에너지 산업 분야에서 주목받고 있는 ESS 설계는 다양한 이슈를 동반하고 있습니다.
ESS 컨테이너가 설치되는 환경이 외부 노지인 경우가 대부분이기 때문에 이와 같은 컨테이너 설계 시 설치되는 환경에 따른 변화를 고려하여 안전성을 살펴봐야 합니다.
1. ESS 컨테이너 리프팅에 대한 안전성 검토
컨테이너를 제작 뒤 이송하는 과정에서 이송을 위한 리프팅을 할 텐데 그때 컨테이너 내부 여러 부분들의 무게에 의한 무게 중심 위치가 있을 겁니다. 무게 중심에서 벗어나서 리프팅을 하게 되면 한쪽으로 치우치는 현상이 발생하게 됩니다. 이를 사전에 반영하기 위한 선형 정적해석을 고려할 수 있습니다.
2. ESS 컨테이너 운송에 대한 안전성 검토
컨테이너를 이송하는 과정에서 차량을 통해 이송할 텐데, 차량이 갑작스러운 급가속/감속을 할 때 컨테이너에 영향을 주게 됩니다. 이를 반영한 해석이 필요하게 되고 이는 비선형 동해석을 통해서 수행하게 됩니다. 즉, 가감속에 따른 변형이 컨테이너의 영구변형을 유발하는지를 확인하기 위함입니다.
3. ESS 컨테이너 설치 시 안전성 검토
ESS 컨테이너를 이송 완료 후 설치 시 바람에 의한 구조물의 안정성 그리고 눈이 많이 오는 경우 적설하중에 따른 구조물의 안정성을 검토해야 합니다. 바람에 의해 구조물이 받는 압력 그리고 적설하중의 무게에 따른 구조물이 받는 하중을 고려한 선형 정적 해석을 수행할 수 있습니다. 다만, 압력 정보는 컨테이너의 형태와 설치되는 위치에 따라 적절한 수식을 통해 계산할 수 있습니다.
4. ESS 컨테이너 내진 성능 평가 검토
컨테이너에 가장 큰 영향을 주는 것은 설치되는 위치에서의 지진에 의한 영향입니다. 지진이 발생하게 될 때 컨테이너 설치 바닥으로부터 지진에 따른 영향을 받게 되고 이로 인해 내부 부품들의 파손 또는 전체적인 시스템의 변형을 초래하기 때문에 이를 보완한 설계를 진행해야 합니다.
본 강좌에서는 지진에 의한 변형을 해석하는 방법으로 "응답 스펙트럼" 해석에 관해 설명하고 그 과정에 대해서 자세히 알아봅니다.
세미나 목차
Step 1. 모드 해석 수행을 통한 유효 모드 차수 확보
Step 2. 유효 모드 차수를 기반으로 응답 스펙트럼 해석 수행
- 해석 시 적용하는 지진 하중은 지역 또는 코드 기반으로 적용 가능
- Meshfree에서는 지진 하중이 DB화 되어 있어서 코드 기반의 지진 하중에 대해 선택적으로 활용할 수 있습니다.
Step 3. 방향별(X, Y, Z) 응답 스펙트럼 해석 수행 후 결과 분석
- 실제 지진은 3축에서 동시에 발생하나 해석은 방향별로 적용하여 가장 민감한 결과를 보이는 방향을 확인할 수 있습니다.
- 해석 결과에서 응력 결과를 기반으로 제품의 안전율을 분석할 수 있습니다.
- 응답 스펙트럼 해석은 내부적으로 선형 정적해석과 같은 프로세스로 진행되기 때문에 쉬운 해석 분야입니다.
MeshFree를 기반으로 응답 스펙트럼 해석을 시연하여 실제 프로그램에서 어떻게 입력하고 결과를 보는지 확인할 수 있습니다. 특별히 유효 모드 차수를 선정하는 과정에서 질량 참여율을 기반으로 보게 되어있는데 질량 참여율이 80% 이상 되는 차수까지를 유효 모드 차수 선정하게 됩니다.
