This study conducted nonlinear static analyses to evaluate the effect of structural eccentricity on the seismic performance of piloti-type buildings. Analytical models reflecting the actual structural details of buildings acquired and operated by the Korea Land and Housing Corporation (LH) and the Seoul Housing and Communities Corporation (SH) were developed, and eccentricity ratios were considered as key analytical parameters. The effects of eccentricity on structural response were quantitatively assessed through the evaluation of performance points, plastic hinge distribution, axial load sharing ratio, and interstory drift ratio. The analytical results demonstrated that increasing eccentricity caused the performance point to approach the maximum load and concentrated plastic hinges at the ground story, leading to a noticeable degradation in overall seismic performance. Furthermore, when the eccentricity exceeded approximately 8%, the interstory drift ratio at the ground story tended to surpass the allowable limit specified in the national seismic performance evaluation guidelines. Accordingly, maintaining the eccentricity ratio below approximately 5% is suggested as a rational design strategy to ensure stable seismic performance. The findings provide valuable insights for improving seismic performance evaluation methods and design criteria for piloti-type structures.

유연한 지반 위에 놓인 비정착식 원통형 액체저장탱크의 지진응답을 바닥판의 들림을 고려하여 산정하기 위한 유한요소 해석기법 을 개발한다. 지반-구조물 상호작용력과 저장 액체 동수압력을 재료 및 기하 비선형 거동을 고려한 구조물의 비선형 유한요소 모형과 결합한다. 구조물과 지반 사이의 들림을 모사하기 위해 인장에 대해서는 강성을 무시할 수 있는 비선형 스프링 요소를 사용한다. 개발 된 비선형 유한요소 모델을 사용하여 지진지반운동이 작용하는 액체저장탱크의 지진응답을 정밀히 산정한다. 구조물의 재료 및 기 하 비선형 거동을 고려하면 구조물 벽체의 응력이 크게 증가하여 소성 응답이 증가하지만, 바닥 들림까지 고려하게 되면 구조물 바닥 이 자유롭게 들리게 됨으로써 구조물의 응력과 소성 응답이 크게 감소하게 된다. 그러므로 구조물의 재료 및 기하 비선형 거동 뿐만이 아니라 구조물과 지반 접촉면의 분리(바닥 들림)와 같은 경계 비선형 거동을 엄밀히 고려하여 비정착 유체-구조물-지반 상호작용계 의 지진응답을 정확히 산정해야 할 것이다.

새만금 방조제는 세계에서 가장 긴 방조제로서, 해수 유통, 홍수 조절, 농업 및 산업용수 공급 등 다양한 기능을 수행하는 국가 핵심 인프라이다. 방조제 내 교량은 해수와 내호를 연결하는 주요 구조물로, 교각부에 대형 배수갑문이 일체화되어 일반 교량과는 구성이 상이한 복합 구조적 특성을 지닌다. 그러나 2016년에 제정된 ｢지진⋅화산재해대책법｣과 2023년에 개정된 ｢지진가속도계측 설치 및 운영기준｣에 따르면, 방조제는 지진가속도계 의무 설치 대상 시설에서 제외되어 있다. 이에 따라, 국가적으로 중요한 시설임에 도 불구하고 상시적인 지진 모니터링 체계가 구축되어 있지 않은 실정이다. 최근 대규모 지진의 발생 빈도가 증가함에 따라 주요 사회 기반시설의 내진 성능 평가에 대한 요구가 커지고 있다. 특히 방조제 교량은 배수갑문이나 인양기와 같은 대질량 부속 구조물의 존재로 인해 지진 시 큰 관성력이 발생하며, 이에 따라 특정 주요 부재에 손상이 집중될 가능성이 크다. 본 연구에서는 새만금 방조제 내 배수갑문 교량을 대상으로 상세 비선형 시간이력 해석을 수행하였다. 해석 결과를 통해 잠재적 손상 부위를 도출하였으며, 향후 구조물 의 내진 성능 평가와 구조 건전성 모니터링체계 구축을 위한 지진가속도계의 최적 설치 위치를 제안하였다.

In the present study, to investigate the seismic behavior of a cabinet under earthquakes, three types of mass blocks (top load, center load, and bottom load) were selected as the cabinet's internal structure, and the vibration characteristics according to the load arrangement were studied. The internal structure simulates the device modules installed inside the cabinet. The cabinet's modal characteristics and response spectrum were evaluated under the three types of loads. Six modes, displacement, and acceleration responses for each load were analyzed. The analysis results showed that mode 1 had the lowest frequency, and that the frequency increased by approximately two times as the mode increased. The change in natural frequency according to load placement was confirmed through modal analysis of the cabinet. The cabinet's displacement and acceleration were greatest in the x-axis and lowest in the y-axis. Displacement and acceleration according to the load distribution at the top, center, and bottom were within a certain range, so the vibration characteristics of the internal structure of the cabinet were limitedly affected.

지진 발생 시 지진으로 인한 피해를 최소화하기 위해서는 지진 발생 이전의 재난 대비와 발생 이후의 복구계획 수립이 중요하다. 특 히 효과적인 대응체계 마련을 위해서는 심각한 피해가 예상되는 건축물을 대상으로 지진위험도를 평가하여 건축물의 피해를 예측하 는 과정이 지역사회를 단위로 수행되어야 한다. 본 논문에서는 건축물의 취약도와 지반운동이 결합되어 결정되는 지진위험도를 평 가하기 위해서 공학적으로 정량적으로 판단할 수 있는 지진 붕괴위험도의 개념을 활용하여 지역단위 평가를 수행하였다. 평가 결과, 행정구역 내 건축물의 구조유형 분포는 해당 지역 붕괴위험도 평가에 유의미한 영향을 미침을 확인하였다. 그러나 일부 지역에서는 구조유형만으로 설명할 수 없는 양상을 보였는데, 이는 지반종류에 따른 영향이 지역단위 붕괴위험도 평가에 있어 미치는 영향이 상 대적으로 크다고 판단할 수 있으며, 합리적인 평가결과 도출을 위하여 건축물의 내진성능에 의한 붕괴위험도와 반드시 함께 고려될 필요가 있음을 설명한다.

교량 구조물은 강진 발생 시에 구성요소들간에 복잡한 비선형 거동을 보이기 때문에 내진성능평가를 위해서는 동적 비선형 거동 을 효과적으로 반영할 수 있는 증분동적해석(IDA)방법이 유리하다. 납-고무받침(LRB)과 탄성받침(RB)을 가진 두 가지 예제교량에 대하여 근거리 및 원거리 지진 각각 40개씩을 사용하여 0.01g~5.0g 범위에 지진세기에 대하여 증분동적해석을 수행하여 지진응답을 평가하였다. IDA 방법에 의해 40개의 지진세기와 교각의 변위비 사이의 관계곡선을 구하였다. 이 관계곡선에서 총 40개 지진세기의 교차점에 해당하는 지진응답들의 분포를 히스토그램으로 전환하여 손상상태 한계값의 초과확률을 구하여 지진취약도 평가하였다. 40개 점들의 지진취약도로부터 하나의 중앙값과 대수표준편차 함수로 평가하는 방법을 제시하여 최종적인 지진취약도 함수를 평가 하였다. 지진취약도 해석방법 중에서 가장 대표적으로 많이 사용되는 확률론적 지진요구도 모델(PSDM)을 이용하여 동일한 해석조 건에 대하여 지진취약도를 평가하였고, 이를 IDA방법에 의한 지진취약도 함수와 비교한 결과 유사한 경향을 나타냄을 알 수 있었다.

대부분의 원전 설비의 내진 해석에는 해석이 비교적 간편하고, 설계에 보수성을 적절히 반영할 수 있어 대부분 기기가 설치된 위치에서의 층응답스펙트럼 혹은 In-structure response spectrum을 이용한 응답스펙트럼 해석을 주로 이용하고 있다. 설비 공급자 는 설계 시방서에 층응답스펙트럼 선도의 형태로 입력 지진파 자료를 받게 되는데, 필요시 이를 바탕으로 인공 지진파을 만들어 해석 혹은 시험을 수행한다. 설계지반응답스펙트럼의 경우 RG 1.60에 주어지고 SRP 3.7.1의 요건에 따라 인공 지진파 시간 이력을 생성하 나, 층응답스펙트럼의 경우 명확은 기준이 없어 이를 따르고 있다. 층응답스펙트럼은 구조물의 동특성이 반영되기 때문에 지반응답스 펙트럼에 비해 형태가 복잡하여 기존의 P-CARES 등의 인공 지진파 생성 프로그램을 이용할 경우 SRP 3.7.1의 요건에 맞는 시간 이력 인공 지진파를 얻기 위해서는 상당한 노력이 필요하다. 본 연구에서는 수치 최적화를 이용하여 복잡한 형태의 층응답스펙트럼이 라도 SRP 3.7.1의 요건 내에서 그 형태를 따르는 인공 지진파 시간 이력을 효율적으로 생성할 수 있는 절차를 개발하였다.

The concept of resilience has gained increasing attention amid growing urbanization and rising vulnerability to infrastructure. While various methodologies exist for evaluating the resilience of lifeline systems, few address the distinct structural features and failure modes of railway networks. This study refines existing approaches by incorporating characteristics unique to high-speed railways, with a focus on two key aspects. First, we define the structure of railway networks by identifying nodes and links, and deriving link-specific resilience criteria based on the fragility characteristics and recovery profiles of their structural components. Second, we utilize real data from the Korean railway system to quantify the performance degradation caused by component failures during seismic events. To assess the framework’s applicability, we use a simplified network and a more complex one integrating Korea’s Honam Line and Honam High-Speed Line. The framework effectively identifies critical scenarios and provides a valuable tool for decision-makers in assessing seismic risk and planning recovery for railway infrastructure.

이 연구에서는 원전 시설물의 부지응답해석 및 지반-구조물 상호작용 해석 등 다양한 동적 문제에 효율적으로 활용할 수 있는 무작 위진동이론(random vibration thoery, RVT) 방법론을 사용하여 원전 구조물에 설치된 기기의 지진취약도 분석기법을 제안한다. RVT 에 기반한 해석기법은 입력지반운동의 시간이력을 직접적으로 필요로 하지 않기 때문에 우리나라와 같이 강진지진기록이 충분하지 않은 지역에서 유용한 방법이다. 입력지반운동의 파워스펙트럼밀도(power spectrum density, PSD) 함수를 사용하여 대상 지반-구조 물 상호작용계의 추계학적 지진응답해석을 수행하고, 구조물 내부에 설치된 기기의 유사가속도에 대한 PSD 함수를 산정한다. 이 PSD 함수에 무작위진동 첨두응답의 확률분포를 추정할 수 있는 첨두값 계수를 적용하여 기기 유사가속도의 첨두값, 즉 구조응답스 펙트럼의 누적분포함수를 추정하고, 기기의 고장 조건을 적용하여 기기 고장 확률과 취약도곡선을 산정한다. 제안한 RVT 방법론에 근거한 지진취약도 분석기법을 균질 반무한 경암 및 연암 지반에 놓인 원전 구조물에 설치된 기기에 적용하고, 응답이력 방법론에 의 한 결과와 비교하여 제안한 기법의 정확성을 검증한다.

확률론적 지진 안전성 평가(Probabilistic Safety Assessment)를 위해서 고장수목(Fault Tree) 기반 베이지안 네트워크(Bayesian Network, BN) 방법론이 제안된 바 있다. 해당 방법론은 시스템 구성요소들을 확률변수로 가정하고 변수들의 상관관계를 네트워크로 구축한 후, 변수들에 다양한 정보들을 입력함으로써 유연한 시스템 의사결정 수행이 가능하다는 장점이 있다. 그런데 이러한 시스템 평가를 위해서는 개별 요소들의 취약도 정보는 필수적이나, 플랜트 관련 설비들의 취약도 정보는 매우 한정적이다. 따라서, 우선적으 로 문헌조사를 수행하였고 Federal Emergency Management Agency(FEMA)에서 전체 시스템과 더불어 다양한 구조물 및 설비들의 취 약도 정보를 제공함을 확인하였다. 본 연구에서는 FEMA에서 제공하는 시스템 취약도와 개별 요소들의 취약도 정보를 기반으로 BN 을 통해 도출한 시스템 취약도를 비교･분석하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 세 규모의 가스플랜트 Plot Plan을 정의하였고, 이에 대 응하는 BN 모델을 이용하여 시스템 취약도를 산출하였다. 세 규모에 대해 도출한 시스템 취약도와 FEMA에서 제공한 시스템 취약도 를 비교한 결과, 도출된 취약도가 보수적으로 산정됨을 확인하였고, 추가적으로 구축된 BN의 개별 설비들의 취약도 손상 상태 (Damage State, DS)를 변경해가면서 시스템 취약도를 산출한 결과 역시 FEMA에서 제시한 값보다 보수적임을 확인하였다. 이는 시스 템의 고장을 정의하는 DS 차이로 인한 결과이며 플랜트마다 모델링을 기반으로 하는 시스템 취약도 산출이 필요한 것으로 이해할 수 있다.

1978년 최초로 지진이 관측된 이후, 대한민국은 2022년까지 규모 2.0 이상의 지진이 2,100회 이상 발생하는 등 지진 활동이 점차 증 가해 왔다. 특히 2016년 경주 지진(M 5.8)과 2017년 포항 지진(M 5.4)과 같은 대형 지진은 대한민국이 더 이상 지진 안전지대가 아님 을 분명히 보여주었다. 이에 대응하여 정부는 ‘지진방재종합계획’을 연속적으로 수립･시행하였으며, 현재는 제3차 계획이 추진되고 있다. 그러나 지금까지의 정책은 주로 구조물의 붕괴 지연에 초점을 맞춘 내진 보강에 집중되어 있었으며, 지진 발생 중이나 이후에 주요 기반시설의 기능을 유지하는 데에는 한계가 있었다. 본 연구는 이러한 대한민국의 지진 방재 정책의 발전 과정과 한계를 분석하 고, 획일적인 내진 보강 방식의 한계 및 지진 격리장치와 같은 첨단 기술의 활용 부족을 지적하였다. 또한, 국내외 사례 분석을 바탕으 로, 성능 기반 설계 기준, 기능 유지형 보강 전략, 복합형 내진 기술의 확대 적용 등을 포함한 개선 방안을 제시하였다. 이러한 연구 결 과는 향후 지진에 대비한 국가의 회복탄력성을 높이기 위한 실질적 정책 개선 안을 제시한다.

The 3T irregular shape structure is used for designing wind loads in high-rise buildings. Among them, the Tapered shape is a shape with a cross-section that changes throughout the entire floor. Recently, various advanced Tapered shapes have been applied, such as having a cross-section that varies only in part of the height or combining different shapes. In this study, an analysis model was selected by applying three types of Tapered part locations(Bottom, Middle, Top) and angles as design variables. Equivalent static seismic loads and historical earthquake records were applied to compare and analyze the seismic response of the Tapered models with regular-shaped models. As a result of the analysis, positioning the partial taper in the middle shows the lowest seismic response. Additionally, a larger taper angle decreased the story drift ratio, top-story displacement, shear wall shear force, and column bending moment, while increasing absolute acceleration and column axial force.

본 논문에서는 진동대 실험 데이터를 활용하여 기존 지진취약도 곡선을 업데이트하기 위해 파티클 필터링(Particle Filtering, PF)의 적용 타당성을 분석하였다. PF는 비선형적이며, 비가우시안적인 문제를 다루는 데 적합하며, 기존 베이지안 업데이트 기법인 분산점 변환(Unscented Transformation, UT)과 마르코프 연쇄 몬테카를로(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)에 비해 지진취약도 곡선 업데 이트 과정에서 더 높은 정확성과 안정성을 제공하였다. 연구 결과, PF는 HAZUS, HRC, 변형률 기반(Strain-based) 손상 상태에서 기존 기법보다 더 보수적인 지진취약도 곡선을 도출하였으며, 불확실성이 큰 상황에서도 안정적인 결과를 제공하였다. 특히, PF는 재추출 (Resampling) 과정을 통해 불확실성을 효과적으로 감소시켜 더 신뢰할 수 있는 지진취약도 평가 결과를 제공하였다. 본 연구는 PF가 지진공학 분야에서 지진취약도의 정확성과 안정성을 높이는 데 유용한 도구임을 시사한다.

The dome structure is suitable as a roof for large spatial structures because it can maintain the shape without installing columns in the internal space. However, the structure characteristics of the lower and upper structures of the dome structure are different, and damage may occur when an earthquake occurs. Therefore, in this study, mid-story isolation system was applied to the ribbed dome and geodesic dome structures to analyze the seismic response of the lower and upper structures according to the dome shape. As a result of the analysis, the displacement of the ribbed dome increased, but the deformation of the ribbed dome and the response of the lower structure decreased, and the seismic response of the geodesic dome decreased overall. From this result, the effect of the isolator according to the shape of the dome structure was confirmed, and the mid-story isolation is considered effective in reducing the seismic response of the upper and lower structures.

최근 국내 지진발생 빈도 및 규모가 증가하면서 원자력 발전소의 안전성 향상에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 국내 원 전 업계에서는 안전정지지진의 수준을 상승시키는 등 원자력 안전사고 대응능력을 향상시키기 위하여 노력하고 있다. 원자력 안전사고 에 대한 평가는 지진취약도 평가를 통해서 이루어질 수 있으며, 원자력기기의 정확한 내진성능평가를 위해서는 파괴한도실험이 필요하 다. 본 연구에서는 원전의 대표적인 안전기기 중 하나인 Motor Control Center에 대하여 초기 상태와 가속열화 상태에 대하여 파괴한도 실험을 수행하고 취약도를 분석하였다. 취약도 평가에 사용되는 요구응답스펙트럼은 설계용과 울진지역의 Uniform Hazard Spectrum을 이용하여 도출된 보수적인 요구응답스펙트럼이 사용되었다. 분석결과 MCC는 열화 상태에서 초기 상태에 비하여 내진성능이 미소하게 낮게 평가되었으며, 보다 정확한 내진성능평가를 위해서는 입력지진에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

원전 내 전기기기의 내진성능 평가는 안전성 확보에 매우 중요하다. 이 연구에서는 원전에 설치되는 전기기기의 동특성 및 현장조사 결과를 참고하여 모형 캐비닛과 앵커기초를 설계 및 제작하였다. 제작된 모형 캐비닛을 대상으로 진동대실험을 수행하였다. 실험 결과를 바탕으로 유한요소모델을 작성하고 지진응답해석을 수행하였다. 입력지진동이 커짐에 따른 실험 및 해석 결과를 비교하여 모형 캐비닛의 지진거동특성을 분석하였다. 두 결과에 대한 모형 캐비닛의 지진거동은 다르며 내진성능에 큰 차이가 발생할 수 있다. 따라서 캐비닛과 콘크리트 기초 사이의 상호작용을 고려할 수 없는 경우 캐비닛의 지진거동 특성은 실험적으로 평가하는 것이 적절할 것으로 판단하였다.

In the seismic evaluation of underground utility tunnels, selecting an analytical method is critical to estimating reasonable seismic responses. In simplified pseudo-static analysis methods widely applied to typical seismic design and evaluation of underground tunnels in practice, it is essential to check whether the methods provide valid results for cut-and-cover tunnels buried in shallow to medium depth. The differences between the two simplified pseudo-static methods are discussed in this study, and the analysis results are compared to those obtained from FLAC models. In addition to the analysis methods, seismic site classification, overburden soil depth, and sectional configuration are considered variables to examine their effects on the seismic response of underground utility tunnels. Based on the analysis results, the characteristics derived from the concepts and details of each simplified model are discussed. Also, general observations are made for the application of simplified analysis methods.

수소는 연소 과정에서 산소와 반응하여 물과 열만을 생성하며 공해 물질이 배출하지 않아 깨끗한 에너지원으로 간주된다. 이러한 특징으로 산업 활동으로 비롯된 대기 오염, 이상 기후 문제 등을 해결 하기 위한 대책안으로써 수소를 활용한 신재생에너지가 세계적으로 주목받고 있다. 이에 따라 선행 연 구에서는 수직형 탱크 구조의 취약부로 평가되는 지지부 단면 변화에 따른 영향성을 평가하기 위해 수소 생산 인프라 현장 조사를 수행한 바 있으며, 현장 조사 중에 현장 설치된 수소 탱크 강재 지지부 의 부식 문제를 확인하였다. 지지부의 부식은 구조물의 전체 강성을 감소시키며, 재난(지진)에 취약해 져 수소 저장 용기가 손상으로 인한 2차 피해로 이어질 수 있다. 이에 따라 본 연구는 선행 연구의 후속 연구로써 강재 지지부의 부식 문제를 개선하고자 고강도-저중량 재료인 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 사용한 지지부를 개발하여 수치해석을 통해 CFRP 지지부의 내진 성능평가를 목적으로 한다. 해석에 사용된 수소 탱크는 크게 몸체, 지지부, 기초부, 앵커 볼트로 구성되어 있으며, 지지부는 높이 965mm, 75×75×9.5mm의 L형강 4개로 확인되었다. 지진 하중에 대한 동적 성능을 평가하기 위해 시간이력해석법이 사용되었으며, 적용 동적하중의 경우, ASCE의 ICC-ES에서 제시한 평가 기준에 따라 AC 156 Amplitude 100%의 인공 지진을 적용하였다. 해석 결과, CFRP 지지부와 강재 지지부 상단의 최대 변위가 각각 35.48, 32.54mm로 매우 유사한 것으로 나타났으며, Hashin Damage Criteria를 사용하여 CFRP 지지부의 최대 손상 지수를 측정한 결과 수지의 인장측에서 0.065로 확인되었다. 이는 기준 손상 지수 1 대비 매우 낮은 수준이며, 해석 결과를 종합했을 때 CFRP 지지부는 충분한 안전성을 보이는 것으로 판단된다.

The seismic separation joint is an important device that absorbs vibration displacement from earthquake shock and protects fire extinguishing pipes and various utility pipes. In this study, the mechanical behavior occurring in U-typed and V-typed seismic separation joint was analyzed according to the length of the bellows, the length of the elbow straight pipe, and the open angle. As a result, as the length of the bellows increased, the stress and natural frequency decreased. In addition, as the length of the elbow straight pipe increased, the stress tended to decrease in the case of forced displacement in the vertical direction. As the open angle increased, the stress in the case of forced displacement in the left and right directions increased.