인양장비는 원자력발전소에서 발생하는 사용후핵연료를 운반하는 운반용기를 인양하기 위해 사용된다. 본 연구는 원자력 안전위원회고시 제2013-27호와 미국 10CFR Part 71 §71.45에서 규정하는 기술수준에 따라 이론적인 방법과 유한요소방법 으로 인양장비의 구조적안전성을 평가하였다. 이론적으로 평가한 결과 모든 구성 요소에서의 응력이 응력제한치 내에 있어 운영상 발생하는 구조적 안전성을 확보하고 있는 것으로 판단하였다. 또한 유한요소해석을 통한 평가결과, 항복과 극한조건 모두에서 설계기준을 만족하는 것으로 평가되었다. 모든 구성요소에서 충분한 안전여유도(항복조건에서 3 이상의 안전율, 극한조건에서 5 이상의 안전율)를 갖는 것으로 나타나 구조적으로 안전하다고 판단하였다.

Recently, there are a lot of fires breaking out at special structures. To suppress this fire break down at early stage is very important because it leads to bigger damage in case of special structures. For early suppression, outer wall of building has to be destroyed and need waterproofing for Ignition temperature. So far there is no equipment developed local and all of them are imported from a broad. In this study, In this study, The CAE analysis was the Leading-in of the boom conditions for the development of demolition fire according to the environment of Korea. As a result of this, could be confirmed that decreases stress reduction. maximum 51% to 12% depending on the part. It was possible structural integrity and design. about Telescopic Boom and Outrigger on the basis of this result.

This study presents a structural safety analysis method for a plant annunciator panel under the seismic effect. Seismic qualification analysis for the nuclear plant annunciator panel is carried out to confirm the structural integrity and the results are represented by required response spectra. For the numerical analysis, finite element method is adopted. Mode combinations are also used to obtain the reliability of the spectrum analysis. The analysis results shows that the nuclear plant annunciator panel is designed as a dynamically rigid assembly, without any resonance frequency blow 33Hz. The calculated stress of the nuclear plant annunciator panel is much less than yield stress of used steel.

This study aims to evaluate structural safety through FEM on the hollow shaft and the shaft filled with aluminum foam as the impact beam made of high tensile strength steel, Force reactions of impact beams are investigated when the forced displacement of 50mm is applied equally on two beams. When impact velocity of 80km/h is applied onto impact beams equally with the limit velocity of automobile on national road, how much impact energies can be absorbed by beams are also investigated. As study result, impact beams without aluminum foam and with aluminum foam show the maximum reaction forces of 15.53kN and 20.34kN respectively in case of the forced displacement of 50mm. As impact analysis result, impact beams without aluminum foam and with aluminum foam can absorb impact energies of 560J and 820J respectively. As impact beam with aluminum foam has reaction force and impact energy more than 23% and 30% than without aluminum foam, impact beam with aluminum foam has more safety than without aluminum foam.

본 연구에서는 실린더 형 쉘 구조물의 구조적 안정성에 대하여 해석 하였다. 임계하중은 하중을 점차적으로 증가 하여 구조물이 파괴가 발생 할 때의 상태에서 가장 작은 하중을 의미한다. 셀 구조의 안정성을 임계하중의 크기로 기초를 두고 해석 하였다. 실린더 형 쉘의 차분해석은 일차적 원통형 판구조와 같으므로 최근에 많은 연구의 대상이 되어왔다. 차분법은 복잡한 구조물에서도 물론, 다양한 경계조건을 포함하는 문제에 이르기까지 효과적인 수치방법이다. 본 연구에

본 연구의 대상은 1-2W 기본형 온실의 기둥을 절단하여 동일한 규격의 파이프로 용접하여 온실의 측 고를 높인 온실이다. 이와 같이 개조형 온실에 풍하중이나 적설하중이 작용할 경우, 어떠한 형태로든 용 접부위에는 구조적으로 불안전 할 것으로 판단된다. 이를 검토학기 위하여 4단계에 걸쳐 용접된 기둥에 대한 굽힘 강도를 측정하여 용접하지 않은 원상태의 파이프와 비교 검토한 결과는 다음과 같다. 온실구조용 강관에 대한 용접결합부의 굽힘 시험의 경우, 하중재하 방법에 관계없이 양단 지점부위와 하중 재하부위가 하중을 견디지 못하고 함몰되는 현상을 보임으로서 합리적인 결과를 도출할 수가 없었 다. 따라서 지점 및 하중 재하부위에 내부 파이프 (봉강)을 삽입함으로서 부분적인 문제점을 보완할 수 있었지만, 보다 합리적인 굽힘 시험 방법이 고안되어야 할 것으로 판단되었다. 용접결합부의 강도는 원형 상태에 비해 별 차이를 보이지 않았고, 시료의 제작 조건에 따라 경미한 차이를 보였으나, 용접 과정에서 부실의 정도가 결정적인 강도 손실을 유발할 수 있음이 예상되었다. 용접결합과정의 문제점이나 접합 작 업 후, 기둥 부재의 기울어짐 등에 대한 문제점이 없다는 전제 하에 용접한 파이프의 강도는 일반적으로 원형상태의 강도에 비해 약 84~90% 정도로 가정함이 합리적일 것으로 판단되었다. 그리고 접합부의 녹 발생이나 기타 용접결합에 따른 중장기적 강도 저하 등을 고려할 때, 부득이한 경우가 아니라면 현재 농 가에서 시도되고 있는 온실의 주요 부재에 대한 구조변경 등은 구조안전성 측면에서 지극히 삼가 되어야 할 것으로 판단되었다.

파프리카를 재배하는 농가에서는 생산성 증대를 위하여 비닐하우스 측고를 관행 3.0m에서 4.5m까지 높이고 있으나 이에 대한 구조안전성 검토 없이 시공이 이루어지고 있는 실정이다. 이 연구에서는 측고가 4.5m로 상승된 1-2W형 비닐하우스를 대상으로 풍속 40m·s-1, 적설심 40cm의 설계하중에 대하여 구조안전성 분석을 수행하고 적절한 구조보강방법을 제시하였다. 3차원 프레임해석을 이용하여 구조해석을 수행한 결과, 측면 방풍벽의 보강이 반드시 필요한 상태였으며 파프리카 작물하중으로 인하여 매우 취약해지는 중방의 보강이 요구되었다. 측면 보강 방법으로써는 외측 기둥과 방풍벽을 보강이음을 이용하며 서로 연결해주고, 외측 기둥 간격에 따라 방풍벽 부재를 보강하는 방법이 가장 효과가 큰 것으로 분석되었다. 중방의 경우 비닐하우스 폭의 1/17~1/20의 높이로 2중 중방구조를 만들고 그 사이를 사재로 연결하여 트러스 형태로 보강하는 방법이 가장 큰 효과를 보였다.

교량, 항만 및 각종 구조물과 산업설비에 대한 설계는 주로 결정론적 해석방법(Deterministic Analysis)에 의해 수행되고 있다. 그러나 구조물에 내재된 확률변수의 불확실성에 대한 영향을 보다 명확하게 평가할 뿐만 아니라 경제적인 설계를 위해서는 보다 개선된 평가방안이 요구된다. 이 연구에서는 터빈발전기 기초를 대상으로 합리적인 설계를 위해 확률유한요소법을 이용한 구조신뢰성해석을 수행하였다. 이를 위해 확률유한요소법을 신뢰성이론에 적합하도록 정식화하였으며, 대상 구조물의 부재강성 및 지진하중 등을 확률변수로 고려하여 동적응답해석 및 구조신뢰성해석을 효율적으로 수행할 수 있는 개선된 해석프로그램을 작성하였다. 작성된 해석프로그램을 이용하여 주요부재의 변위 및 부재력 응답에 대한 분산특성을 검토하였다. 아울러, 구조신뢰성해석에 따른 신뢰성지수 및 파괴확률을 제시함으로써, 대상 구조물의 구조 안전성을 정량적으로 평가하였다. 이 연구결과는 향후, 터빈발전기 기초의 개선된 설계방안을 설정함에 있어 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.

본 논문에서는 고준위폐기물 처분용기를 지하 심지층에 처분하기 위하여 요구되는 구조설계 요구조건과 구조안전성 평가 기준을 도출하였다. 고준위폐기물은 높은 열과 많은 방사능을 방출하기 때문에 고준위폐기물을 넣어 보관하는 처분용기는 그 취급에 많은 주의가 요구된다. 이를 위하여 고준위폐기물 처분용기는 장기간(보통 10,000년 동안) 안전한 장소에 보관되어야 한다. 보통 이 보관 장소는 지하 500m에 위치한다. 지하 깊은 화강암에 고준위폐기물을 보관하도록 설계되는 처분용기는 내부주철삽입물과 이를 감싸고 있는 부식에 강한 와곽쉘, 위 덮개와 아래 덮개로 구성되는 구조로 되어 있으며 지하수압과 벤토나이트 버퍼의 팽윤압을 받는다. 따라서 고준위폐기물 처분용기는 심지층에 보관 시 이들 외력들을 견디도록 설계되어야 한다. 만약에 발생 가능한 모든 하중조합을 고려한 처분용기 설계가 되지 않으면 심지층에 위험한 고준위폐기물 처분 시에 처분용기에 소성변형이나 크랙 또 좌굴같은 구조적 결함이 발생할 수 있다. 따라서 심지층에 처분용기를 처분 시에 처분용기에 발생하는 구조적 문제들이 발생하지 않게 하기 위하여 여러 가지 구조해석이 수행되어야 한다. 이러한 구조해석 수행에 앞서 처분용기 설계 타당성을 평가하기 위한 기준이 필요하다. 또한 평가기준에 영향을 미치는 설계요구조건(설계변수)이 명확히 검토되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 처분용기의 구조설계 요구조건(설계변수)과 구조 안전성 평가기준을 도출하고자 한다.

IP-2형 운반용기는 정상운반조건에서의 자유낙하시험 및 적층시험을 수행한 후에 운반내용물의 분산 및 유실이 없어야 하며 외부표면에서의 방사선량률이 20%이상 증가할 수 있는 차폐능력의 상실이 없어야 한다. 본 연구에서는 두꺼운 철판을 구조재로 사용하며 볼트체결방식의 뚜껑을 가진 IP-2형 운반용기에 대한 구조 안전성을 평가하기 위한 해석적인 방안을 제안하였다. 해석적인 방법을 통하여 원자력발전소에서 발생된 방사성폐기물 드럼을 폐기물 처리시설에서 임시저장고까지 운반하기 위한 두 종류의 IP-2형 방사성폐기물 운반용기에 대하여 자유낙하조건에서 운반내용물의 분산 및 유실과 차폐손실이 없음을 확인하였다. 자유낙하조건에서 운반내용물의 분산 및 유실을 평가하기 위하여 최대 볼트단면 평균응력값과 최대 뚜껑열림량을 볼트의 인장강도와 뚜껑부에 존재하는 단차와 비교 평가하였다. 또한 최대 차폐두께 감소량을 이용하여 차폐손실을 평가하였다. 자유낙하조건에 대한 동적충돌해석을 검증하고 구조 안전성을 시험적으로 평가하기 위하여 자유낙하시험을 다양한 방향으로 실시하였다. 자유낙하시험에서는 운반내용물의 분산 및 유실은 볼트체결방식의 뚜껑에서 볼트의 파손 및 플랜지의 변형 등을 검사하여 평가하였으며, 차폐손실은 초음파 두께 측정기를 이용한 차폐두께를 측정하여 평가하였다. 해석에 대한 검증을 위하여 시험에서 취득한 변형률과 가속도를 동일한 위치에서 얻어진 해석결과와 비교하였다. 해석결과는 시험결과에 비하여 보수적인 결과를 보여주므로 해석에서 입증한 IP-2형 방사성폐기물 운반용기의 안전성은 보수적인 결과이다. 마지막으로 유한요소해석을 통하여 적층조건에 대한 IP-2형 방사성폐기물 운반용기는 안전함을 입증하였다. 적층해석에서 차폐체의 응력은 항복응력에 비하여 1/3정도의 작은 값을 보였다. 두 종류의 IP-2형 방사성폐기물 운반용기는 정상운반조건에서의 자유낙하시험 및 적층시험에 대하여 안전함을 입증하였다.

가압경수로(PWR)에서 배출되는 고준위폐기물을 지하 500m의 화강암 암반의 처분장에 장기간(약 10,000년 동안) 처분하기 위하여 여러 구조적 안전성 평가 수행을 통하여 처분용기모델이 개발되었다. 기존에 설계된 가압경수로용 처분용기 모델은 구조적 안전성은 문제가 없으나 너무 무거운 단점이 지적되었다. 따라서 구조적 안전성을 유지하면서 좀 더 경량화 된 처분용기모델을 개발하는 것이 요구된다. 기존의 처분용기모델이 무거워진 한가지 이유는 처분용기 개발 시 적용된 외력조건 및 안전계수 등에 대한 조건들을 너무 엄격하게 적용했기 때문이라고 사료되기 때문에 이런 조건들을 완화하여 처분용기의 재원들을 조정하여 구조해석을 다시 수행하는 것이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 설계 완성된 기존의 처분용기에 대하여 외력 조건 및 용기의 재원(두께 등) 들을 변화시키면서 구조해석을 재 수행하여 구조적 안전성 평가를 보완하였다. 이를 바탕으로 외력 조건에 따른 처분용기의 재원 등을 재 산출한다. 보완 해석 결과 기존의 122cm의 처분용기의 직경을 102cm까지 줄여 경량화 시킬 수 있음이 확인되었다.

대립계 포도 비가림하우스에 부착된 일체형 방풍벽과 노지에 설치된 분리형 방풍벽의 구조 안전성을 설계풍속 30.9m·s-1와 50m·s-1 조건에서 각각 분석하였다. 비닐하우스 부착형 방풍벽의 경우, 방풍벽을 설치했을 때 방풍벽의 경사각이 측면부의 유동분포에 미미한 변화를 주어 측면부가 받는 풍압면적이 다소 감소하는 것으로 나타났으나 큰 차이를 보이지는 않았다. 그러나 구조강도 측면에서는 방풍벽 설치를 위한 부가적인 파이프 투입 효과로 약 11%정도 구조 안전성이 향상되는 것으로 분석되었다. 주기둥 간격이 3m인 분리형 방풍벽의 경우,대형 태풍수준인 50m·s-1에서 구조적으로 불안정한 것으로 나타났으며 분리형 방풍벽의 이론적 고찰 결과와 해석 결과와는 큰 차이를 보여 3차원으로 구성된 구조물의 2차원 모델 시 그 정확성에 한계가 있음을 알 수 있었다. 추후 분리형 방풍벽의 효용성을 증대하기 위하여 최적 파이프 규격 설정에 관한 세부적인 연구가 필요할 것으로 판단되며 비닐하우스 부착형 방풍벽의 경우, 태풍으로 인한 비닐하우스 피해 발생 시 정밀한 피해실태 조사를 통하여 분석 결과의 정확성을 향상시킬 수 있는 구조 안전성 분석 기법 개발에 관한 연구가 필요한 것으로 판단되었다.

한국원자력연구소에서는 현재 사용후핵연료의 효율적인 관리를 위한 차세대관리 종합공정의 실증용 핫셀을 건설중에 있다. 이 핫셀에서 모든 물품의 반출입은 후면 차폐문을 통해 이루어지므로 차폐문의 사용빈도가 매우 크며, 따라서 후면 차폐문의 구조적 안전성 유지가 필수적이다. 본 논문에서는 핫셀의 후면 차폐문에 대한 구조적 안전성을 유한요소 해석을 통해 평가하였다. 후면 차폐문을 닫을 때 벽면의 차폐문틀과 충돌하면서 발생하는 구조적 변형 에 대한 안전성 평가를 위해 이 상황을 충돌-접촉 문제로 가정하고 동적 해석을 수행하였다. 또한 충돌시 반력에의한 후면 차폐문의 전도 가능성 및 이동중 갑작스럽게 정지할 경우 관성에 의한 전도 가능성에 대해서도 해석을 수행하였다. 해석 결과를 통해 차폐문과 차폐문틀 모두 충돌에 의한 구조적 변형에 대해 충분히 안전함을 확인할 수 있었으며, 여러 사고 조건에 대해서도 후면 차폐문의 전도가 일어나지 않고 안정성을 유지함을 보였다.

한국원자력연구소에서는 현재 사용후핵연료의 효율적인 관리를 위한 차세대관리 종합공정 (ACP)의 실증용 핫셀을 건설중에 있다. 본 논문에서는 핫셀 내부의 리어도어(rear door)와 만나는 부분에 설치될 작업대(working table)의 구조적 안전성을 유한요소 해석을 통해 평가하였다. 이 부분의 작업대는 물품들의 반출입을 위해 개폐식으로 설계되었기 때문에 다른 작업대에 비해 지지 부위가 적으므로 구조적 안전성 평가가 반드시 필요하다. 핫셀을 가동할 때 작업대 위에 공정 장치들을 반입하거나 핫셀 크레인을 사용해 적재하게 되므로, 안전성 평가를 위해 정적 구조 해석과 동적 구조 해석들 함께 수행하였다. 해석 결과를 통해 두 경우 모두에 대해 개폐형 작업대가 구조적으로 충분히 안전함을 확인할 수 있었다. 또한 50 cm 낙하 충돌의 경우에도 작업대의 파손이나 붕괴가 일어나지 않고 안전성이 유지되었다.

길이 40m,폭 5.5m의 단일피복 구조의 8연동 무가온하우스 상단부에 설계적설심 19.1 cm의 눈이 쌓인다는 조건과 시설 측면으로 설계풍속 36.6 m·s-1의 바람이 분다는 조건 그리고 참고자료로 활용하기 위해 적용한 최대적설심 37.8cm의 눈이 쌓인다는 조건과 순간최대풍속 60.0 m·s-1의 강풍이 분다는 조건에서 유동 및 구조강도 해석을 수행하였다. 적설하중 조건에서는 설계적설심 19.1 cm와 최대적설심 37.8cm에서 파이프에 걸리는 최대응력이 각각 53.8 N·mm-2과 107 N·mm-2으로 재료의 허용응력 보다 작은 것으로 나타나 안전한 것으로 분석되었으나, 설계풍속 36.6 m·s-1와 순간최대풍속 60.0 m·s-1의 풍하중 조건에서는 파이프에 걸리는 최대응력이 각각 250 N·mm-2과 672 N·mm-2으로 재료의 허용응력을 모두 초과하여 플라스틱하우스가 불안전한 것으로 분석되었다.

최근, 제철소, 원자력 및 수화력 발전소 등 주요 기간설비에 있어서 해당 구조물, 관련 장비들의 노후화에 따른 고장진단, 수리보수, 안전성 평가와 잔여 수명 예측을 통한 수명연장에 관련된 요구가 높아지고 있다. 손상발생 시나리오의 구축, 정밀해석기법의 확립, 위험성 혹은 신뢰성 평가기술 개발 등에 관한 연구가 이러한 요구를 반영하여 활발하게 수행되고 있다. 본 연구에서는 구조물의 안전성 평가분야에서 가장 활발하게 사용되는 유한요소해석기술을 이용하여 제철설비 구조물의 안전성을 평가하는 절차를 개발하고 실제 가동 중인 고로를 대상으로 적용하여 유용성을 검토하였다.

This study researched problems of safety inspection method and current legislative system for the structure safety evaluation of Rahmen structure affected by remodeling. The elements of weight increase were examined in terms of differences of load moment, shear force, compressive stress and amount of steel before and after remodeling by structure analysis. The thorough examination for impacts of weight increase is indispensable to change of use or extension.

Eight years have been passed after the collapse of Sampoong Department Store. Although more than five hundred people were killed at once due to the collapse, many irrational system and specifications which blew that disaster still alive. In this paper, some irtational system and specifications were reviewed. Better rational system and specification were suggested at various levels of design, construction and maintenance of buildings.

단기 동 하중(특히 지진하중)을 받는 비선형 강 프레임 구조물의 안전성을 평가하기 위하여 추계론적 유한요소 개념에 근거한 비선형 시간영역 신뢰성 해석 기법을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서는 유한요소 공식화가 응답 표면법, 1차 신뢰성 방법, 그리고 반복 선형보간 기법의 개념들과 결합되어 지는데, 이것이 추계론적 유한요소 개념으로 귀결된다. 실제 지진하중의 시간이력이 구조물의 진동을 위해 사용되므로 사실적인 하중조건의 재현이 가능하다. 가상 응력에 기초한 유한요소 기법이 본 알고리즘의 효율성을 증대하기 위해 사용된다. 본 알고리즘은 지진하중 또는 임의의 단기 동적하중을 받는 유한요소 기법으로 표현되는 어떠한 선형 및 비선형 구조물과 관련된 위험도를 평가할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 수치예제를 통하여 알고리즘을 설명하였으며, 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 사용하여 본 알고리즘을 검증하였다.

본 연구는 파이프하우스의 구조적 안전성을 검토하는데 필요한 기초자료를 구축하기 위하여 실시하였다. 지반에 매입된 파이프의 지점상태를 검토하여 적합한 구조해석 모델을 찾고, 파이프를 말뚝기초로 가정했을 때의 파이프의 지지력 및 인발 저항력을 구하기 위하여 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 파이프하우스의 지점상태를 검토해본 결과 단동 하우스에서는 수평 및 연직하중 모두 고정으로, 연동하우스에서는 수평하중 재하시 힌지, 연직 하중 재하시 고정으로 해석하는 것이 실험치에 더 가까운 것으로 나타났다. 2. 지반에 매입된 파이프의 인발저항력은 파이프 직경 및 매입깊이에 따라 논의 연한지반에서는 35-54kg, 밭의 보통지반에서는 61-98kg, 단단한 지반에서는 108-120kg이상으로 나타났으며, 파이프와 흙사이의 주변마찰력은 1.51-4.76t/m2정도의 범위를 보였다. 3. 파이프 직경 및 매입깊이에 따른 기초 지지력은 연한지반의 경우 35-76kg, 보통지반은 88-158kg, 단단한 지반은 131-305kg의 범위를 보였으며, 파이프의 선단지지력은 연한지반 0-22kg, 단단한 지반 22-140kg으로 나타났다. 4. 국내에서 많이 보급되어 있는 대표적인 파이프하우스의 경우, 적설심 30cm 까지는 파이프의 매입깊이가 30cm이면 지지력이 충분하지만 그 이상의 적설심에서는 지반의 종류에 따라 매입깊이를 증가시켜야 하고, 인발저항의 경우도 풍속 30㎧까지는 매입깊이 30cm이면 충분하지만 그 이상의 풍속에 대하여는 매입깊이를 증가시키거나 보강이 필요한 것으로 나타났다.