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내진건전성 향상에 기여하는 기계기술

전문가 제언: 대규모 지진에 의한 토목, 건축구조물의 붕괴 피해를 막으려면 구조물의 내진성을 향상시켜 사회의 안전·안심시스템을 강화해야할 것이다. 내진성 향상에는 토목·건축분야와 기계공학분야에서 다양한 기술개발에 의해 내진기술, 제진기술, 면진기술이 발전했다. 여기서는 내진기술과 제진기술에 기계공학이 어떻게 기여했는지를 개관한다. 각종 기계구조물을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

1) 원통구조물 중에 원자로격납용기는 셀(shell)진동의 영향, 맨홀 같은 부가질량의 영향, 좌굴(buckling)에서의 상하진동의 영향, 보강효과 등의 검토와 연료 캐스크(cask, 사용하고 난 핵연료를 운반하는 용기)에서는 미끄럼과 로킹(rocking)을 검토한다. 2) 액체탱크는 액체·구조물의 연성진동(coupled vibration), 슬로싱(sloshing, 지진이 일어났을 때 용기에 담은 액체가 흔들려서 움직이는 현상)에 의한 액체압, 좌굴거동에 대한 액압효과 등을 검토한다. LNG 탱크나 고속증식로의 원자로용기는 지름에 비하면 두께가 얇으나 액체의 연성운동이 커서 내진구조 시 고려사항이다. 3) 배관계통은 배관 본체와 지지구조물의 탄소성거동, 배관내부의 맥동 등을 검토한다. 배관 지지구조물은 기계적 스너버(snubber, 진동제어장치)와 오일스너버의 신뢰성 향상과 지지구조물 을 포함한 감쇠비의 평가방법을 검토한다. 4) 기계류 중 열교환기인 증기발생기는 내부 관집합과 이들의 진동방지재와의 마찰을 고려한 감쇠비에 대한 검토와 종형 펌프에서 슬로싱과 연성진동효과와 2중 원통구조를 이용한 유체제진방법이 검토되고 있다. 설계기준과 해석방법에 관해서는 재료의 초통과파괴, 피로파괴, 신뢰성평가, 확률적 평가기법을 검토한다. (재)원자력발전기술기구에 의하면 1982∼2005년에 중요한 기기·구조물에 대한 내진신뢰성 검증을 실시했다.

저자: Tomohiro ITO
자료유형: 연구단신