범지구적인 지반 활동, 화산, 지질판의 충돌 등으로 인해 많은 지진이 발생하고 있습니다. 기술이 발전한 현대에는 범지구적인 지진의 현상을 목격하고 불안정성이 올라감과 동시에 피해를 최소화하기 위해 다양한 방법으로 접근하기도 합니다.
피해사례를 보면 건물, 교량, 지반 등의 붕괴가 가장 먼저 보이게 됩니다. 하지만, 실질적으로는 전기, 통신, 화재 등의 2차 피해가 발생하면서 우리 사회에서는 기하급수적인 피해가 발생하고 위험성이 높아지게 되며 이에 대해 대비가 필요합니다.
전력설비에 대한 내진검증에는 어떤 것들이 필요한가?
지진은 범지구적인 차원에서의 지반 활동, 화산, 지질판의 충돌 등 다양한 원인에 의해서 발생하고 있습니다. 지진이라고 하는 것에 대해 표면적으로 봤을 때 건물의 무너짐, 바닥의 갈라짐, 교량의 무너짐 등 큰 규모의 붕괴 피해에 대해서 인상적으로 남게 되고 모든 내진검증해석이 붕괴를 막기 위한 노력으로 오해하기 쉽습니다.
실질적으로 지진에 대한 피해를 보게 되면, 붕괴에 의해 큰 구조물이 전도되거나 깔리는 등 1차 피해도 존재하지만 전력 공급중단, 통신 중단, 스프링쿨러 미작동, 병원 설비 미작동, 가스 누출, 화재 발생 등 2차 피해에 의해서 막대한 피해가 발생하게 됩니다. 후속 되는 문제에 대해서 전혀 대응할 수 없는 상태가 되면서 기하급수적으로 피해가 증가하는 것입니다.
이러한 문제를 방지하기 위해 전력설비, 통신장비, 소방시설 등 중요 기기에 대해서는 붕괴방지 수준 뿐 아니라 기능수행 수준에 대해서 검토하며, 기존에 비해 상향된 특등급 건물에 준하는 수준으로 상향하여 검토를 수행하고 있습니다. 국내에서도 2016 포항 지진이후에 전 분야에서 내진등급이 상향되고 재정립되면서 정확한 내진설계에 대한 중요성이 매우 높아지고 있습니다.
전력설비 내진해석 접근은 어떻게 할 수 있을까요?
일반적인 구조물에서 붕괴방지(Safe Shutdown Earthquake) 수준과 기능수행(Operating Basis Earthquake) 수준으로 구분해서 하중조건을 제시하게 되며, 각각에 대치되는 감쇠비 수준을 제공합니다. 일반적인 기계장비에 대해 붕괴방지 수준의 경우 2% 근사한 수준으로 제시하며, 기능수행 수준의 경우 데이터가 존재하는 경우 3% 근사한 수준 혹은 붕괴방지의 1/2 수준으로 적용합니다.
하중의 수준 외에도 응답스펙트럼해석 자체는 단자유도계의 응답을 조합하여 사용하므로 누락될 수 있는 강성응답이나 잔여 질량 등에 대해 상세하게 반영하는 것이 필요하며, 미국 원자력 규제 위원회 등에서는 해석절차와 함께 모드조합 방법 등을 법규로 제시하고 있습니다.
이번 예제에서는 Gas insulated Switchgear 제품에 대해서 IEEE-344 에 준하여 내진해석절차를 반영하고, IEEE-693 에서 요구하는 내진하중 조건에 대한 검증을 수행하였습니다. 해당 기준에서 요구하는 Design level 0.5g 및 Performance level 1.0g 를 비롯한 Impact load, Dead load 등 다양한 하중에 대한 조합평가가 수행됩니다. 해석 및 하중조합 기능에 대해서도 midas NFX 에서 별도 제공하고 있으며,
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