원전 구조물, 기기 내진 안전성 평가 보고서

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최근에 발생한 경주 지진과 일본의 원전 사태는 전 세계에 큰 충격을 안긴 사건이었다. 다른 나라에 비교해 원전 분야에서 상당히 앞서가고 있는 만큼 많은 원전을 운용하고 있는 우리나라에서도 원전 시설물 안전성에 대한 의구심이 점차 늘어났고, 그에 관련된 비현실적인 영화도 개봉할 만큼 원전은 아직 모든 국민에게 인정받지는 못하고 있는 현실이다. 그를 해결하기 위해 원자력 업계에서도 안전성 홍보를 위해 큰 노력을 하고 있고, 실제로도 높은 안전성을 갖추고 있다. 이번 수업에서 많은 연사분의 귀한 세미나에서 원전 지진에 대한 안전성을 평가하는 절차 및 방법에 대해 많이 배울 수 있었고, 우리 조는 안전성을 평가하는 절차 및 지반-구조물 상호작용에 관한 논문을 분석하기로 했다.
본격적으로 논문 분석을 하기 전에 논문에서 다룬 생소한 개념들을 우선 먼저 익혀보고자 한다. 이 논문은 Soil-structural interaction(지반 구조물 상호작용)에 따른 원전 구조물의 지진 응답 해석에 관한 것으로, 가장 먼저 대주제가 되는 Soil-Structural interaction을 조사해보았다.
지반 구조물 상호작용, 즉 SSI는 구조물과 그 구조물을 지지하는 지반이 상호작용하는 것으로, 토양의 반응이 구조물의 거동에 영향을 미치고, 구조물의 거동이 토양의 반응에 영향을 미치는 과정이다.
저층 건물과 단단한 토양의 가벼운 구조물에서의 설계에서는 SSI를 고려하지 않지만, 부드러운 토양이나 원자력 발전소, 고층 건물에서 SSI를 크게 고려해야 한다. 95년도 고베지진은 구조물이 상부 구조물에 의한 반응뿐만 아니라 지반의 응답에도 크게 영향을 받는다는 것을 보여주었다. 피사의 사탑이 기울어진 이유도 지반이 약해 침하가 발생한 것이었지만, 1280년 이후 최소 4차례 이상의 강한 지진이 발생했음에도 무너지지 않은 이유는 구조물과 지반의 동적 상호작용으로 지반의 부드러운 성질이 구조물이 진동을 견디도록 만들었기 때문이다.

참고 자료

Stochastic Finite-Element Analysis of Seismic Soil–Structure Interaction, Dan M. Ghiocel, 2002Seismic Capacity Assessment for Nuclear Facilities in Korea, 송정국, 2011SEISMIC SOIL-STRUCTURE INTERACTION: BENEFICIAL OR DETRIMENTAL?, GEORGE MYLONAKIS, 2000ASCE 4-98 “Seismic Analysis of Safety Related Nuclear Structures and Commentary”
Prassinos, P. G., M. K. Ravindra, and J. B. Savy, "Recommendations to the Nuclear Regulatory Commission on Trial Guidelines for Seismic Margin Reviews of Nuclear Power Plants," NUREG/CR-4482, March 1986.