• 한국가스학회지
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• 제26권1호
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• pp.27-33
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• 2022

가스 취급 및 저장시설의 확충과 더불어 폭발의 규모가 다양해짐에 따라 사고를 대비한 방폭 설비 관련 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 방폭 인증시험 대상 설비 중 하나인 가스차단문은 폭풍파나 내부 화재로 인한 팽창압력을 차단하는 동시에 내부의 인원과 장비를 보호하는 역할을 한다. 현재 사용되는 가스차단문은 방폭성능 인증시험 대상 설비임에도 방폭 설계 관련 규정이 명확히 제시되지 않고 있으며 해당 설비의 폭발압력저항성능평가에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 미국재료시험협회(ASTM)에서 제시하는 가스차단문 규격에 관한 규정(ASTM F-1069-87, F-1068-90)을 참고하여 가스차단문을 3D 형상으로 모델링하고 ANSYS Explicit Dynamics 해석을 통해 기준 대비 가스차단문의 영구적 변형량을 비교하였다. 또한, 방폭 설비 관련 연구에서 사용되고 있는 회전연성도·변위연성도 계산을 통한 방폭성능 평가 방법을 함께 고려하여 가스차단문의 수치해석적 폭발압력저항 성능평가를 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.371-383
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• 2021

강-콘크리트 편개형 방폭문은 외피 구조로서의 강박스 내에 콘크리트 슬래브가 채워진 구조로서 힌지 및 렛치와 같은 지지부재에 의해 벽체에 고정되어 설치된다. 폭압이 작용하는 방향과 같은 정방향으로의 처짐 거동에 대해서는 많은 연구가 되어 왔으나, 부방향 처짐 거동에 대한 연구는 상대적으로 미흡한 수준이다. 본 연구에서는 폭압을 받는 편개형 방폭문의 부방향 처짐 단계에서 발생하는 반발 거동(rebound behavior)에 대해 유한요소해석으로 변수 분석을 하였다. 분석결과에 따르면 방폭문의 소성변형 내지는 파괴 정도, 반발작용 전후의 운동량 및 운동에너지 변화가 반발거동에 영향을 미치는 주요 요소로 분석되었다. 또한, 방폭문의 거동 특성이 준정적 영역에 속하는 경우에 비해 충격영역에 속하는 경우에서 더 큰 반발력이 발생하는 것으로 나타났는데, 이와 같은 결과는 변형에너지 보다 운동에너지가 상대적으로 더 크게 증가하는 충격영역에서의 거동 특성이 원인인 것으로 사료된다. 반발작용의 결과로 인해 지지부재에 과도한 변형이 발생할 수 있으므로 성능분석 및 설계 과정에서 이에 대한 고려가 필요하다. 또한, 부압이 미치는 영향을 검토한 결과에 따르면 강-콘크리트 방폭문의 경우에서도 반발에 의한 영향 및 부압 모두가 방폭문의 부방향 처짐에 기여할 때 반발력이 상대적으로 더 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 중첩 효과의 발생조건은 구조체 특성 및 폭발조건 등에 따라 다를 수 있으므로 이에 대해서는 더 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.339-349
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• 2020

외피 구조로서의 강박스와 내부의 철근콘크리트 슬래브로 구성되는 양개형 방폭문은 방호 및 대피 구조물의 출입구에 설치되는 구조체이다. 방폭문과 그 후면의 벽체 사이에는 일정의 설치 간격이 존재하게 되는데, 이로 인한 지지조건 및 구조거동의 변화는 방폭 해석 및 설계에 적절히 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 설치 간격에 의한 지지조건 및 폭압의 변화에 따른 방폭문의 구조응답 및 파괴거동을 유한요소 해석방법으로 비교·분석하였다. 해석 결과에 따르면, 설치 간격 및 폭압의 변화는 방폭문의 최대 처짐 및 영구 처짐과 같은 처짐 거동에 영향을 미치며, 설치 간격이 크고 작음에 따라 방폭문과 벽체의 충돌 접촉 정도 및 이에 의한 충격력이 크게 변화하는 것으로 나타났다. 또한, 방폭문에 작용하는 이와 같은 충격력의 변화는 슬래브의 전단파괴와 같은 파괴거동에 영향을 미치는 주요 요인으로 분석되었다. 설치간격 10mm 미만의 방폭문은 전단파괴에 취약해지고, 15mm 내외 수준인 경우가 휨성능 발현에 비교적 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 설치 간격 및 폭압과 같이 기본적인 조건의 변화에 한해서 비교 해석을 하였다. 향후, 부재 재원 및 강도변화, 전단설계 여부 등 다양한 변수에 따른 구조거동 변화에 대해 실험적 및 해석적 연구가 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.259-272
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• 2019

강-콘크리트 편개형 방폭문은 외피 구조로서의 강재 박스와 내부의 철근콘크리트 슬래브 부재로 구성된 방호 구조물이다. 국내 방폭문 설계의 경우 폭압의 크기, 철근량 및 강박스의 강판두께와 같은 설계변수의 변화가 구조거동에 미치는 영향에 대해서 연구결과가 많지 않은 관계로 방폭문의 구조가 효율적으로 설계되지 않고 있다. 본 연구에서는 배근 간격 및 강재 박스의 강판 두께, 하중조건 등을 변수로 하여 유한요소 해석에 의한 구조거동 특성을 분석하였으며, 또한 방폭문의 구조성능을 구분하기 위해 산정되는 회전연성도 및 변위연성도를 재검토하고자 하였다. 유한요소해석 결과에 따르면, 배근 간격을 변수로 할 때 보다 강재 박스의 강판 두께가 변할 경우가 처짐과 같은 구조거동에 있어서 더 큰 변화를 나타내고 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 외피의 강재 박스의 강판 두께를 증가시킬 때 방폭문에 흡수된 변형 에너지가 더 큰 폭으로 감소하고, 결과적으로 전체적인 구조거동으로서의 처짐이 더 작게 발생하기 때문인 것으로 분석되었다. 또한, 방폭문의 구조성능을 구분하기 위한 방법으로서 회전 연성도 및 변위 연성도를 비교한 결과, 해석 대상 방폭문들의 성능은 회전 연성도 1도 및 변위 연성도 3을 기준으로 분류될 수 있었다. 폭발압에 대한 방폭문의 손상 수준을 분류하기 위해서는 향후 다수의 폭발시험 및 해석적 연구가 필요할 것으로 사료된다.