암이 지면 방향으로 처지게 되는데, 이 처짐량을 보정해 주기 위하여 pull rod 연결 하단 부에 턴 버클을 장착하여 턴 버클을 스패너 등으로 수준기의 수평상태를 보면서 레버 암의 수평을 유지하도록 하였다. 또한 크리프 시험에서 중요한 변수 하나가 시험편에서의 설정한 온도의 균일성이다. 따라서 시험편의 전체의 길이와 넓이의 공간에서 온도의 구배를 없애기 위하여 기존의 일체식 사각형 전기로와 pull rod 개수만큼의 여러개의 관상로 대신에, 60。의 등각도로 방사형으로 배열되어 있는 여섯 개의 레버 암에 연결된 pull rod을 수용할 수 있도록 설계된 한 개의 절개형 3상 관상 전기로를 설치하였다. 그리하여 시험편의 수직방향으로 균일 온도구역이 15㎝ 이상이 되도록 하였다. 또한 절개형 관상로를 설치한 이유로는 시험편의 장착과 각각의 시험편의 표면온도를 측정할 수 있도록 시험편의 중앙부에 열전대를 부착하게 되는데 이러한 작업을 용이하도록 작업공간을 확보하기 위해서 이다. 본 시험기에 부착된 전기로는 비교적 체적이 크기 때문에 무겁다. 일반적으로 다른 시험기서는 크리프 시험기 본체의 어떤 한 기둥에 설치하는데, 이럴 경우 여러 번 전기로를 여닫다 보면 전기로 자중에 의한 편심이 발생하여 필연적으로 bushing의 마모와 고정볼트의 느슨해짐 등으로 인하여 한 쪽으로 기울게 된다. 그러므로 시험편에 대한 균일 온도 유지에도 악 영향을 미치게 된다. 따라서 이를 보완하기 위하여 전기로의 설치 방법을 개선하였다.
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일반기술
원자력 > 원자로 계측·제어기술
○ 기계적 정밀도에 의존하지 않고 측정이 가능한 정밀 길이 측정장비임. CCD 카메라를 이용한 광학계 및 이동부로 구성되어 있는 본 장비는 vision inspection에 의한 소프트웨어 기법에 의해 길이 및 각도 등을 정밀하게 측정 할 수 있음. ○ 단순한 광학계로 고가의 3차원 측정장비 등을 대체 할 수 있는 기술임 ○ 국내 PDP, LCD 산업은 세계적이므로 7세대 페널 제작등을 위해 필요한 기판길이측정 또는 로광기 측정 등을 위해 2미터 이상의 길이 측정장비 측정이 필요하나, 3차원 측정장비의 경우 고가의 기계부품을 이용해야 하며, 기계 자체의 오차 때문에 기계부가 커지면 정밀하게 측정이 불가능함.○ 길이, 직각도 등의 측정이 가능함. 대형 LCD 기판, LCD 기판측정을 위한 로광기 등의 수 미터 이상의 길이 측정을 수 마이크로 미터 오차로 정확히 측정할 수 있음. ○ 1미터 이상의 금속재료나 광학유리등의 길이 측정을 위해 고가의 제품이 필요하나 저가의 본제품은 비슷한 또는 뛰어난 정밀도를 지니고 있음.○ 최근 일반적으로 광학부품의 크기가 커지며 또한 동시 높은 정밀도가 급격히 요구되고 있음. 영세한 국내 업체들에게 저가로 고정밀의 길이 및 직각도 측정 장비를 공급하므로 기업경쟁력 확보가 가능함.
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일반기술
원자력 > 방사선의 의학적 이용 기술
○ x-선 거울은 기존의 단결정 단색기(Monochromator)를 대체한 신개념의 단색기이다. 이들은 x-선을 평행빔으로 변환시켜 장거리에서도 광도가 떨어지지 않게 하는 기술이다. ○ 현재의 x-선 거울은 비구면을 이용해 포물선 또는 쌍곡선 거울 형태로 제작되어 평행빔 및 포코싱 등의 기능을 지닌다. 이들은 박막을 이용하여 제작한다. 최근 국내 대학과 연구소에서 보유한 x-선 장치들(약 500기이상)은 기존의 결정형 단색기를 플걱스면에서 20~30 이상 뛰어난 X-선 거울로 대체하려 하고 있다. ○ 이런 x-선 회절장치에 이용되는 소형 x-선 거울은 3천~5천만원 정도로 고가이며, 제작이 가능한 회사는 전세계적으로 3~4개 정도이다. 또한 포항광가속기연구소에 빔라인의 추가로 7천~1억5천만원 정도의 대형 x-거울이 매년 4~5기 정도가 교환되어야 한다. ○ 이런 고부가가치의 x-선 거울 제작을 위해선 정밀박막증착이 가능한 진공챔버가 필요하다. 본 연구소는 중성자 거울 제작과련 정밀박막기술을 보유, x-선 거울 제작에 직접 적용 생산이 가능하다. 또한 기존의 비구면 기판을 이용한 평행빔 생성 거울 대신 집속평행빔이 생성가능한 기술도 특허로 등록되어 수출이 가능하기 때문에 사업성이 뛰어나다.○ x-선 거울 제작을 위해선 정밀 박막제작이 생명이다. 기판에 곡률을 주기 위해선 기판자체를 비구면으로 깍아서 박막을 입히거나, 박막의 두께를 중앙과 모서리 부분에 다르게 주어 만드는 방법이 있다. ○ x-선 거울 제작을 위한 기본 박막증착기술은 중성자 거울 제작기술과 대동소이 하기 때문에 바로 적용하여 제품 생산이 가능하다. 또한 본 연구소가 보유하고 있는 장비는 1미터이상의 기판 코팅이 가능하기 때문에 포항광가속기연구소에 필요한 대형 x-선 거울 제작이 가능하다.
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일반기술
원자력 > 원자력 재료 중성자 조사 손상 평가 기술
○ 중성자를 전반사 시켜 손실을 최대한 억제 장거리로 보낼수 있음. 본 기술은 중성자를 반사시킬수 있는 물질을 증착하여 중성자 거울을 만드는 기술이다. 이런 거울을 관형태로 제작하여 중성자 유도관을 제작할 수 있으며, 자기모우멘트를 지닌 중성자의 성질을 이용 자기물질을 코팅하면 중성자를 편극화 시킬수 있다...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................○ 원자로에서 발생된 중성자를 수십미터의 거리를 본 거울을 이용해 중성자의 손실없이 보낼수 있기 때문에 고가의 중성자를 효과적으로 이용할 수 있다. 좁은 원자로 주위뿐만 아니라 새로운 공간에 중성자 산란장치 설치가 가능하기 때문이다. ○ 본제품은 정밀증착뿐만 아니라 정밀 접합 등이 필요하다...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
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원자력 > 원자로 계측·제어기술
○ 대형기판의 편평도는 Penta-prism과 Auto collimator 등을 이용하여 기판의 휨 정도를 각 측정을 이용해 1~2초 내외로 측정할 수 있는 광학계이다. ○ 본 장치는 광학계 구성뿐만 아니라 측정된 값을 해석할 수 있는 프로그램이 핵심이며, 본 장치로 수 마이크로 미터의 굴곡을 측정할 수 있다. ○ 일반기판 뿐만 아니라 원통, 사각관 등의 내부의 편평도 등도 측정이 가능하다...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................○ 구면, 비구면의 광학랜즈부터, LCD 기판, LCD 기판측정을 위한 로광기 등의 수 미터 이상을 정확히 측정할 수 있는 제품은 아직 전무한 형편임. ○ 1미터 정도의 측정을 위해 필요한 광학계나 3차원 측정장비의 대체가 가능하며, 기계가 커짐으로 인해 발생하는 기계적 오차를 최소한도로 줄일 수 있음...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
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일반기술
원자력 > 안전성능 실증 기술
○ 원자로의 운전년수가 증가하면 구조물간의 체결력 저하 또는 상실, 부품의 파손과 그에 따른 노심 유로 차단 또는 비정상적인 진동 등 여러가지 열화현상이 발생한다. 이러한 손상을 조기에 탐지하고 보수하여야 원전의 중대 사고를 예방할 수 있고 안전성을 확보할 수 있으므로 원자로 내부구조물에 대한 주기적인 감시 및 진단활동은 필수적이다. ○ 따라서 발전소에 이미 설치되어 있는 각종 감시계통의 잡음신호를 활용하여 결함을 조기에 탐지한다면 대형사고를 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 사전에 적절한 보수가 이루어지도록 함으로써 정비/보수 비용을 절감하여 발전소의 전력생산성을 제고할 수 있다.○ 원자로 잡음이란 가동중 원자로의 보호 및 제어를 위하여 측정되는 원자로 계통 신호(핵적, 열수력학적, 구조동역학적)들에 수반되는 변동성분을 의미한다. 이 중에서 원자로 핵연료의 핵분열로 인하여 생성되는 중성자 잡음신호를 적절히 분석하면 원자로 내부구조물의 진동상태를 파악할 수 있다. 이러한 원리를 이용하여 원자로 계통의 각종 잡음신호를 실시간으로 16채널까지 동시에 측정 및 분석하여 신속하게 원자로내부구조물의 진동상태 및 결함을 감시, 진단할 수 있는 휴대용 원자로 잡음신호 분석시스템을 개발하였다. ○ 위 기술 및 장치는 일반적인 플랜트 및 기계구조물의 진동 신호 분석 및 상태 진단에도 활용이 가능하다.
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