과거, 울진원전 부지의 지진해일에 대한 안전성 평가는 가상최대 지진규모와 그에 상응하는 단층 파라미터를 이용하여 수행되었으나. 최근 지진공백역 이론에 근거하여, 과거 평가 규모 이상의 지진발생 가능성이 지진학자들에 의하여 제기되고 있다. 본 연구에서는 선형·비선형천수방정식 기반의 유한차분법을 이용하여 지진해일 안전성을 재평가하였다. 먼저, '83년 지진해일을 모의하고 이를 동해안 임원항의 최고 범람 수위와 비교하였다. 다음으로 '83년, '93년 지진해일과 위험 단층으로 분류되고 있는 5개 지진공백역 단층에 대하여 울진원전부지 도수로에서의 수위 상승과 저하를 계산하여, 울진원전이 평가대상 단층으로 의한 지진해일 발생시에도 필요 냉각수의 취수가 가능함을 보였다.
과거, 울진원전 부지의 지진해일에 대한 안전성 평가는 가상최대 지진규모와 그에 상응하는 단층 파라미터를 이용하여 수행되었으나. 최근 지진공백역 이론에 근거하여, 과거 평가 규모 이상의 지진발생 가능성이 지진학자들에 의하여 제기되고 있다. 본 연구에서는 선형·비선형천수방정식 기반의 유한차분법을 이용하여 지진해일 안전성을 재평가하였다. 먼저, '83년 지진해일을 모의하고 이를 동해안 임원항의 최고 범람 수위와 비교하였다. 다음으로 '83년, '93년 지진해일과 위험 단층으로 분류되고 있는 5개 지진공백역 단층에 대하여 울진원전부지 도수로에서의 수위 상승과 저하를 계산하여, 울진원전이 평가대상 단층으로 의한 지진해일 발생시에도 필요 냉각수의 취수가 가능함을 보였다.
In the past, safety assessment on the site of Ulchin Nuclear Power Plants against tsunamis was carried out with probable maximum earthquake magnitude and related tsunamigenic fault parameters. Recently, however, based on the seismic gap theory, some seismologists warned about earthquakes of larger m...
In the past, safety assessment on the site of Ulchin Nuclear Power Plants against tsunamis was carried out with probable maximum earthquake magnitude and related tsunamigenic fault parameters. Recently, however, based on the seismic gap theory, some seismologists warned about earthquakes of larger magnitudes than had been expected. In this study, we revaluated tsunami risk with a finite difference model based on linear and nonlinear shallow water equations. Firstly, we simulated the\`83 tsunami and compared the calculated water surface profile with the observed wave heights. Secondly, we evaluated the rise and drop of sea water level at the site of Ulchin Nuclear Power Plant with fault parameters of the past '83, '93 tsunamis and some dangerous faults. Finally, we showed that the cooling water intake facility of Ulchin Nuclear Power Plants would be safely operated in disastrous tsunamis.
In the past, safety assessment on the site of Ulchin Nuclear Power Plants against tsunamis was carried out with probable maximum earthquake magnitude and related tsunamigenic fault parameters. Recently, however, based on the seismic gap theory, some seismologists warned about earthquakes of larger magnitudes than had been expected. In this study, we revaluated tsunami risk with a finite difference model based on linear and nonlinear shallow water equations. Firstly, we simulated the\`83 tsunami and compared the calculated water surface profile with the observed wave heights. Secondly, we evaluated the rise and drop of sea water level at the site of Ulchin Nuclear Power Plant with fault parameters of the past '83, '93 tsunamis and some dangerous faults. Finally, we showed that the cooling water intake facility of Ulchin Nuclear Power Plants would be safely operated in disastrous tsunamis.
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제안 방법
1). 그러나, 전체 영역을 모두 작은 격자로 구분하여 계산하는 것은 시간과 비용면에서 매우 비경제적이므로, 관심 대상 영역을 중심으로 전체를 5개 영 역(A, B, C, D, E)으로 구분하고, 격자접속법 (grid nesting)을 적용하여 (Table 2), 매 시간단계에서 수위와 유량이 교환되도록 하였다. 지배방정식으로 영역 A, B, C에는 다음과 같은 선형천수방정식을 적용하였다.
유한차분법 모델을 이용하여 1983년 동해중부 지진해일, 1993년 북해도 남서외해 지진해일, 그 밖의 지진 공백 역의 위험 단층에 대하여 울진원전 부지의 안전성을 평가하였다. 일반적으로 원자력발전소 부지는 수위의 상승보다도 수위 저하에 따른 냉각수 취수기능의 상실이 우려되는 것으로 알려져 있다.
파속을 과대평가하는 점을 바로 잡기 위하여, 분산보정차분항을 포함한 Cho and Yoon(1998)의 차분법을적용하였다. 임원항, 울진원전부지 등 가장 작은 격자가 사용되는 상세역에 대해서는 보다 실제에 가까운 해수 범람을 모의하기 위하여 이동경계조건(wet/dry scheme)을적용하였다. 본 연구에서 사용된 수치모델 TUNAMI에 대한 세부 사항은 UNESCO(1997)에 기술되어 있다.
상승. 저하를재평가하고, 몇몇 지진학자들에 의하여 위험단층으로 제시되고 있는 지진공백역 단층에 의한 지진해일에 대하여 울진원전 취수시설의 취수 지속성 여부를 검토하였다.
대상 데이터
본 연구의 관심 대상인 울진원전부지(Fig. 7)의 지진해일에 의한 최고 수위상승과 최저 수위하강을 계산하였다. 평가 대상 단층으로 1983년 동해중부 지진해일 단층(Aida Model-10; 相田, 1984), 1993년 북해도 남서외해 지진해일 단층(DCRC-17a; Takahashi et al.
연구에 사용된 모델의 검증을 위하여 역사적으로 우리나라에 가장 큰 처오름 높이로 기록된 울진원전 북쪽 약 20 km 지점에 위치한 임원항의 1983년 동해중부 지진해일에 대한 해수범람을 재현하였다. 입력 단층 파라미터로는 널리 알려진 Aida Model-10(相田, 1984)을 적용하였다.
7)의 지진해일에 의한 최고 수위상승과 최저 수위하강을 계산하였다. 평가 대상 단층으로 1983년 동해중부 지진해일 단층(Aida Model-10; 相田, 1984), 1993년 북해도 남서외해 지진해일 단층(DCRC-17a; Takahashi et al., 1995), 한국원자력안전기술원 (1997)이 제안한 5개 지진공백역 위험 단층을 선정하였다. 지진공백역 위험 단층의 제원 및 위치는 다음 Table 3과 같다.
이론/모형
또한, leap-frog 유한차분 격자체계에서 격자의 대각선 방향 파속을 과대평가하는 점을 바로 잡기 위하여, 분산보정차분항을 포함한 Cho and Yoon(1998)의 차분법을적용하였다. 임원항, 울진원전부지 등 가장 작은 격자가 사용되는 상세역에 대해서는 보다 실제에 가까운 해수 범람을 모의하기 위하여 이동경계조건(wet/dry scheme)을적용하였다.
임원항, 울진원전부지 등 가장 작은 격자가 사용되는 상세역에 대해서는 보다 실제에 가까운 해수 범람을 모의하기 위하여 이동경계조건(wet/dry scheme)을적용하였다. 본 연구에서 사용된 수치모델 TUNAMI에 대한 세부 사항은 UNESCO(1997)에 기술되어 있다.
본 연구에서는 일본 동북(東北)대학에서 개발한 유한차분 수치모델 TUNAMKUNESCO, 1997)를 적용하였다. 판구조론(plate tectonics)에 의하면 우리나라 동해안에 피해를 입힐 가능성이 있는 거대 지진해일의 발생지역은 판과 판 사이의 경계인 일본 연안이므로, 수치모델은 동해 전체를 계산 영역으로 포함해야 한다(Fig.
대한 해수범람을 재현하였다. 입력 단층 파라미터로는 널리 알려진 Aida Model-10(相田, 1984)을 적용하였다. Fig.
따라서, 가장 먼저 해저지반 변위를 계산해야 한다. 지반변위 계산에는 단층 폭, 길이 , 주향, 경사 등의 단층 파라미터를 입력변수로 정적인 변위를 계산하는 Mansinha and Smylie (1971)의 모델을 적용하였다. 현재 대부분의 연구에서와같이, 대규모 지진해일에서는 발생해역의 수심에 비하여단층면의 폭과 길이가 매우 크고, 단층운동의 지속시간이 짧기 때문에 해저지반 변위를 그대로 해수면 초기 변위로 적용하였다.
성능/효과
따라서, 본 연구에서는 최근의 연구성과를 반영한 모델을 이용하여, 과거 우리나라 동해 연안에 영향을 미쳤던 1983년 동해중부 지진해일, 1993년 북해도 남서외해 지진해일에 의한 울진원전 부지에서의 수위 상승. 저하를재평가하고, 몇몇 지진학자들에 의하여 위험단층으로 제시되고 있는 지진공백역 단층에 의한 지진해일에 대하여 울진원전 취수시설의 취수 지속성 여부를 검토하였다.
후속연구
7 m를 고려할 때, 발전소 운전 정지 등의 사고를 일으키지 않을 것으로 보인다(Table 5). 다만, 향후 원자력발전소 취수구조물을 설계할 때, 부분적인 공기유입 등으로 인한 펌프의 구조물 진동과 효율 저하를 피하기 위하여 어느 정도의 여유 수심을 확보하여야 하는가에 대해서는 수리실험을 통한 면밀한 검토를 통하여 결정되어야 할 것이다.
향후 필요한 연구로는 무엇보다도 지진해일의 분산효과를 재현할 수 있는 Boussinesq 방정식 형태의 지배방정식을 적용하는 것이다. 본 연구에서 사용된 모델의 경우 파랑의 분산효과를 반영하지 못하기 때문에 실제 지진해일에 의한 수위 상승 및 저하량을 다소 과대 평가할 수 있다.
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