원전의 항공기 충돌 리스크 평가에 사용되는 대표매개변수를 선정하기 위한 방법론을 개발하였다. 대상 원전은 국내의 대표적인 경수로형 원전 중 하나로 선정하여 3차원 유한요소 해석 모델을 구축하였다. 콘크리트 재료모델에는 소성손상모델이 적용되었으며, 강재는 다중선형곡선거동을 가지는 것으로 모델링하였다. 운동에너지, 전체 충격량, 최대 충격량, 최대 하중 등 4종의 대표매개변수 후보군을 선정하였다. 각각의 매개변수 후보군은 모두 충돌 속도와 질량의 함수로 표현되므로, 충돌속도 50~200m/s, 항공유량 30~90%의 범위에 대하여 매개변수값을 도출하고 충돌 해석을 수행하여, 충돌 시의 구조 응답과의 상관관계를 분석하였다. 모든 해석에서 항공기의 기종은 보잉767 기종으로 선정하였다. 충돌해석에는 Riera의 하중-시간이력 함수를 이용한 해석기법을 적용하였다. 매개변수와 충돌 시 응답의 상관관계 적합성은 결정계수값을 이용하여 분석하였다. 4 종의 대표매개변수 후보군 중 최대 하중값이 가장 직관적일 뿐만 아니라 본 연구에서의 해석 케이스에서는 응답과의 상관성도 가장 뛰어난 것으로 나타남에 따라, 항공기충돌 리스크 평가를 위하여 가장 적합한 매개변수라 할 수 있을 것으로 판단되었다.

In this study, we developed a methodology to determine the reference parameter for an aircraft impact induced risk assessment of nuclear power plant (NPP) using finite element impact analysis of containment building. The target structure used to develop the method of reference parameter selection is one of the typical Korean PWR type containment buildings. We composed a three-dimensional finite element model of the containment building. The concrete damaged plasticity model was used for the concrete material model. The steels in the tendon, rebar, and liner were modeled using the piecewise-linear stress-strain curves. To evaluate the correlations between structural response and each candidate parameter, we developed Riera’s aircraft impact force-time history function with respect to the variation of the loading parameters, i.e., impact velocity and mass of the remaining fuel. For each force-time history, the type of aircraft is assumed to be a Boeing 767 model. The variation ranges of the impact velocity and remaining fuel percentage are 50 to 200m/s, and 30 to 90%, respectively. Four parameters, i.e., kinetic energy, total impulse, maximum impulse, and maximum force are proposed for candidates of the reference parameter. The wellness of the correlation between the reference parameter and structural responses was formulated using the coefficient of determination (R2). From the results, we found that the maximum force showed the highest R2 value in most responses in the materials. The simplicity and intuitiveness of the maximum force parameter are also remarkable compared to the other candidate parameters. Therefore, it can be concluded that the maximum force is the most proper candidate for the reference parameter to assess the aircraft impact induced risk of NPPs.

• 신상섭(한국원자력연구원 종합안전평가부, Integrated Risk Assessment Division, Korea Atomic Energy Research Institute) | Sang Shup Shin
• 함대기(한국원자력연구원 종합안전평가부, Integrated Risk Assessment Division, Korea Atomic Energy Research Institute) | Daegi Hahm Corresponding author
• 최인길(한국원자력연구원 종합안전평가부, Integrated Risk Assessment Division, Korea Atomic Energy Research Institute) | In-Kil Choi