[논문]면진장치 적용을 고려한 원전구조물 생애주기 분석

김선용; 이홍표; 조명석

doi:10.7734/coseik.2013.26.6.415

[국내논문] 면진장치 적용을 고려한 원전구조물 생애주기 분석
Life-Cycle Analysis of Nuclear Power Plant with Seismic Isolation System 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.26 no.6, 2013년, pp.415 - 421

김선용 (한국수력원자력(주) 중앙연구원) , 이홍표 (한국수력원자력(주) 중앙연구원) , 조명석 (한국수력원자력(주) 중앙연구원)

초록
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본 논문에서는 면진시스템이 원전에 적용될 경우 원전구조물의 생애주기 성능에 미치는 영향을 소개한다. 최근 내진설계와 더불어 강진발생 예상 지역에 적용을 목적으로 개발되는 면진시스템은 구조물을 장주기화하여 응답가속도를 줄이고 상대변위를 늘려줌으로써 구조물의 안전성을 증진시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 구조물의 안전성이 중요시되는 원전구조물에 면진시스템을 적용하기 위한 연구가 국내에서 진행 중에 있다. 본 연구에서는 원전구조물의 생애주기 성능분석에 있어서 특징을 분석하고, 면진시스템이 적용될 경우 원전구조물의 생애주기성능에 있어서 미치는 영향을 평가함으로써, 도출된 결과를 면진시스템 적용의 정량적인 타당성 평가에 활용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to extend the service life of a nuclear power plant(NPP) ensuring the structural safety, effective and efficient management of NPP considering structural deteriorations and various natural hazard risks has been treated as a significant tool(IAEA 1998). The systemic efforts is required to prevent the potential loss of NPPs resulting from the natural hazard including earthquakes, hurricane and flooding since the Fukushima accident. Earthquake risk of building structures can be mitigated through appropriate seismic isolation system installation. It has been known that a seismic isolation system can lead to reduction of the deleterious effect on ground motion induced by earthquakes, and structural safety can be improved. In this paper, the NPP life-cycle management is reviewed. Furthermore, effect of seismic isolation on the NPP life-cycle cost analysis with earthquake, and cost-benefit analysis in terms of life-cycle cost when applying the seismic isolation systems to NPP are introduced.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 원전구조물의 생애주기 성능분석에 있어서 고유 특징을 분석하고, 면진시스템이 적용될 경우 원전구조물의 생애주기 성능에 있어서 미치는 영향을 예측함으로써, 면진 시스템 적용에 따라 발생할 수 있는 비용이득(cost-benefit) 을 평가하게 된다. 이 비용이득의 구성을 위하여 지진의 발생빈도와 면진장치의 작동가능성을 고려한 의사결정 수목(decision tree)을 사용하게 된다.
본 연구에서는 원전구조물의 생애주기 성능분석에 있어서 특징을 분석하고, 면진시스템이 적용될 경우 원전구조물의 생애주기성능에 있어서 미치는 영향을 평가하였다. 면진시스템은 구조물의 수명기간 중 지진의 발생확률이 높으며, 지진으로 인한 피해발생시 그로 인한 경제적 손실이 큰 경우 적용이 타당하며, 보다 정량적인 평가를 위해서는 지진발생확률, 지진발생으로 인한 구조물의 피해량과 범위가 적절히 평가 되기 위한 향후 연구가 필요하다.

제안 방법

원전의 면진적용은 경제성 및 안전성 등 다양한 예비타당성 평가를 통해 격납건물과 보조건물인 NI(Nuclear Island) 구역으로 결정하였다. Fig.
5에 도시한 것처럼 해석모델을 개발하였다. 면진부분 하단의 기초매트 부분은 고체요소 540개로 모델화하였고, 상부는 해석시간을 단축하기 위하여 집중질량으로 이산화하였다. 해석모델은 수출형 원전의 설계에서 사용한 것으로, 본 연구에서는 면진시스템에 의한 지진력저감효과 평가가 궁극적인 목적이므로 모델에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이론/모형

해석모델은 수출형 원전의 설계에서 사용한 것으로, 본 연구에서는 면진시스템에 의한 지진력저감효과 평가가 궁극적인 목적이므로 모델에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이때 지진저감효과 평가를 위한 해석은 SAP200 Ver.15를 사용하였다. 입력지진파는 REG.

후속연구

본 연구에서는 원전구조물의 생애주기 성능분석에 있어서 특징을 분석하고, 면진시스템이 적용될 경우 원전구조물의 생애주기성능에 있어서 미치는 영향을 평가하였다. 면진시스템은 구조물의 수명기간 중 지진의 발생확률이 높으며, 지진으로 인한 피해발생시 그로 인한 경제적 손실이 큰 경우 적용이 타당하며, 보다 정량적인 평가를 위해서는 지진발생확률, 지진발생으로 인한 구조물의 피해량과 범위가 적절히 평가 되기 위한 향후 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	원자력발전소의 피해강도와 범위가 다른 사회기반시설보다 크기 때문에 강조되는 것은?	원자력발전소(이하 원전) 구조물은 지진을 포함한 자연재해에 의해 피해가 발생될 경우 그로 인한 피해강도와 범위가 다른 사회기반시설보다 크기 때문에 안전성이 무엇보다 강조된다(Kammerer et al., 2012).
	자연재해 예측의 불확실성을 극복하기 위해 시행해야 할 것은?	, 2000; Lindell and Prater, 2003). 따라서, 발생 가능한 자연재해의 범위를 설정하고, 이를 바탕으로 구조물의 저항능력을 향상시켜 그로 인한 피해를 최소화하여야 한다. 특히, 최근 동일본 대지진 이후 원자력 시설물에 대한 지진 안전성에 대한 관심이 더욱 고조되고 있으며, 강진 다발지역에 원자력발전소를 건설할 경우 내진설계 뿐만 아니라 면진시스템의 적용이 필수적이다(Park et al., 2012).
	최근 면진시스템은 어떤 이점이 있다고 알려져 있는가?	본 논문에서는 면진시스템이 원전에 적용될 경우 원전구조물의 생애주기 성능에 미치는 영향을 소개한다. 최근 내진설계와 더불어 강진발생 예상 지역에 적용을 목적으로 개발되는 면진시스템은 구조물을 장주기화하여 응답가속도를 줄이고 상대변위를 늘려줌으로써 구조물의 안전성을 증진시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 구조물의 안전성이 중요시되는 원전구조물에 면진시스템을 적용하기 위한 연구가 국내에서 진행 중에 있다.

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표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

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