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Seismic Design
내진설계

코넥은 원자력 기기와 부품에 대한 안정성능과 품질을 입증하고 있는 기업입니다.

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내진설계는 지진이 발생했을 때
내구성으로 버틸 수 있게 만든 구조

내진(耐震)은 지진에 견디는 특성을 의미하며,
내진설계는 지진에 구조물이 무너지는 것을 막기 위해 지진에 견딜 수 있도록
설계하는 것을 말합니다.
지진 안전 3가지
설계 방법
면진설계

해당 설계는 구조물과의 고정 방법을 분리 (isolation)
시키는 방법으로 외부의 진동 가속도에 반응하지 않는
설계로 최초 설계 비용이 많이 들어가고 진동 성분에 대한
명확한 이해가 있어야 합니다.

제진설계

구조물에 대한 명확한 이해와 설치 비용이 많이 들어 갑니다.
기기에 대한 c 값을 알아야 하는데 c는 감쇠상수로 시험을
통해서만이 알 수 있습니다.

내진 설계

위 두 가지 설계 방법 외에 설계가 쉽고 비용이 저렴한 장점이 있습니다.
다만 k 값을 증가시키면 m도 증가하므로 두 상수의 밸런스를 적절히 맞춰야 합니다.

기본 적으로 지진에 대한 설계라 하면 특별한 경우를 제외하고는 내진설계를 가장 많이 사용 합니다.
뉴턴의 제 2법칙 운동방정식에 의거하여 F=ma+cv+kx로 정의 되고 지진력에 대한 구조물의 반응은 관성에 의한 힘이므로
–mg(지진가속도)= ma+cv+kx로 변경할 수 있습니다. 여기서 a,v는 변수 x에 대한 미분 값이므로 k를 증가시켜 x를 줄이는 것을
내진 설계라 합니다. 결국 내진설계는 외부의 힘 (지진력)보다 지진으로부터 견디는 힘(구조물의 강성 및 무게)이 더 크면 됩니다.
그러므로 외부의 힘 (지진력)은 구매자가 제시하여야 하고 그 제시된 지진력으로부터 견디는 힘은 제작자 알고 있으므로
내진설계가 가능합니다. 현재 주어진 기준이 없으므로 KBC(Korean Building Code), IBC(International Building Code)를
바탕으로 외부의 힘 (지진력)을 산정합니다.

이렇게 산정된 지진 기준을 바탕으로 내진설계는 크게 4가지로 분류 할 수 있습니다.

내진 설계 4가지 분류
  • 고정부위의 건전성

    이 방법은 구조물의 고정 부위에 대한 구조적 건전성을 확인하는 방법 입니다. 주로 수 계산으로 수행됩니다.
    구조물의 부품 이탈이나 구조물의 부러짐 갈라짐 휨 등 전반적인 부분을 체크 할 수 없습니다. 단순히 구조물의 고정 부위
    (앵커볼트, 용접, 볼트 등)을 확인하는 방법 입니다. 구조물이 강성에 비해 가볍거나 충분한 견고성이 입증되었을 때 만 적용할 수
    있습니다. 설계 기준은 앵커볼트 ACI(American Concrete Institute)318, 용접, 볼트 AISC (American Institute of Steel Con
    struction) 360에 의거하여 설계 됩니다.

  • 구조의 건전성

    이 방법은 구조물의 전반적인 건전성을 입증하는 방법으로 손 계산이 어려우므로 주로 FEM Software(Finite Element
    Method)를 활용하여 수행됩니다. 해당 방법은 해석의 가중치에 따라 전체적인 구조 건전성 및 부품의 이탈이나 도어의 이탈
    등을 예측 할 수 있습니다. 때때로 결과치가 매우 보수적으로 계산되어 모델의 명확한 데이터를 가지고 수행하는 것이 중요
    합니다. (ex: 실증 무게 및 고유진동수)

  • 구조 및 기능의 건전성

    이 방법은 가상의 지진데이터를 바탕으로 실증 시험을 수행하는 것 입니다.
    시험을 수행하여 기기가 지진 전 중 후에 기능의 건전성도 확인 할 수 있는 방법 입니다.
    해당 방법에 대한 기술규격은 아직 통신기기와 소방법 및 원자력 관련 법만 있는 실정 입니다.

  • 대형기기의 구조 및 기능의 건전성

    내진설계 대상의 대형기기는 각 나라마다 기준이 달라 집니다. 국내의 경우 시험소 중
    가장 큰 내진 테이블 (시험장비)의 넓이는 가로, 세로 각 4m입니다.
    따라서 가로 또는 세로의 길이가 4m가 넘어가면 대형기기로 분류 됩니다.
    (* 가까운 일본의 경우 가로, 세로 각 27m의 시험 테이블이 존재하여, 우리나라와 비교했을 때 대형기기 기준은 차이가 있습니다.)
    해당 방법은 대형기기를 한번에 시험할 수 없으므로 시험 테이블의 크기에 따라 시편을 제작하여 시험을 수행하고,
    시험 테이블을 벗어나는 부분에 대한 입증은 해석을 통해 수행 합니다.

내진설계의 선택과 기준

위 4가지 방법에 대한 내진설계 내용을 확인 하시고, 의뢰하시는 업체에서 어느 정도의
내진설계가 필요한지에 대한 선택을 당사와 먼저 협의 되어야 합니다.
설계 단계마다 수행 시간과 비용의 차이가 많이 나므로 명확한 선택 기준이 필요합니다.