• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권9호
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• pp.3493-3505
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• 2023

Reactor containment buildings serve as the last barrier to prevent radioactive leakage due to accidents and their safety is crucial in overpressurization conditions. Thus, the Regulatory Guide (RG) 1.216 has mentioned the global strain as one of failure criteria in the free-field for cylindrical prestressed concrete containment vessels (PCCV) subject to internal pressure. However, there is a limit that RG 1.216 shows the free-field without the specific locations of failure criteria and also the global strain corresponding to only azimuth 135° has been mentioned in NUREG/CR-6685, regardless of the elevations of the structure. Therefore, in order to reevaluate the failure criteria of the 1:4 scaled PCCV, the high fidelity simulation model based on the experimental test was significantly validated in this study, and it was interesting to find that the experimental and numerical result was very close to each other. In addition, for the consideration of the material uncertainties, the Latin hypercube method was used as a statistical approach. Consequently, it was revealed that the radial displacements of various azimuth area such as 120°, 135°, 150°, 180° and 210° at elevations 4680 mm and 6,200 mm can represent as the global deformation at the free-field, obtained from the statistical approach.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.369-380
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• 2019

PSC 구조물에 폭발과 같은 극한하중이 짧은 시간 동안 발생하게 되면 급작스러운 파괴와 그로 인한 수많은 인명 및 재산피해를 발생시킨다. 하지만 원전격납구조물, 가스탱크와 같은 PSC 구조물의 경우 방호 및 방재개념이 포함된 구조설계가 적용되지 않은 실정이며, 특히, 구조물 내부에서 발생하는 폭발압력하중은 피해규모가 외부폭발에 비해 훨씬 크기 때문에 내부폭발하중에 대한 검증은 반드시 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 원전격납구조물의 내부폭발에 대한 저항성능을 검토하기 위해 이방향 프리스트레스트 콘크리트 축소모형을 제작하였다. 내부폭발 실험은 22.68, 27.22, 31.75 kg (50, 60, 70 lbs)의 ANFO 폭약을 이용하여 시편으로부터 1,000 mm의 거리에서 폭발시켰으며, 압력하중, 처짐, 변형률, 균열형상, 긴장력 변화 등의 데이터를 분석하였다. 본 연구결과를 이용하여 원전격납구조물의 내부폭발하중 발생 시 손상도 범위 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.673-683
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• 2016

최근 전 세계적으로 발생하고 있는 각종 사고 및 테러공격 등으로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 특히, 2001년 미국 세계무역센터와 펜타곤에 발생한 9.11 테러사건 이후 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있다. 또한, 2011년 일본 후쿠시마 원전사고로 인한 원전 격납건물 손상 시 발생할 수 있는 물리적, 환경적 위험성에 대한 사회적 불안감이 날로 커짐에 따라 원전격납건물, 가스탱크 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널 부재의 폭발저항성능을 분석하기 위하여 $1,400{\times}1,000{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PSC), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSRC) 시편을 제작하였다. 폭발하중은 ANFO 55 lbs 의 장약량을 1.0 m 이격거리로 적용하였으며, 측정하고자 하는 데이터는 초기 압력폭발하중 뿐 아니라, 반사압력, 충격량, 중앙부의 처짐, 가속도, 철근 및 콘크리트, 텐던의 변형률을 측정하여 분석하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.695-703
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• 2012

현재 교량, 터널, 원전격납구조물, 가스탱크 등의 주요 사회기반 구조물은 긴장재에 의해 구속효과가 적용된 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조물로 주로 이루어져 있으며, 기술의 발전과 함께 프리스트레스트 콘크리트의 적용범위가 넓어지고 있는 추세이다. 일반적으로 콘크리트 구조물은 다른 구조재료에 비하여 내화성이 뛰어나다고 평가되고 있으나, 긴장재에 의해 구속된 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 경우, 고온의 화재에 대한 부재의 거동은 일반 콘크리트 구조물의 거동과는 상이하나, 이와 관련된 국내외 연구 또한 미비한 실정이다. 그러므로, 이 연구에서는 $1400{\times}1000{\times}300mm$ 부재의 양방향에 430 kN의 긴장력을 준 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널부재를 제작하여, 5분 이내에 $1200^{\circ}C$의 화재하중을 가할 수 있는 RABT 화재 시나리오를 적용하여 이방향으로 구속된 프리스트레스트 콘크리트의 내화성능을 실험적으로 검토하였다. 또한 잔존내력구조실험을 수행하여, 화재에 의해 손상을 받은 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 잔류응력을 일반 철근콘크리트 구조물과 비교 검토하였다. 이 연구 결과를 통해 화재에 대한 PSC 부재와 RC 부재의 거동은 서로 상이하였음을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.237-248
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• 2017

각종 사고 및 테러로 인한 폭발, 충돌, 화재 사고가 발생함에 따라 사회적인 안전 불감증이 더욱 고조되고 있으나, 실제 극한하중에 대한 구조물의 방호 설계가 반영되지 못하고 있는 실정이다. 특히, 원전격납구조물, 가스탱크 등과 같은 주요 시설물에 적용되고 있는 2방향 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조물에 대한 폭발, 그리고 폭발로 인한 2차적으로 발생 가능한 화재에 대한 연구가 미흡함에 따라 복합손상 시나리오에 대한 구조물의 검토가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 폭발 후 화재하중 복합손상을 분석하기 위하여 $1,400mm{\times}1,000mm{\times}300mm$의 2방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트를 제작하여, 폭발하중은 ANFO 25 kg의 장약량을 1.0 m 이격거리로 실험을 구성하고, 화재하중은 5분 이내에 $1,200^{\circ}C$의 화재하중을 가할 수 있는 RABT 화재시나리오를 적용하여 극한저항성능을 검토하였다. 본 연구는 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 방호설계 및 폭발해석 등 관련 연구분야의 중요한 자료가 될 것이라 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.485-496
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• 2013

2001년 9.11테러로 인한 미국 세계무역센터 및 미국 국방성 펜타곤이 붕괴된 이후, 전 세계적으로 충돌, 폭발 등의 극한하중에 의한 테러가 빈번하게 발생하고 있으며, 극한하중에 의한 구조물의 거동에 대한 사회적 불안감은 더욱 증가되고 있다. 그러나 지금까지의 사회기반시설구조물에는 폭발 및 충돌 등과 같은 극한하중에 대한 방호 및 방재개념을 설계에 고려하지 못하고 있는 실정이며, 원전격납건물, 가스탱크, 교량, 터널 등에 널리 사용되는 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 극한하중 연구는 전 세계적으로 미흡하다. 충돌과 같은 극한하중은 집약된 에너지의 급작스런 방출로 인한 높은 충돌압력을 형성하므로, 극한하중의 특성 및 전파 메커니즘을 이해하는 것이 필요하다. 그러므로 이 연구에서는 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 비교검토하기 위하여, $1400mm{\times}1000mm{\times}300mm$의 철근콘크리트(RC), 프리스트레스 텐던으로만 보강된 콘크리트(PS), 프리스트레스 텐던과 철근으로 보강된 콘크리트(PSR, 일반적인 PSC) 시편을 제작하였다. 실험 조건에 맞춰 14 kN의 추를 10 m, 5 m, 4 m 높이에서 낙하하는 예비 실험과 3.5 m 높이의 본 실험으로 구성하여 충돌하중에 대한 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 실험적 평가를 수행하였다. 또한, 충돌실험을 위한 기본적인 실험 구성 및 계측시스템을 구축하였다. 충돌 저항성능은 균열형상, 손상면적, 에너지 흡수, 처짐, 변형률, 가속도 등의 충돌에 의한 계측데이터를 이용한 거동분석 뿐만 아니라, 충돌 후 잔류구조성능 실험을 수행하여 이방향 비부착 프리스트레스트 콘크리트 패널의 충돌저항성능을 검토하였다. 본 실험은 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 충돌 방호설계 및 충돌해석 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.429-440
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• 2014

세계적으로 충돌, 테러, 화재, 폭발 등의 극한하중에 의한 테러가 빈번하게 발생하고 있으나, 실제 극한하중에 대한 사회주요기반시설구조물의 방호 및 방재개념이 설계에 반영되고 있지 못하는 실정이다. 특히, 교량, 터널, 원전격납구조물, 가스탱크 등의 주요 시설물에 적용되고 있는 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 구조물에 대한 극한하중 연구는 미흡한 실정이다. 또한, 테러, 폭격, 차량 및 선박 등의 충돌 사고 이후 2차적으로 발생 가능한 화재에 대한 사회적 관심 및 불안감이 고조됨에 따라, 단순한 단일 극한하중이 아닌 복합손상 시나리오에 대한 구조물의 검토가 필요하다. 그러므로, 본 연구에서는 $1,400{\times}1,000{\times}300mm$ 부재의 양방향에 430kN의 긴장력을 준 비부착 프리스트르레스트 콘크리트 패널부재를 제작하여, 충돌, 화재 하중 뿐만 아니라, 충돌 후 화재의 복합손상을 실험적으로 검토하였다. 이방향 프리스트레스트 콘크리트의 충돌저항성능은 실험조건에 맞춰 14kN의 추를 10m, 3.5m의 높이의 실험으로 구성하였으며, 화재저항성능은 5분 이내에 $1,200^{\circ}C$의 화재하중을 가할 수 있는 RABT 화재 시나리오를 적용하여 극한저항성능을 검토하였다. 또한 충돌, 화재, 충돌 후 화재에 의해 손상을 받은 PSC 및 RC 시편의 잔류구조성능을 손상 받지 않은 시편들과 비교 검토하였다. 본 실험은 향후 국내외 프리스트레스트 콘크리트에 대한 충돌 및 화재해석 및 방호설계 등 관련 연구분야의 기초자료가 될 것이라고 판단되는 바이다.