내진설계 방안 토질이나 구조물의 동역학적 반응 분석을 위해서 입력자료로 가속 기록지나 응답 스펙트럼을 씁니다. 시간축의 가 속지 이용이 응답 스펙트럼 보다 더 강력하고 구조물의 동역학적 분석에 더 많은 정보를 주게 됩니다. 그러나 표면 운동의 구조해석은 가속 기록지 보다 응답 스펙트럼으로부터 시작합니다. 진동수 0.25Hz에서 최대 지반 속도 (의사 속도) 15in/sec 그리고 진동수 20Hz에 최대 지반 가속도 (의사 가속도) 0.3g값을 산출할 수 있습니다. 진동 수축에서 45도선 상대 변위 그리고 135도 축 선은 의사 가속도를 나타냅니다. 이 그림은 들쭉날쭉 한 실제 지진동 보다 Smooth 한 단순 곡선을 보여주며 댐핑은 5%입니다. 최대 변위(SD)를 가지고 사인 곡선으로 진동하는 진동자는 최대 의사 속도 (PSV)와 최대의 사가 속도 (PSA)를 갖게 됩니다. 그리고 지진과 같은 진동에서 보통 진동수와 댐핑 범위에서는 PSV=SV, PSA=SA 가 됩니다. 최대 변위를 갖고 있는 진동자는 의사 속도 스펙트럼과 의사가 속도 스펙트럼을 만듭니다. 지진동에서 대부분의 진동수와 댐핑이 범위에서 의사 속도 스펙트럼(PSV)은 상대 속도 스펙트럼 (PSA)은 상대 가속도 스펙트럼과 거의 같습니다.
지진의 강진동은 지진의 피해와 대처방법을 찾는데 매우 중요합니다. 왜냐하면 지진이 발생하면 지진력이 구조물에 미치는 뉴턴 힘은 구조물 자체의 관성력과 비교해서 구조물을 여러 조건(지반 및 구조물 자체의 고유주파수)에 따라 다양하게 반응합니다. 이러한 반응을 알아보는데 는 가속도 기록지에서 최대 지반 가속도를 측정할 수 있는 시간 영역과 구조물과 지반의 주파수에 따라 다양하게 변화하는 강진동을 보여주는 스펙트럼의 주파수 영역이 있습니다. 특히 이 주파수 영역의 분석은 지진 공학과 내진 설계에서 매우 중요합니다. 탄성 설계 응답 스펙트럼을 만들기 위해서는 우선 지진의 최대 지진동의 인자 최대 지반 가속도 (PGA), 및 지반 변위를 알아야 합니다. 그리고 이러한 지진동 인자는 지진의 규모(진도), 거리 (Source-Site), 국지 지질조건에 따라 결정됩니다. 그 이외에 적절한 백분위수를 정하고 댐핑 값에 따라 증폭 Factor를 적용하면 탄성 설계 스펙트럼을 산출할 수 있습니다. 원자력 발전소의 내진 규정 내진설계에 고려되는 지진에 대해 일본과 미국에서는 각기 다른 용어를 사용하고 있습니다. 미국에서는 기능을 기준으로 한 조작 기준 지진과 설계를 기준으로 한 안전 폐쇄 지진으로 나누었고, 일본은 최대 지진과 설계지진으로 나눠져 있습니다. 세계 원자력 발전소 옛 소련 시대에 제조된 군사용 플루토늄 생산도 중 현재에도 발전로가 가동하고 있는 톰 스크 4, 5호기와 크라스노 야르코 3호 등 3기를 운전 중인 원전으로 집계하였습니다. 옛 소력에서는 1950년대를 중심으로 시베리아 지방에서 '첼랴빈스크 65' , '톰스크 7' , ' 크라스노야르스크 20'으로 불렸던 3개의 비밀 핵도시에서 12기의 군사용 플루토늄 생산 길이 건설되었으나 , 1992년에 10호기가 모두 폐쇄되었습니다. 한국은 현재 총 20기의 원전을 가동하여 총 17,716 MWe의 전력을 출력하고 있으며 이것은 총 전기사용의 40% 정도를 원전에 의존하고 있는 것입니다. 1999년 말 현재 세계에서 운전 중인 원자력 발전소는 425기 합계 출력 359,425,000kW, 건설 중인 원전은 49기 43,563,000, kW입니다. 현재 원자력 발전용량이 가장 큰 나라는 미국으로 운전 중인 것이 103기에 100,640,000kW에 이르며 건설 중인 것은 전혀 없습니다. 다음으로는 프랑스로 운전 중인 것이 55기에 59,888,000kW이며, 일본은 55기에 45,082,000kW, 독일이 19기에 22,209,000kW , 러시아가 29기로 21,556,000kW, 다음이 영국으로 35기에 14,173,000kW 그리고 대한민국은 7위에 있으며 16기로 13,716,000kW 순으로 이루어져 있습니다. 한국은 1998년에 2기가 운전에 들어가 총 16기 13,716,000kW로 설비용량면에서 우크라이나를 제치고 7위가 되었습니다.
<미국의 지진 규정> SSE는 때때로 최대 잠재지진 또는 설계기준 지진 이라고도 부릅니다. 이 지진이 발생한 후에는 모든 시설물이 제 기능을 다 발휘할 필요는 없고 발전소의 운전은 안전하게 정지시키며, 또한 정지 상태를 계속 유지하는데 필요한 기능을 상실하지 않게 하는 기준이 되는 지진입니다. 미국에서는 SSE를 결정하는데 국지적 지질 및 광역적 지질 및 지진 활동을 고려하고 , 또한 국지적인 지하 물질의 특성도 고려합니다. 한편 OBE는 SSE의 가속도 1/2을 취하는 지진으로, 이 지진이 발생한 후에도 발전소의 모든 시설물이 완전히 제 기능을 발휘하여 발전소를 안전하게 운전할 수 있게 하는 기준이 되는 최대 지진입니다. SSE를 결정하기 위해서는 부지로부터 보통 320km(200마일) 안에서 일어난 역사적 지진 기록과 부지의 지질학적 특성을 고려하는데, 다음과 같은 과정을 거쳐 결정해야 합니다. 또한 200마일 이내에서 일어난 모든 지진의 규모와 진도를 지도상에서 표시합니다. 여기에서 설계기준 지진(OBE)을 결정하는데 가장 좋은 방법은 다음과 같습니다. ① 부지에서 활단층이나 진원까지의 거리②가장 큰 지진이나 에너지를 방출하는 지진③지진의 진동 시간④부지 지하 지층의 물리적인 성질 ⑤강진계에 잡힌 최대 수평 가속도 및 지반 탁월 주기 자료 등으로 이루어집니다. 부지로부터 200마일 안에 있는 단층과 지진구의 관련성을 찾아 단층이 지진 가능성 활동성 단층 인지 아닌지를 조사합니다. 여기에서 구한 최대 잠재 지진(SSE)을 가지고 설계 지진 응답 스펙트럼을 구하는 것은 각 구조물의 동역학적 해석에 응용하는데 매우 귀중 하기 때문에 최대 잠재 지진과 설계 지진 응답 스펙트럼은 원자력 발전소 건설에 있어서 가장 중요한 진동 역학의 요소가 되고 있습니다. <일본의 지진 규정> 기대할 수 있는 지진의 규모 및 진원 거리로부터 지진동의 감쇠 관계를 조사합니다. 부지 아래의 각 층의 지질학적 조건을 가지고 조사하여야 합니다. 지진의 추정, 통계학적 분석에서 지표나 혹은 기반암에 기대되는 최대 가속도나 최대 속도를 고려해야 합니다. 지질학적 혹은 지구 물리학적으로 부지와 유사한 지역에서 일어난 역사 지진이나 계기 지진에 의한 추리로써 결정합니다. 부지나 부지 부근에서 발생하는 지진의 파괴 정도를 정합니다. 설계 지진은 어떤 부지에서 일어날 수 있는 최대 지진으로 내진 설계에 있어서 제일 먼저 선정할 기초 자료이며, 설계 지진 가속도에 보통 1.5배를 곱한 것을 최대 지진, 혹은 안전 여유 조사 지진이라고 부르며 AS클래스에 적용됩니다. 그리고 설계지진은 위와 같은 방법에 의해서 결정됩니다. 그리고 최대 지진 혹은 안전 여유 조사 지진은 인간이 이성적으로 부지에서 느낄 수 있는 최대의 잠재 지진동으로 보통 설계 지진 가속의 1.5배를 사용하고, 원자력 발전소의 매우 중요한 부분 내의 가속도는 수평 지진 운동 가속도의 1/2에서 2/3을 취하고 있습니다.
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