KR102675271B1 - 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치 - Google Patents

원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치 Download PDF

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Abstract

원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치를 제공한다. 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치는 고속충돌실험장비에서 충돌체가 실험체에 충돌하기 전, 충돌체의 이동속도를 측정하기 위한 측정모듈을 포함할 수 있다.

Description

원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치{MISSILE SPEED MEASUREMENT DEVICE FOR HIGH SPEED IMPACT TEST EQUIPMENT}
본 발명은 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치 에 관한 것이다.
원전 구조물은 관련 설계기준에 따라 내/외부에서 발생하는 각종 비산물의 충돌 사고에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 철근콘크리트(RC) 구조 또는 강판콘크리트(SC) 구조로 된 원전구조물 외부 벽체는 설계요건에 따른 비산물 충돌하중에 저항할 수 있도록 설계된다.
설계검증을 위해 고속 충돌하중에 대한 RC 및 SC벽체 성능실험을 수행할 경우, 고속충돌실험장비는 일반적으로 충돌체의 발사 압력을 생성하는 가스건, 충돌체가 투입되며 발사 압력으로 발사되는 충돌체를 가이드하기 위한 건배럴, 건배럴을 경유한 충돌체의 충돌 대상이 되는 실험체 등으로 구성되며, 충돌하중을 산정하기 위해서는 충돌체의 충돌 직전 속도를 정확히 측정해야 한다. 하지만, 강성 충돌체는 발사 시점에 후단에 강한 압력을 받고 전면부는 실험체와의 강한 충돌하중에 견뎌야 한다. 또한, 실험체 충돌 전 약 10m 이상의 긴 배럴을 통과해야 하므로 전/후/측면에 속도 측정을 위한 센서 등을 부착하기 어렵다. 충돌체는 중실 원통형 강재로 제작되므로 두꺼운 금속에 의한 전파 방해로 인해 충돌체 내부에도 무선 속도센서 등의 삽입이 어렵다. 따라서, 충돌체의 정확한 속도 측정을 위한 별도의 속도 측정 방안이 필요하다.
한국공개특허 제10-1999-0050695호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원전구조물 RC 및 SC벽체에 대한 설계검증을 위한 고속충돌실험 수행 시 충돌체의 충돌 직전 속도를 정확하게 평가하기 위한 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치를 제공하는 것이다.
또한, 원전구조물 RC 및 SC벽체에 대한 비산물 고속충돌실험을 수행할 경우 충돌체의 충돌 직전 속도를 정확하게 측정할 수 있고 벽체의 충돌 저항성능을 명확히 평가할 수 있는 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치는, 충돌체가 실험체에 충돌하기 전, 상기 충돌체의 이동속도를 측정하기 위한 속도측정모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 속도측정모듈은, 상기 충돌체 이동경로의 배경으로 위치되며, 그리드가 형성된 그리드패널과, 상기 그리드패널상의 이동되는 상기 충돌체를 촬영하여 상기 충돌체의 속도정보를 측정하기 위한 촬영부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명에 따르면 원전구조물 RC 및 SC벽체에 대한 설계검증을 위한 고속충돌실험 수행 시 충돌체의 충돌 직전 속도를 정확하게 평가하기 위한 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치를 제공할 수 있다.
또한, 원전구조물 RC 및 SC벽체에 대한 비산물 고속충돌실험을 수행할 경우 충돌체의 충돌 직전 속도를 정확하게 측정할 수 있고 벽체의 충돌 저항성능을 명확히 평가할 수 있는 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속충돌실험장비의 충돌체 속도측정장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 따른 고속충돌실험장비의 충돌체 속도측정장치를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1에 따른 전체 고속충돌실험장비 구성에 관한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속충돌실험장비의 충돌체 속도측정장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속충돌실험장비의 충돌체 속도측정장치를 도시한 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 고속충돌실험장비의 충돌체 속도측정장치는 그리드패널(141), 촬영부(142)를 포함하는 속도측정모듈(140)을 포함할 수 있다.
속도측정모듈(140)은 상기 실험체(130)로 충돌하기 전, 상기 충돌체(10)의 이동속도를 측정하기 위한 것이다.
상기 측정모듈(140)의 그리드패널(141)은 상기 충돌체(10) 이동경로의 배경으로 위치되며, 그리드가 형성될 수 있다.
상기 측정모듈(140)의 촬영부(142)는 상기 그리드패널(141)상의 이동되는 상기 충돌체(10)를 촬영하여 상기 충돌체(10)의 속도정보를 측정할 수 있다.
이때, 상기 속도정보는 하기 수학식1을 기반으로 결정될 수 있다.
<수학식1>
, 상기 는 1차로 상기 그리드패널(141)을 기준으로 측정된 상기 충돌체(10)의 가상 속도정보이며, 상기 V1은 최종적을 보정된 상기 충돌체(10)의 실제 속도값이며, 상기 는 상기 촬영부(142)에서 확인된 상기 그리드패널(141)상의 상기 충돌체(10)의 이동거리이며, 상기 L1은 상기 충돌체(10)의 실제 이동거리이며, 1는 상기 그리드패널(141)상에서 상기 충돌체(10)의 이동시간이며, 상기 는 보정계수일 수 있다.
이러한, 상기 촬영부(142)가 상기 그리드패널(141)을 촬영하는 촬영각도를 가상의 삼각형영역(T1)으로 설정했을 때, 상기 삼각형영역(T1)의 빗변(TL1)은 상기 건배럴(120)을 향할 수 있다.
여기서, 상기 삼각형영역(T1)의 밑변(D)은 상기 실험체를 향하며, 삼기 삼각형영역(T1)의 높이(L2)는 상기 그리드패널(141)측을 향할 수 있다.
상기 삼각형영역(T1)은, 내부에 상기 건배럴(120)을 가상의 중심축으로 하여 상기 빗변(TL1)으로부터 상기 밑변(D)이 특정거리(L1)로 제1밑변(D1)과 제2밑변(D2)으로 구획될 수 있다.
이러한, 제1밑변(D1)과 제2밑변(D2)으로의 구획을 통해 가상의 서브삼각형 영역(T2)이 설정될 수 있다. 상기 속도정보는 상기 수학식1 및 하기 수학식2를 기반으로 결정될 수 있다.
<수학식2>
여기서, 상기 은 상기 서브삼각형 영역의 밑변거리이며, 상기 는 상기 서브삼각형 영역의 밑변을 제외한 상기 삼각영역의 밑변(D2) 거리일 수 있다.
상기 속도정보는 상기 수학식1, 상기 수학식2 및 하기 수학식3을 기반으로 결정될 수 있다.
<수학식3>
여기서, 상기 은 상기 건배럴을 가상의 축으로 하여 상기 삼각형 영역이 빗변으로부터 상기 밑변으로 구획되는 구획거리이며 충돌체(10)의 실제 이동거리일 수 있다.
이하에서는 전술한 내용을 기반으로 하되, 기술적 특징이 있는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 고속충돌실험장비의 충돌체 속도측정장치고속충돌실험장비의 충돌체 속도측정장치(100)의 속도측정모듈은(140)은 광측정모듈(160)을 포함할 수 있다. 광측정모듈(160)은 제1발신부(161), 제1수신부(162), 제2발신부(163), 제2수신부(164)를 포함할 수 있다.
상기 건배럴(120)의 길이방향상에는 상호 대향하는 한 쌍의 제1측면관통공(TH1)과, 상기 제1측면관통공(TH1)과 이격되어 위치되며, 상호 대향하는 한 쌍의 제2측면관통공(TH2)이 형성될 수 있다.
속도측정모듈(140)은 상기 제1측면관통공(TH1)과 상기 제2측면관통공(TH2)을 순차적으로 경유하는 상기 충돌체(10)를 감지하여 속도정보를 측정할 수 있다.
여기서, 상기 광측정모듈(160)의 제1발신부(161)는 상기 제1측면관통공(TH1) 중 하나에 설치되어 제1광신호를 연속적으로 발신할 수 있다. 상기 광측정모듈(160)의 제1수신부(162)는 상기 제1측면관통공(TH1) 중 나머지 하나에 설치되며, 상기 제1광신호를 수신할 수 있다.
광측정모듈(160)의 제2발신부(163)는 상기 제2측면관통공(TH2) 중 하나에 설치되어 제2광신호를 연속적으로 발신할 수 있다. 광측정모듈(160)의 제2수신부(164)는 상기 제2측면관통공(TH2) 중 나머지 하나에 설치되며, 상기 제2광신호를 수신할 수 있다.
여기서, 상기 제1수신부(162)는 상기 제1광신호를 수신하되, 상기 충돌체(10)의 이동에 의하여 단절되는 상기 제1광신호의 단절시점에 관한 제1단절정보를 생성할 수 있다.
상기 제2수신부(164)는 상기 제2광신호를 수신하되, 상기 충돌체(10)의 이동에 의하여 단절되는 상기 제2광신호의 단절시점에 관한 제2단절정보를 생성할 수 있다.
상기 제1단절정보와 상기 제2단절정보의 단점시점 차이를 기반으로, 측정된 상기 충돌체(10)의 이동시간과, 상기 제1측면관통공(TH1)과 상기 제2측면관통공(TH2) 상으로의 이동거리를 기반으로 상기 속도정보를 측정할 수 있다.
상기 속도정보는 하기 수학식4를 기반으로 결정될 수 있다.
<수학식4>
여기서, 상기 V3는 상기 충돌체(10)의 속도이며, 상기 L3는 상기 충돌체(10)의 이동거리이며, 상기 는 상기 충돌체(10)의 이동시간일 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
120: 건배럴 125: 건배럴거치대
130: 실험체 140: 측정모듈
141: 그리드패널 142: 촬영부
150: 챔버 160: 광측정모듈
161: 제1발신부 162: 제1수신부
163: 제2발신부 TH1: 제1측면관통공
TH2: 제2측면관통공

Claims (7)

  1. 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치로서,
    고속충돌실험장비에서 충돌체가 실험체에 충돌하기 전, 충돌체의 이동속도를 측정하기 위한 측정모듈을 포함하되,
    상기 측정모듈은,
    상기 충돌체 이동경로의 배경으로 위치되며, 그리드가 형성된 그리드패널과, 상기 그리드패널상의 이동되는 상기 충돌체를 촬영하여 상기 충돌체의 속도정보를 측정하기 위한 촬영부를 포함하고,
    상기 충돌체의 속도정보는 하기 수학식1, 수학식2 및 수학식3을 기반으로 결정되며,
    <수학식1>
    ,
    여기서, 상기 는 1차로 상기 그리드패널을 기준으로 측정된 상기 충돌체의 가상 속도정보이며, 상기 V1은 최종적을 보정된 상기 충돌체의 실제 속도값이며, 상기 는 상기 촬영부에서 확인된 상기 그리드패널상의 상기 충돌체의 이동거리이며, 상기 L1은 상기 충돌체의 실제 이동거리이며, 1는 상기 그리드패널상에서 상기 충돌체의 이동시간이며, 상기 는 보정계수이며,
    상기 촬영부가 상기 그리드패널을 촬영하는 촬영각도를 가상의 삼각형 영역으로 설정했을 때, 상기 삼각형 영역의 빗변은 상기 충돌체가 투입되며 발사 압력으로 발사되는 상기 충돌체를 가이드하기 위한 건배럴을 향하고,
    상기 삼각형 영역은 내부에 상기 건배럴을 가상의 중심축으로 하여 상기 빗변으로부터 밑변이 특정거리로 제1밑변과 제2밑변으로 구획되며,
    상기 제1밑변과 제2밑변으로의 구획을 통해 가상의 서브삼각형 영역이 설정되고,
    <수학식2>

    여기서, 상기 은 상기 서브삼각형 영역의 밑변거리이며, 상기 는 상기 서브삼각형 영역의 밑변을 제외한 상기 삼각형 영역의 밑변(D2) 거리이며,
    <수학식3>

    여기서, 상기 은 상기 건배럴을 가상의 축으로 하여 상기 삼각형 영역이 빗변으로부터 상기 밑변으로 구획되는 구획거리이며 충돌체의 실제 이동거리인, 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 건배럴의 길이방향상에는 상호 대향하는 한 쌍의 제1측면관통공과, 상기 제1측면관통공과 이격되어 위치되며, 상호 대향하는 한 쌍의 제2측면관통공이 형성되며,
    상기 측정모듈은,
    상기 제1측면관통공과 상기 제2측면관통공을 순차적으로 경유하는 상기 충돌체를 감지하여 속도정보를 측정하기 위한 광측정모듈을 포함하는, 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광측정모듈은,
    상기 제1측면관통공 중 하나에 제1광신호을 연속적으로 발신하는 제1발신부와,
    상기 제1측면관통공 중 나머지 하나에 설치되며, 상기 제1광신호를 수신하는 제1수신부와,
    상기 제2측면관통공 중 하나에 제2광신호을 연속적으로 발신하는 제2발신부와,
    상기 제2측면관통공 중 나머지 하나에 설치되며, 상기 제2광신호를 수신하는 제2수신부를 포함하는, 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1수신부는,
    상기 제1광신호를 수신하되, 상기 충돌체의 이동에 의하여 단절되는 상기 제1광신호의 단절시점에 관한 제1단절정보를 생성하며,
    상기 제2수신부는,
    상기 제2광신호를 수신하되, 상기 충돌체의 이동에 의하여 단절되는 상기 제2광신호의 단절시점에 관한 제2단절정보를 생성하며,
    상기 속도정보는,
    상기 제1단절정보와 상기 제2단절정보의 단절시점 차이를 기반으로, 측정된 상기 충돌체의 이동시간과, 상기 제1측면관통공과 상기 제2측면관통공 상으로의 이동거리를 기반으로 측정되는, 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 속도정보는 하기 수학식4를 기반으로 결정되며,
    <수학식4>

    여기서, 상기 V3는 상기 충돌체의 속도이며, 상기 L3는 상기 충돌체의 이동거리이며, 상기 는 상기 충돌체의 이동시간인, 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치.
KR1020210048937A 2021-04-15 2021-04-15 원자력 발전소의 구조물 설계를 위한 충돌체 속도측정장치 KR102675271B1 (ko)

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