본 논문에서는 LS-DYNA를 활용한 원자력발전소 설치 로드블록 차량 시뮬레이션 방법을 소개한다. 차량 강습 위협이 원자력 발전 소의 설계기준위협으로 포함된 이후로 차량 강습을 대비하기 위한 차량 방벽(Anti-ram barrier)의 성능 평가 소요가 커지고 있다. 차량 방벽은 일반적으로 충돌 실험을 통하여 성능을 인증 받는다. 하지만 국내에서는 차량 방벽에 대한 성능 시험 시설이 마련되어 있지 않 아, 시뮬레이션을 통한 차량 방벽 성능 검증이 필요하다. LS-DYNA는 충돌 시뮬레이션에 특화되어 있으며, NCAC를 비롯한 여러 기 관에서 충돌 시험과의 타당성 검증을 완료한 수치 모델을 배포하고 있다. 본 논문에서는 로드블록의 가장 핵심적인 차량 차단막 모듈 의 FE 모델을 구축하여 충돌 시뮬레이션을 수행하였다. 계산된 결과는 NCHRP 179의 차량 안전 시설 충돌 시뮬레이션 검증 기준을 준용하여 검증하였다. 그 결과 모래시계 에너지(hourglass energy)가 총 에너지의 5%를 넘지 않고 내부 에너지의 10%를 넘지 않는 것 을 확인하였으며, added mass가 1% 미만으로 기준인 10%를 넘지 않는 것을 확인하였다. 향후 FE 모델을 활용하여 물리적 방벽의 성 능을 평가하여 데이터 베이스를 구축할 예정이다.

지진해일 내습시 국내 동해안 지역의 연안 구조물에 미치는 파력 추정을 위한 연구로서 국내 임원항 지역을 대상으로 한 3차원 전산유체해석을 수행하였다. 일본열도 서쪽 지역에서 발생하는 지진에 따른 국내 동해안 지역에의 지진해일 내습시의 침수심, 범람영역 등과 관련한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 그러나 지진해일이 육지에 내습하여 연안 구조물에 미치는 직접적인 피해와 관련한 연구는 체계적으로 진행된 바 없으며, 그 피해정도에 대한 예측이 미비한 상황이다. 지진해일이 동해안 지역에 내습할 경우의 대상 구조물 주변부 범람 정도와 그 파압에 대한 분석을 실시하여 파력을 추정, 파력의 크기를 침수심에 대한 간단한 배수로 정리하면 피해 예측에 유용하게 사용할 수 있다. 본 연구에서는 지진해일 피해 사례가 있었던 동해안의 임원항 일대를 대상으로 3차원 전산유체해석을 수행하여 육상의 침수심 대비 파력의 계수를 도출하고 이를 수리실험 결과와 비교 검증 하였다. 또한, 고립파의 파고 조건 및 조위 조건별로 수치해석을 수행하여 육지 범람 양상과 구조물에 미치는 파압을 실험 결과와 비교 분석하였으며, 방파제 유무에 따른 범람 양상 변화 및 구조물 주편 차폐물 존재시의 파력 변화를 검토하였다.

본 연구에서는 지진해일에 의한 국내 연안구조물의 피해 정도를 예측하기 위한 기초연구로서 고립파가 구조물에 미치는 파압과 관련한 전산유체해석을 수행하였다. 우리나라에서는 일본에서 발생하는 지진에 따른 동해안의 지진해일 내습과 관련하여, 전파속도와 내습시의 침수심, 범람영역 등과 관련한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 그러나 지진해일이 육지에 내습하여 연안 구조물에 미치는 직접적인 피해와 관한 연구는 거의 없으며, 지진해일에 따른 연안 구조물의 피해정도나 그 규모에 대한 예측이 미비한 상황이다. 지진해일을 대표하는 고립파를 사용하여 연안 구조물에 미치는 파압과 관련하여 전산유체해석S/W인 Flow-3D를 이용하여 고립파의 파고에 따른 구조물에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 수치수조 내에 고립파를 조파하여 단순 구조물에 미치는 파압을 분석하였으며, 구조물의 형상 및 개구부 유무에 따른 구조물 항력의 차이를 비교하였다.

현재 지진과 관련된 토목구조물의 내진설계 규정의 제정은 활발하게 이루어지고 있는 편이나, 연안구조물의 지진해일에 대비한 설계 규정은 아직 전무한 실정이다. 하지만 2011년 동일본 대지진을 통한 지진해일의 위험성이 크게 대두되고 있으며, 특히 우리나라 동해 연안지역은 일본 서해안에서 발생하는 지진해일에 의해 피해를 입을 수 있는 지역으로서 특히 이 지역의 연안구조물의 지진해일에 대한 대비가 필요하며 피해 발생 시의 피해 예측이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 2011년 동일본 대지진에서 지진해일에 의하여 발생한 피해사례 중 토목구조물의 피해사례에 관하여 중점적인 조사와 분석을 수행하였다.