원자력발전소에 설치되는 크레인의 내진설계 방안 및 절차

원자력발전소에 설치되는 Overhead Crane & Gantry Crane(이하 Crane)의

내진설계는 지진 발생 시 Crane의 안전성과 기능유지를 보장하기 위해 매우

중요하므로 국내 및 국제 기준과 표준을 준수하며 내진설계를 진행해야 함.

다음은 Crane의 내진설계 방안 및 절차에 대한 개요를 기술함.

 

1. 내진설계 관련 기준 및 표준과 요구사항

 

1) 내진설계 관련 기준 및 표준

① 국내

* 원자력 시설의 내진설계 기준(KAERI)

(한국원자력연구원 : KAERI : Korea Atomic Energy Research Institute)

* 전력산업기술기준(KEPIC)

(대한전기협회(KEA) : KEPIC : Korea Electric Power Industry Code)

* 건축구조기준(KBC)

(국토교통부, 대한건축학회 : KBC : Korean Building Code)

 

② 국제

* ASME NOG-1 (ASME : American Society of Mechanical Engineers)

* IEEE 344 (IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers)

* NRC RG 1.29 (NRC : Nuclear Regulatory Commission)

* IAEA Safety Standard (IAEA : International Atomic Energy Agency)

 

2) 설계 지진수준 결정

“안전정지지진 (SSE, Safe Shutdown Earthquake)"과 ”운전기준지진 (OBA,

Operating Basis Earthquake)"의 크기 정의

 

3) 기능 요구사항 식별

지진 후 크레인의 구조적 안정성 및 주요기능 (예, 하중이동, 제어기능, 등) 유지

여부

 

2. 내진설계 방안

 

1) 동적해석

① 유한요소해석 (FEM)을 활용하여 구조적 거동 분석

② 지진하중을 모사한 시간이력해석 (Time History Analysis) 또는 응답스펙트럼

    해석 수행

 

 

2) 감쇠 및 진동저감 설계

① 크레인 구조물의 감쇠효과를 고려한 설계

② 진동흡수장치 (댐퍼) 및 진동격리장치 적용

 

3) 재료 및 구조 설계

① 높은 연성과 강도를 가진 재료를 채택

② 용접, 볼트 연결부 등 주요 결합부의 설계 강화

 

4) 기초 및 지지 구조물

① 지진하중을 효과적으로 전달할 수 있는 강력한 기초설계

② 크레인 설치면의 안정성을 위한 기반 보강

 

3. 내진설계 절차

 

1) 초기설계

① 크레인의 기본설계 도면 작성

② 초기설계 단계에서 내진 요구사항 반영

 

2) 지진하중 분석

① 설계 지진 조건하에서 크레인 및 관련 구조물에 작용하는 하중 분석

② 하중조합 (Dead Load, Live Load, Seismic Load, etc.) 적용

 

3) 구조검토 및 검증

① 동적해석을 통해 설계모델의 안전성 검토

② 설계기준을 충족하는지 확인

 

4) 시제품 제작 및 실험

① 내진성능실험 (Shake Table Test)을 통해 설계의 적합성 확인

② 비파괴검사 (NDT) 및 하중시험 수행

 

5) 최종설계 수정 및 인증

① 실험결과를 기반으로 설계 보완

② 규제기관 (KINS, etc)의 설계승인 획득

 

 

6) 시공 및 설치

① 내진설계에 따른 크레인 설치 및 정렬

② 시공 후 성능시험 수행

 

7) 운전 및 유지보수

① 정기적인 내진 성능 점검 및 유지보수

② 필요한 경우 개선조치 시행

 

4. 추가 고려사항

 

1) 내진 모니터링 시스템

지진 발생 시 실시간으로 크레인의 상태를 감시할 수 있는 시스템 도입

2) 비상계획 수립

비상상황 발생 시 크레인의 안전한 정지 및 복구절차 마련

3) 교육 및 훈련

운전원과 유지보수 인력의 내진대응 역량 강화