In order to improve the seismic performance of structures, friction pendulum system (FPS) is the most commonly used seismic isolation device in addition to lead rubber bearing (LRB) in high seismicity area. In a nuclear power plant (NPP) with a large self weight, it is necessary to install a large number of seismic isolation devices, and the position of the center of rigidity varies depending on the arrangement of the seismic isolation devices. Due to the increase in the eccentricity, which is the difference between the center of gravity of the nuclear structure and the center of stiffness of the seismic isolators, an excessive seismic response may occur which could not be considered at the design stage. Three different types of eccentricity models (CASE 1, CASE 2, and CASE 3) were used for seismic response evaluation of seismically isolated NPP due to the increase of eccentricity (0%, 5%, 10%, 15%). The analytical model of the seismic isolation system was compared using the equivalent linear model and the bilinear model. From the results of the seismic response of the seismically isolated NPP with increasing eccentricity, it can be observed that the effect of eccentricity on the seismic response for the equivalent linear model is larger than that for the bilinear model.

The friction pendulum system(FPS) is a kind of seismic isolation devices for isolating structures from an earthquake. To analyze the effect of friction materials used in the friction pendulum system, fragility analysis of LNG tank with seismic isolation system was conducted. In this study, titanium dioxide(TiO2) nanoparticles were incorporated into polyvinylidene fluoride(PVDF) matrix to produce friction materials attached to the FPS. The base moment of the concrete outer tank and the acceleration of the structure were evaluated from different mixing ratios of constituents for the friction materials. The seismic fragility curves were developed based on two types of limit state. It is confirmed that evaluation of combined fragility curves with several limit states can be applied to select the optimum friction material satisfying the required performance of the FPS for various infrastructure.

In order to improve seismic safety of nuclear power plant (NPP) structures in high seismicity area, seismic isolation system can be adapted. In this study, friction pendulum system (FPS) is used as the seismic isolation system. According to Coulomb‘s friction theory, friction coefficient is constant regardless of bearing pressure and sliding velocity. However, friction coefficient under actual situation can be changed according to bearing pressure, sliding velocity and temperature. Seismic responses of friction pendulum system with constant friction and various velocity-dependent friction are compared. The velocity-dependent friction coefficients of FPS are varied between lowand fast-velocity friction coefficients according to sliding velocity. From the results of seismic analysis of FPS with various cases of friction coefficient, it can be observed that the yield force of FPS becomes larger as the fast-velocity friction coefficient becomes larger. Also, the displacement response of FPS becomes smaller as the fast-velocity coefficient becomes larger.

본 연구에서는 원전 주제어실의 3차원 층 지진격리시스템에 대한 지진동 저감성능과 적용성을 평가하기 위해서 실험연구를 수행하였다. 3차원 층 지진격리시스템에 적용하기 위해서 마찰진자시스템과 에어 스프링을 설계하고 제작하였다. 제어 캐비닛과 액세스 플로어, 격자 프레임, 4개의 마찰진자와 에어 스프링으로 구성된 원전 주제어실 부분 실험모형을 2종류 제작하여 층 지진격리시스템의 원전 적용성을 평가하였다. 실험을 위해서 원전 주제어실의 운전기준지진(OBE)과 안전정지지진(SSE)의 수직방향, 수평방향 층 응답 스펙트럼을 이용하여 인공지진 시간이력을 만들어서 진동대 실험에 사용하였다. 입력지진에 대한 실험모형의 지진응답은 비 지진격리에 비해 3차원 층 지진격리시스템을 적용한 경우, 우수한 지진동 저감특성을 나타냈다

본 연구는 지진격리장치의 일종인 마찰 단진자 시스템(FPS)의 교량에의 적용에 관한 연구이다. FPS에 의하여 지진 격리된 교량과 지진 격리되지 않은 교량의 지진하중 작용시의 응답을 비교하기 위하여 축소모델 교량을 이용한 진동대 실험을 수행하였다. 연구결과, 본 장치를 설치한 경우 지진하중에 대한 지지능력이 향상하는 것으로 나타났다. 또한, 활동면 곡류반경에 의해 조절이 가능한 F.P.S 베어링의 강성은 입력된 kwlsfur의 강도와는 무관하며, 활동면의 마찰계수에 따라 속도가 변화하여 약진시에는 활동면에서의 속도가 작으므로 강진시와 비교하여 지진하중에 의하여 발생하는 마찰력도 감소하게 되었다. 한편 F.P.S 베어링의 마찰특성은 반복된 실험에서도 변화하지 않았고, 영구변형은 약적으로도 작았을 뿐만 아니라 누적되지도 않았다.

면진장치 중에 하나인 마찰진자시스템(FPS)은 진자의 성질을 활용하여 면진된 구조물의 고유주기를 임의로 결정할 수 있는 지진격리장치이며, 면진장치의 진자운동으로 인하여 곡률반경과 중력에 의한 고유복원력과 마찰에 의한 감쇠력을 갖는다는 장점이 있다. 마찰진자시스템은 곡률반지름과 재료의 마찰계수를 기본적인 설계변수로 하며 면진장치를 설계할 때 중요하게 작용되는 변수 중 하나이다. Coulomb 마찰이론에 따르면, 마찰계수는 상재압이나 마찰속도에 따라 그 값은 변하지 않는 일정한 값을 지닌다고 정의하고 있다. 하지만 실제로 진자운동의 속도, 상부하중 및 유지시간, 외·내 온도 등과 같은 영향을 주는 인자에 따라 마찰계수는 변한다. 여기서 마찰계수는 크게 정지마찰계수, 운동 마찰계수로 나뉠 수 있으며, 정지마찰계수는 마찰에 의한 면진장치 거동 시, 실제 면진된 구조물이 거동하는데 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 알고 있다. 하지만, 운동 마찰계수는 마찰진자시스템의 거동에 의한 속도에 의존하여 느린 속도에서의 저속마찰계수, 평균속도 이상에서의 고속마찰계수로 분류될 수 있으며, 구조물에 적지 않은 영향을 끼치는 것으로 알고 있다. 본 연구에서는 마찰진자시스템의 마찰계수의 변화에 따라 면진된 원전 구조물의 구조적 응답 비교를 실시하고 Coulomb 마찰이론의 일정한 마찰계수를 갖는 모델과 비교·분석하여 면진장치에서의 마찰계수 영향성에 대해 검토하고자 한다.