이상마찰승수 (Two-Phase Friction Multiplier)
한 줄 정의: 이상유동의 마찰압력강하를 단상 기준값의 몇 배인지로 나타낸 계수입니다.
쉽게 풀면
물만 흐를 때보다 물과 증기가 함께 흐를 때 관을 지나가며 잃는 압력이 훨씬 큽니다. 이상마찰승수는 같은 유량의 액체만 흐른다고 가정했을 때의 마찰압력강하에 곱해 주면 실제 이상유동의 압력강하가 나오는 배율입니다. 건도가 높아질수록, 압력이 낮아질수록 이 값이 커집니다. 복잡한 이상유동 계산을 비교적 간단한 곱셈으로 바꿔 준다는 점이 장점입니다.
왜 중요한가
노심과 증기발생기의 압력강하는 냉각재 유량 분배와 펌프 용량 설계를 좌우하므로 정확한 예측이 필요합니다. 비등이 일어나는 채널에서는 압력강하가 유량에 비선형적으로 반응해 유동불안정성의 원인이 되기도 합니다. 계통코드와 부수로해석 코드 모두 이 승수를 내부에 담고 있습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"고건도 영역에서 계산된 이상마찰승수가 실험값을 과소평가해 상관식의 계수를 재조정하였다."
조금 더 깊게 보면
대표적인 상관식은 건도와 물성비로 만든 매개변수의 함수로 승수를 주는 방식과, 질량유속과 압력의 함수로 주는 방식으로 나뉩니다. 기준을 액체 단독 유동으로 잡느냐 전체 유량이 액체라고 보느냐에 따라 승수의 정의가 달라지므로, 논문에서 어떤 정의를 썼는지 확인해야 합니다. 마찰 성분 외에 가속 성분과 중력 성분도 전체 압력강하에 더해지며, 비등 채널에서는 가속 성분의 비중이 무시할 수 없습니다.
주의할 점
이상마찰승수는 마찰에 의한 압력강하만 다루는 계수이므로, 증기 생성으로 유체가 빨라지면서 생기는 가속 압력강하까지 포함하지는 않습니다. 전체 압력강하와 혼동하지 않아야 합니다.