초록 ▼

최종목표:
◦ 2방향 PSC 원전 격납건물에 대한 충돌 및 폭발 극한하중 시나리오 설정
◦ 충돌 및 폭발 극한하중에 대한 2방향 PSC 구조물의 정밀해석기법 개발
◦ 극한하중 시나리오에 대한 2방향 PSC 원전 격납건물의 모형실험 수행
◦ 충돌 및 폭발 극한하중에 대한 2방향 PSC 원전 격납건물의 파괴 메커니즘 및 손상도 평가
개발내용 및 결과:
◦ 원전격납건물에 발생 가능한 충돌 및 폭발 극한하중 시나리오 설정
- 원전격납건물에서 규정하고 있는 폭발하중 시나리오 설정
- Boeing 7

최종목표:
◦ 2방향 PSC 원전 격납건물에 대한 충돌 및 폭발 극한하중 시나리오 설정
◦ 충돌 및 폭발 극한하중에 대한 2방향 PSC 구조물의 정밀해석기법 개발
◦ 극한하중 시나리오에 대한 2방향 PSC 원전 격납건물의 모형실험 수행
◦ 충돌 및 폭발 극한하중에 대한 2방향 PSC 원전 격납건물의 파괴 메커니즘 및 손상도 평가
개발내용 및 결과:
◦ 원전격납건물에 발생 가능한 충돌 및 폭발 극한하중 시나리오 설정
- 원전격납건물에서 규정하고 있는 폭발하중 시나리오 설정
- Boeing 747-400 항공기 충돌에 관한 극한하중 시나리오 설정
◦ 설정된 극한하중 시나리오에 대한 콘크리트 구조물 모형실험 수행
- TNT 또는 ANFO 15.88kg(35lbs)의 장약량으로 1.5m 높이에서의 대기 중 폭발압력하중 모형 실험방법 및 계측시스템 구축
- 1.4ton 추를 3.5m 높이에서 자유낙하시킨 철근콘크리트 및 비부착 프리스트 레스트 콘크리트 부재의 충돌 파괴메커니즘 검토
- 폭발 및 충돌하중에 대한 콘크리트 구조물의 저항성능 뿐 만 아니라, 탄소섬유, 폴리우레아, 탄소섬유와 폴리우레아를 보강한 시편의 극한저항성능 검토
◦ 충돌 및 폭발 극한하중에 대한 콘크리트 구조물의 정밀해석기법 구축
- 충돌 및 폭발 극한하중 특성에 따른 콘크리트 및 철근, PS 긴장재의 변형률 속도효과를 고려한 재료모델의 구성
- HFPB(High Fidelity Physics Based) 유한요소해석 프로그램인 LS-Dyna를 이용하여 정밀해석기법 구축 및 극한하중에 따른 해석수행
◦ 극한하중에 대한 콘크리트 구조물의 성능중심설계기법 제시
- 극한하중 시나리오에 대한 신뢰성 기반의 콘크리트 구조물의 성능중심설계 기법(PBD)의 개념적 제시
기술개발배경:
◦ 2001년 9.11테러 이후 전 세계적으로 충돌, 폭발 등의 테러 발생빈도 증가
◦ 폭발 및 충돌은 짧은 시간동안 구조물에 작용하여 급작스런 붕괴 및 큰 인명피해를 발생시키며, 기존 사회기반시설물에는 방호설계가 미비하게 적용
◦ 특히, PCCV를 구성하는 2방향 프리스트레스트 콘크리트의 극한하중에 대한 손상 파괴메커니즘과 관련된 연구는 수행되지 않음
◦ 극한하중의 하중특성과 실험공간의 제약조건으로 인한 손상평가를 위한 정밀해석기법의 구축 필요
핵심개발기술의 의의:
◦ 최근, 한국형원전 및 중소형원자로 등의 원전 수출로 인해 세계적으로 원전 관련 기술력을 지니고 있으나, 현재의 원전 격납건물은 지진하중에 대한 안전성 평가 및 구조건전성 평가가 주를 이뤄 연구되고 있는 실정임
◦ 충돌 및 폭발압력과 같은 극한하중에 대한 원전격납건물의 실험 및 해석적 평가는 한국형원전의 안전성 및 구조건전성 평가를 위한 기초적 자료로 사용이 가능하며, 원전수출을 통한 세계적인 기술 확보・구축 가능
◦ 본 사업에서 수행하고자 한 2방향 프리스트레스트 콘크리트의 극한하중에 대한 실험적 연구는 세계적으로 공개된 자료가 없는 상황이며, 정밀해석기법과 성능중심설계를 통한 원전격납건물의 방호설계방법의 제시는 방호설계 기술수출 가능성 제시
◦ 기존 원전격납건물이 극한하중 시나리오에 대하여 방폭성능이 만족하지 못할 경우, 본 사업에서 제시한 복합재료 등을 이용하여 보수보강을 수행할수 있으며, 이는 일반 구조물에서 또한 적용 가능함
적용분야:
◦ PCCV 원전격납건물
◦ 교량 및 터널 등의 프리스트레스트 콘크리트 건물
◦ 테러 및 방호설계의 중요성이 높은 사회기반시설물
◦ 기존의 구조물의 방호성능 향상을 위한 보수보강

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 14
• 그림 목차 ... 16
• 표 목차 ... 19
• 제 1 장 서 론 ... 21
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 21
• 제 2 절 국내 • 외 관련 기술의 현황 ... 24
• 1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 24
• 2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 26
• 3. 기존 연구와의 차별성 ... 28
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 • 경제적 파급 효과 ... 30
• 1. 개발 대상 기술 • 제품의 중요성 ... 30
• 2. 개발 대상 기술 • 제품의 파급효과 ... 30
• 가. 기술적 측면 ... 30
• 나. 경제적 • 산업적 측면 ... 31
• 다. 사회적 측면 ... 31
• 제 2장 기술개발 내용 및 방법 ... 33
• 제 1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 33
• 1. 최종 목표 ... 33
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 35
• 제 2절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 37
• 1. 연차별 연구목표 및 내용 ... 37
• 2. 1차년도 기술개발 내용 및 범위 ... 38
• 가. 국내 PCCV 현황 및 대상구조물 선정 ... 38
• 나. PCCV의 극한하중 시나리오 ... 44
• 다. 폭발하중 시나리오에 따른 실험적 평가 ... 56
• 라. 극한하중에 따른 정밀해석기법의 구축 ... 69
• 마. 구축된 정밀해석기법을 이용한 폭발해석평가 ... 78
• 3. 2차년도 기술개발 내용 및 범위 ... 85
• 가. Full-scale PSC 구조물의 충돌 극한하중 시나리오에 대한 정밀해석수행 ... 85
• 나. 충돌 극한하중 시나리오에 대한 2방향 PSC 원전 격납건물의 실험적 평가에 의한 손상도 평가 ... 110
• 다. 2방향 PSC 원전 격납건물의 신뢰성 평가를 바탕으로 충돌 및 폭발하중의 극한하중에 대한 성능중심설계방법 제시 ... 134
• 제 3장 결과 및 사업화 계획 ... 145
• 제 1절 연구개발 최종 결과 ... 145
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 145
• 가. 1차년도 추진 일정 및 상세 마일스톤 ... 145
• 나. 2차년도 추진 일정 및 상세 마일스톤 ... 146
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 147
• 가. 연차별 추진 실적 ... 147
• 나. 기술개발결과 ... 148
• 다. 기술개발결과물 ... 150
• 3. 마일스톤 수행체계 및 실적 ... 164
• 가. 1차년도 마일스톤 수행체계 및 실적 ... 164
• 나. 2차년도 마일스톤 수행체계 및 실적 ... 170
• 제 2절 연구개발 추진 체계 ... 174
• 1. 기술개발 추진 절차 및 내용 ... 174
• 2. 기술개발팀 편성도 ... 176
• 3. 기술개발 추진체계 ... 177
• 제 3절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 178
• 1. 국내 • 외 시장 현황 ... 178
• 가. 국내 • 외 시장 규모 및 수출입 현황 ... 178
• 나. 국내 • 외 주요 수요처 현황 ... 179
• 2. 국내 • 외 경쟁기관 현황 ... 180
• 3. 개발성과로 인한 사업화 전망 ... 181
• 참 고 문 헌 ... 182
• 끝페이지 ... 186