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문제 정의
- 본 연구는 여객용 항공기 충돌 시 강섬유보강 콘크리트를 사용한 철근콘크리트 원전 격납건물의 구조적 거동을 유한요소해석을 이용하여 살펴 본 것으로, 기존에 제안된 강섬유보강 콘크리트의 강도예상모델을 이용하여 강섬유의 함유량에 따른 원전 격납건물의 항공기 충돌에 대한 구조적 거동을 상용 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 해석하였다. 해석결과를 바탕으로 항공기 충돌에 대한 원전 격납건물의 저항성을 평가하였으며, 보수적인 안전성이 요구되는 원전 격납건물에 강섬유보강 콘크리트를 적용할 경우 항공기 충돌에 대한 저항성 증대 효과를 기대할 수 있는 것으로 고찰되었다.
- 또한 재료 자체의 높은 에너지 흡수 능력은 중요 사회기반시설이나 구조물들에 대한 충격 하중하의 저항성을 증가시켜 항공기 충돌, 지진, 폭파 등에 대한 구조물 전체의 안전성을 증가시킬 것으로 기대할 수 있게 된다. 따라서 본 연구에서는 항공기 충돌해석 시 격납건물에 강섬유를 적용함에 따라 RC 구조와 강섬유를 적용한 RC 구조의 비교분석 결과를 통해 충돌저항성을 평가하고자 한다.
- 본 연구는 이전에 연구된 대부분의 강섬유보강 콘크리트(SFRC)의 재료적 특성분석에 관한 연구와 달리 구조물 거동 예측에 대한 기초연구로서, 강섬유(Steel Fiber)를 적용한 원전 격납건물의 모델링을 제안하고 항공기 충돌해석을 수행하였다. 본 논문에서는 강섬유를 적용한 격납건물 모델의 유한요소모델 구축을 위해 Job Thomas 등(2007)이 제안한 SFRC 강도예상모델을 통해 강섬유 0.
가설 설정
- B767은 미국 세계무역센터 테러 시의 기종이며, 미국과 국내에서 운항중인 항공기들을 상당 부분 포괄하고 있다. 본 연구에서는 충돌속도를 150m/s로 가정하였으며, 이는 OECD의 전문가 회의(2002) 및 미국 EPRI의 보고서(2002)에서 가정했던 충돌속도이다. 항공기 충돌평가 가이드인 NEI 07-13(2009)에 제시된 Riera식은 다음과 같다.
- 따라서 본 연구에서도 충돌 시 접촉면적은 해석대상 항공기인 B767 동체면적의 2배로 설정하였다. 엄밀히 말해 접촉면적은 충돌 후 계속적으로 변하며 그 형상도 연구자마다 약간 다르게 예측하고 있지만 대부분 동체의 형상과 닮은꼴로 확장된 것으로 접촉형상을 가정하였다(Jeon et al., 2005).
- 항공기의 충돌은 그 충돌위치에 따라 격납건물의 파괴나 손상도가 달라질 수 있다. 본 연구에서는 벽체 중간에서 가장 큰 휨모멘트 효과가 발생할 것으로 가정하고 이 부분을 충돌위치로 택하였다. 그러나 실제로는 격납건물의 주변 건물이 방호 역할을 하여 충돌이 용이하지 않을 것으로 예측된다.
- 그러나 실제로는 격납건물의 주변 건물이 방호 역할을 하여 충돌이 용이하지 않을 것으로 예측된다. 또한 충돌각도의 경우 안전측으로 가장 큰 충돌효과를 발생시키는 벽체에 직각인 방향으로 충돌하는 것으로 가정하였다.
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