원전용 평균피토튜브의 고압유동 특성에 관한 수치해석적 연구

Abstract

원전에 사용되는 기기는 안정성 확보가 최우선적으로 고려되어야 하므로 신뢰성 확보를 위한 기기의 성능검증이 필수적으로 수행되어야 한다. 원전용 밸브의 성능검증을 위해서는 ASME QME-1 [1]를 적용하는데 이 때 압력과 힘뿐만 아니라 유량이 중요한 변수로 작용한다. 대부분의 유량 측정요소는 차압과 유량사이의 실험식이 축적되어 실제 사용되는 기기의 교정과정에 활용할 수 있으나 평균피토튜브의 경우에는 아직 축적된 자료가 많지 않아 실제 교정실험 설비의 사양에 따라 저장탱크나 압축기 규모의 공급설비의 한계로 인하여 적용이 불가능할 수도 있다. 비압축성 액체의 경우에는 저압의 액체를 사용한 실험에서 구한 관계식을 고압의 유량측정에 사용할 수 있으나 기체의 경우에는 압력에 의한 밀도변화에 따라 다른 유동특성이 발생함으로써 오차가 발생한다.반면에 일반산업계에서 평균피토튜브를 사용할 때 물을 유체로 하는 배관에서 측정한 유동 특성계수를 기체를 사용하는 배관에서도 사용하고 있다. 그러나 이에 대한 근거를 설비의 한계로 인해 실험적으로 구할 수 없으므로 이에 대하여 문제점으로 제기되고 있다. 본 연구에서는 전산유체해석을 이용하여 평균피토튜브에 대하여 실험적으로 불가능한 고압기체에 의한 유동현상을 해석하고 차압과 유량사이를 관련 특성계수를 산출하여 실제 시스템 적용의 유효성을 검토하고자 한다.