양문형 전기 캐비닛의 3차원 유한요소 모델 기반 동특성 분석 (Dynamic Characteristics of Double-Door Electrical Cabinet by 3D Finite Element Analysis Model)

서지정보

· 발행기관 : 한국복합신소재구조학회
· 수록지 정보 : 한국복합신소재구조학회 논문집 / 11권 / 5호 / 60 ~ 66페이지
· 저자명 : 손호영, 소우빈, 전법규, 정우영, 주부석

초록

급증하는 전련소비량을 감당하기 위해서 발전소는 필수적인 사회기반시설이며 안정적인 에너지 공급을 위해 발전소내 구조적/비구조적 요소의 외부하중에 의한 안전성 평가는 반드시 필요하다. 국내에서 발생되는 지진의 상당수는 고주파 영역의 지진으로 보고되고 있으며 국내외 선행연구들에 의해 비구조적 요소가 고주파 지진에 더 많이 피해가 발생할 수 있는 것으로 연구되었다. 발전소 내에 대표적인 비구조적 요수중 하나인 전기 캐비닛의 경우 선행연구들에서 고유진동수가 10Hz 이상의고주파 영역에 속하는 것으로 나타났으며 이에 따라 고주파 지진에 의한 안전성 평가가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 전기 캐비닛의 고주파 지진에 의한 영향성 평가에 앞서 양문형 전기 캐비닛의 유한요소 모델을 구축하여 모드해석을 수행하였으며 진동대를 이용한 공진탐색실험 결과와 비교하여 모델의 타당성을 검토하였다. 또한 모델의 신뢰성을 높이기 위해ABAQUS와 ANSYS Platform을 이용하여 모델을 구축하고 모드해석을 수행하였다. 실험에서 얻어진 1차, 2차 3차 전역모드의 주파수와 비교하였을 때 최대 약 5%의 오차가 발생하는 것으로 나타났다. 또한 1차, 2차, 3차 전역모드에 유효질량이 90%이상 참여하는 것으로 나타나 가장 지배적일 것으로 판단되며 모드형상이 유사한 것으로 판단되어 구축된 모델이 양문형 전기 캐비닛의 전체적인 동적 거동을 잘 모사할 수 있을 것으로 판단된다.

영어초록

Electrical cabinets must remain operational and functional to meet seismic requirements during and after an earthquake in order to provide essential power in nuclear and non-nuclear power plants. In recent years, strong ground motions exceeding magnitude of 5.0 have struck around the Gyeongju and Pohang areas of Korea, in which energy facilities are concentrated. Thus, it was revealed that nonstructural components such as electrical and mechanical equipment are sensitive to high-frequency strong ground motion. Therefore, it is necessary to develop the seismic demand of electrical equipment such as cabinets including relays and switch boxes for critical facilities at risk of high-frequency earthquakes, since most existing critical facilities were designed for the frequency range 1-10Hz. This study presents the dynamic characteristics of double-door electrical cabinet based on experimental and analytical results.
The global modes of the cabinet associated with shaking table tests were 15Hz (1st), 18Hz (2nd), and 20.5Hz (3rd), respectively, and an analytical model was constructed in the ABAQUS and ANSYS platform. The analytical model was validated using the experimentally determined dynamic characteristics of the cabinet and further analyses such as in-cabinet response spectra and risk assessment of the cabinet were evaluated.

참고자료

· 없음