냉각재순환펌프 임펠러의 구조해석 및 설계에서 I-DEAS의 효율적인 활용

일체형원자로에 장착될 기기의 개발은 국내에서 처음으로 개념개발부터 시도가 되므로 설계과정에서 많은 수정이 필요하며 유한요소해석을 수행 한 후에 다시 설계를 변경해야하므로 많은 노력과 시간이 필요하다.
3차원모델을 바탕으로 도면 및 유한요소해석 모델을 연계하는 I-DEAS의 기본전략을 충분히 활용함으로써 단시간에 소수의 인원으로 효율적인 해석과 설계가 가능하였다.
본 논문에서는 그 중 원자로의 핵심부품인 냉각재순환펌프의 임펠러 개발과정에서 I-DEAS를 활용한 해석을 소개하였다. 원자로의 주냉각재펌프로 사용되는 축류펌프 임펠러는 고온 고압의 원자로 내부에서 장시간 운전되기 때문에 구조적 건전성을 유지하는 것이 원자로의 안전성과 신뢰성 확보에 중요하다. 축류펌프 임펠러의 구조적 건전성을 평가하기 위한 I-DEAS의 해석모델을 개발하고, 회전에 의한 원심력과 펌핑 매체에 의한 수력적인 힘을 고려한 응력해석을 수행한 후 허용응력과 비교함으로써 건전성이 유지됨을 보였다.
진동해석으로 임펠러의 고유진동 모드해석을 수행하고 회전주파수와의 공진발생 여부를 평가하였다. 또한, 임펠러와 같이 동일 형상의 날개가 반복되는 경우 한 부분만을 대칭모델로 해석함으로써 해석시간을 단축하는 방안을 제안하였으며, 전체모델에 대한 해석결과와 비교함으로써 반복 대칭모델의 최적 경계조건을 제시하였다.