초록 ▼

핵심기술
FEM 3D모델과 동일한 동적 응답을 나타내는 모드 순응형 집중질량모델
최종목표
비구조요소가 고려된 FEM 3D 모델의 모드해석을 기반으로 APR-1400 원전격납구조물에 적용 가능한 개선된 집중질량모델 개발
개발내용 및 결과
제안된 집중질량모델은 FEM 3D모델에서 동적 해석에 필요한 모드들을 선택한 후 각 모드의 고유진동수가 FEM 3D모델과 유사하도록 작성된 모델임. 따라서 APR-1400 원전격납구조물과 주증기계통의 비구조 요소들의 FEM 3D모델링을 위해 분포질량 및 강성을 위한 기본 재

핵심기술
FEM 3D모델과 동일한 동적 응답을 나타내는 모드 순응형 집중질량모델
최종목표
비구조요소가 고려된 FEM 3D 모델의 모드해석을 기반으로 APR-1400 원전격납구조물에 적용 가능한 개선된 집중질량모델 개발
개발내용 및 결과
제안된 집중질량모델은 FEM 3D모델에서 동적 해석에 필요한 모드들을 선택한 후 각 모드의 고유진동수가 FEM 3D모델과 유사하도록 작성된 모델임. 따라서 APR-1400 원전격납구조물과 주증기계통의 비구조 요소들의 FEM 3D모델링을 위해 분포질량 및 강성을 위한 기본 재원을 구축하기 위해 내부 구조 및 기하(단면), 물성 조사를 실시하였음.
또한 원전격납구조물과 비구조요소간의 상호작용을 고려하기 위해 구조물과 비구조 간의 파이핑(Piping) 및 연결형태를 분석하였음. 이를 기반으로 APR-1400 원전격납구조물과 주증기계통의 비구조요소들을 FEM 3D모델과 집중질량모델로 작성하였으며, 각 개별 모델들을 강체연결과 구속조건을 고려하여 통합하였음. 통합 모델의 지진해석 검증을 위해서 미국 원자력규제위원회(US NRC)에서 제시하는 표준지반응답스펙트럼을 고려하여 작성된 인공지진파를 생성해 지진해석을 수행하였음. 해석 결과 제안된 집중질량모델의 변위와 가속도 응답의 주기 및 최대 응답값은 FEM 3D모델과 유사한 결과를 보였음.
기술개발배경
원자력에너지는 저렴한 비용에 비해 대용량의 에너지 생산이 가능한 장점에도 불구하고 원전에서 발생된 방사능 유출 사고로 인하여 안전에 대한 불안감 때문에 원전 건설에 많은 어려움을 겪어왔음. 원자력 에너지의 원활한 활용을 위해서는 원전의 기계적, 화학적 안전성뿐만 아니라 끊임없이 변화하는 자연재해에 대한 안전성 또한 확보되어야 함. 이러한 관점에서 최근 지진에 대한 원전의 구조적 안전성 확보를 위한 다양한 내진연구가 현재에도 활발히 진행되고 있음.
지진발생시 원전격납구조물은 격납구조물의 손상을 최소화하고 원자로나 증기발생기, 격납구조물내의 파이핑(piping) 시스템과 같은 비구조요소(NSCs 또는 Secondary System)가 손상이 없도록 내진성능을 유지해야함.
따라서 APR-1400의 원전격납구조물에 대한 보다 정밀한 내진해석 및 설계를 위해서는 이러한 비구조요소에 대한 모델링이 병행되어야 하며 특히 격납구조물내의 파이핑 시스템을 통한 주구조와 비구조간의 상호작용이 반드시 고려되어야 구조물의 정확한 내진성능을 예측할 수 있음.
기존의 구조해석에서는 격납구조를 Axisymmetric한 쉘 구조 또는 3차원 Full 모델의 유한요소해석으로 많은 연구가 수행되었으며 이와 함께 효율적인 비선형 시간이력해석을 위해 간략화한 집중질량모델(lumped-mass stick model)들의 연구도 수행되었지만 비구조요소를 포함한 해석 및 모델링 기술은 더 많은 연구가 필요한 상황임.
핵심개발기술의 의의
지진규모에 따른 원전격납구조물 비구조요소들의 동적거동 분석을 통해 보다 실질적인 내진성능을 예측 할 수 있으며 원전격납구조물의 내진설계시 거동 예측을 위한 기저모델(base model)로 활용할 수 있음.
적용분야
APR-1400의 시간이력해석 등 비구조요소가 포함된 다양한 내진성능 평가 및 설계시 향상된 기저모델로 활용 가능하며, 향후 전체 APR-1400 원전단지의 전체 내진해석의 기초모델로 활용할 수 있음.