KR102241476B1

KR102241476B1 - 취약도 수준 평가를 위한 진동대 시험 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR102241476B1
Application number: KR1020190129410A
Authority: KR
Inventors: 임승현; 최인길
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-04-16

Abstract

본 발명은 취약도 수준 평가를 위한 진동대 시험 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 진동대 시험 장치는 연동되는 진동대에 설치된 평가 대상 기기 또는 구조물에 대한 지진 취약도 곡선을 포함하는 기기 정보를 수집하는 수집부, 기기 또는 구조물에 대응하여 미리 정의된 응답스펙트럼 형상에 기초한 지진동을 생성하는 생성부, 지진동의 지진 강도를 결정하고, 기기 또는 구조물의 한계 성능에 도달할 때까지 지진 강도를 증가시켜 진동대에 입력하는 제어부 그리고 기기 또는 구조물의 한계 성능을 확인하면, 기기 또는 구조물에 대한 취약도 수준을 평가하여 제공하는 평가부를 포함한다.

Description

취약도 수준 평가를 위한 진동대 시험 장치 및 그 방법{SHAKING TABLE TEST APPARATUS FOR EVALUATING FRAGILITY LEVELS AND METHOD THEREOF}

취약도 수준 평가를 위한 진동대 시험 장치 및 그 방법이 제공된다.

원자력발전소의 구조물 및 기기의 지진안전성은 일반 시설보다도 정확하고 높은 주의가 요구된다. 특히 원자력발전소에서 기기의 손상으로 발전소 전체의 안전성을 위협하는 경우, 직접적인 재산, 인명 피해뿐 아니라 방사능 유출에 의한 간접적인 피해가 크기 때문에 더욱 주의를 기울여야 한다.

이에 원자력발전소 내부에 설치되는 안전에 필수적인 기기의 경우, 설계 지진에 대하여 구조적 성능 및 기능적 성능이 손상됨 없이 제 기능을 발휘할 수 있도록 정기적인 내진검증을 수행하여 내진검증을 통과한 기기만을 이용하여 운영하고 있다.

이때, 원자력발전소 내진설계에는 미국 Nuclear Regulatory Commission(NRC)에서 제시하고 있는 표준응답스펙트럼을 사용되고 있다. 이는 미국 중동부 지방에서 위치한 원자력발전소 부지에서의 부지 고유 지진동 평가 결과에서 나타난 지진동 특성을 반영된 것이다.

그러나, 국내의 경주 또는 포항에서의 지진으로부터 관측된 지진동에서 고진동수 지진동 특성이 확임됨에 따라 미국에서의 지진동 특성과 매우 다른 지진동 특성을 가지고 있음이 밝혀졌다.

또한, 기존에는 특별한 기준이 없이 작은 지진 수준에서 큰 지진 수준으로 단계적으로 지진의 수준을 임의적으로 상향시켜가며 시험을 수행하여 초기의 실험으로 인한 손상이 누적되어 기기 자체의 한계 수준을 정확하게 평가하기 곤란함이 있다.

따라서, 국내 지진동 특성을 반영하나 응답스펙트럼 형상을 정의하여 효율적이면서 정확한 기기의 한계 성능 및 취약도 수준을 평가할 수 있는 기술이 요구된다.

관련 선행문헌으로 한국등록특허 1,750,901호는 " 내진 시험을 위한 시험 파형의 생성 방법 및 이를 위한 시험 파형 생성 장치 "을 개시한다.

한국등록특허 1,750,901

본 발명의 한 실시예는 기기의 한계 성능 시험을 효율적으로 수행하기 위해 정의한 응답스펙트럼 형상을 이용하는 취약도 수준 평가를 위한 진동대 시험 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 진동대 시험 장치는 연동되는 진동대에 설치된 평가 대상 기기 또는 구조물에 대한 지진 취약도 곡선을 포함하는 기기 정보를 수집하는 수집부, 기기 또는 구조물에 대응하여 미리 정의된 응답스펙트럼 형상에 기초한 지진동을 생성하는 생성부, 지진동의 지진 강도를 결정하고, 기기 또는 구조물의 한계 성능에 도달할 때까지 지진 강도를 증가시켜 진동대에 입력하는 제어부 그리고 기기 또는 구조물의 한계 성능을 확인하면, 기기 또는 구조물에 대한 취약도 수준을 평가하여 제공하는 평가부를 포함한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 진동대 시험 장치의 취약도 수준 평가 방법은 연동되는 진동대에 설치된 기기 또는 구조물에 대한 하나 이상의 정보를 수집하는 단계, 정보에 기초하여 정의된 응답스펙트럼 형상에 맞는 지진동을 생성하고 지진강도를 설정하는 단계, 진동대에 설정된 지진강도를 전달하는 단계, 기기 또는 구조물의 한계 성능에 도달할 때까지 진동대에 상기 지진강도를 높여 전달하는 단계, 그리고 기기 또는 구조물의 한계 성능이 해당되면, 기기 또는 구조물의 지진 취약도를 평가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 국내 지진동 특성을 반영한 응답스펙트럼 형상을 정의하여 통일된 응답스펙트럼 형상에 따른 기기의 한계성능 시험을 수행할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 기기의 한계 성능을 직접 시험을 통해 확인하여 불확실성을 최소화하고 효율적이면서 정확하게 기기의 한계성능 및 취약도 수준을 평가할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 진동대 시험 장치를 포함하는 네트워크를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 진동대 시험 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 진동대 시험 장치의 취약도 수준 평가하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 응답스펙트럼 형상을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 제2 응답스펙트럼 형상을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 5개의 포인트에 기초한 결정 응답스펙트럼의 형상을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 충전기의 주파수에 따른 스펙트럼 가속도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 충전기의 한계 성능 시험을 통한 지진 취약도를 나타낸 그래프이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 진동대 시험 장치를 포함하는 네트워크를 나타낸 예시도이다.

진동대 시험 장치(200)는 진동대(300) 그리고 사용자 단말(400)과 네트워크로 연결되어 있으며, 서로 데이터를 송수신한다.

여기서 네트워크는 유선 통신 네트워크, 근거리 또는 원거리 무선 통신 네트워크, 이들이 혼합된 네트워크 등 데이터를 전달하는 모든 형태의 통신 네트워크를 포함할 수 있다.

진동대 시험 장치(200)는 국내 지진동 특성을 반영한 응답스펙트럼 형상을 정의하고, 정의된 응답스펙트럼 형상에 대응하는 지진동을 생성한다. 그리고 진동대 시험 장치(200)는 생성한 지진동의 지진 강도를 결정하여 진동대(300)에 입력한다. 여기서, 진동대 시험 장치(200)는 평가 대상으로 선정된 기기(100) 또는 구조물 의 종류, 형태, 지진 취약도 곡선 등을 포함하는 기기 또는 구조물의 정보를 수집하고, 수집한 기기 또는 구조물의 정보에 대응하여 지진 강도를 결정할 수 있다.

이처럼 진동대 시험 장치(200)는 진동대(300)에 의한 기기(100) 또는 구조물의 건전성 실험을 통해 도출된 결과를 수신하면, 최종 기기(100) 또는 구조물에 대한 취약도 수준 평가를 수행한다.

기기(100) 또는 구조물은 평가 대상으로 선정된 기기, 기구, 장치, 구조물 등을 나타내며, 원자력발전소의 구조물 등을 포함한다. 다시 말해 기기(100) 또는 구조물은 구조물(원자력발전소) 내부 또는 외부에 설치되어 있는 기기 또는 구조물을 의미한다.

다만, 이하에서는 평가 대상이 되는 구조물 위에 설치된 기기 또는 구조물에 대해서 기기(100)로 통칭하여 설명한다.

진동대(300)는 설치된 평가대상 기기(100)에 대응하여 입력된 지진동 및 지진 강도에 기초하여 진동을 제공하는 실험을 수행한다.

예를 들어, 진동대(300)는 평가 대상 기기(100)를 설치하기 위한 일정한 크기의 플레이트를 구비하고, 플레이트에 수직 또는 수평 방향으로 진동을 제공하기 위한 가이드 레일 또는 구동부 또는 탄성부 등을 포함한다. 그리고 진동대(300)는 입력된 진동 변위, 진동 속도 그리고 진동 가속도 기반의 신호등에 기초하여 진동을 제공할 때, 장착된 하나 이상의 센서, 카메라 등을 통해 입력된 신호에 맞게 진동을 제공하는 지 확인할 수 있다.

그리고 진동대(300)는 진동을 제공하면서 설치된 평가대상 기기(100)에 대한 상태 정보를 확인할 수 있다. 여기서, 상태 정보는 기능, 외관의 형태, 구조 등에 대한 이상 현상을 나타낸다.

예를 들어, 평가대상 기기(100)의 구동 상태를 점검하여 지진상태에서의 기능 성능을 확인할 수 있다.

그리고 사용자 단말(400)은 진동대 시험 장치(200)와 연동되는 관리자 또는 관계자 단말을 나타낸다. 예를 들어, 사용자 단말(400)은 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer), PDA(personal digital assistant), 휴대폰, 스마트 기기, 태블릿(tablet) 등이 있다.

사용자 단말(400)은 진동대 시험 장치(200)에 연동되어 사용자 인터페이스로 구현될 수 있다.

예를 들어, 사용자 단말(400)은 취약도 수준 평가 대상인 기기(100)에 대한 정보를 입력받거나, 진동대(300)의 구동 또는 지진강도를 제어하는 등의 입력정보를 사용자로부터 입력받으면 진동대 시험 장치(200)에 전달할 수 있다. 또한, 사용자 단말(400)은 진동대 시험 장치(200)에서 분석하고 평가하는 취약도 수준 평가에 대한 정보를 화면에 도시하거나 연동되는 데이터베이스(미도시함)에 별도로 저장할 수 있다.

한편, 도 1에는 진동대 시험 장치(200), 진동대(300) 그리고 사용자 단말(400)로 각각 설명하였지만 반드시 개별적으로 구현되는 것은 아니며, 진동대 시험 장치(200)에 진동대(300) 또는 사용자 단말(400)이 결합되거나 내부에 장착되어 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 진동대 시험 장치의 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 진동대 시험 장치(200)는 수집부(210), 생성부(220), 제어부(230) 그리고 평가부(240)를 포함한다.

수집부(210)는 평가 대상으로 선정된 기기(100)에 대한 종류, 형태, 기기(100)의 지진 취약도 곡선 등을 포함하는 기기정보를 수집한다.

수집부(210)는 연동되는 사용자 단말(400) 또는 연동되는 인터페이스를 통해 기기정보를 입력받거나, 기기에 대한 고유 ID 또는 코드를 입력받으면, 데이터베이스를 통해 관련 정보를 수집할 수 있다.

생성부(220)는 미리 정의된 응답스펙트럼 형상에 대응하는 지진동을 생성한다. 그리고 생성부(220)는 생성한 지진동에 대해 지진강도를 결정한다.

이때, 생성부(220)는 수집한 기기정보에서 지진 취약도 곡선에 기초하여 선정할 수 있다.

제어부(230)는 기기(100)에 대한 지진동 및 지진 강도를 연동되는 진동대(300)에 입력하며, 기기(100)의 한계 성능에 도달할 때까지 지진 강도를 높여 진동대(300)에 입력한다.

그리고 평가부(240)는 기기(100)의 한계 성능에 도달하면, 기기(100)의 건전성 실험 데이터를 기반으로 기기(100)의 취약도 수준을 평가한다.

한편, 진동대 시험 장치(200)은 각각 서버, 단말, 또는 이들이 결합된 형태일 수 있다.

단말은 각각 메모리(memory), 프로세서(processor)를 구비함으로써 연산 처리 능력을 갖춘 장치를 통칭하는 것이다. 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer), PDA(personal digital assistant), 휴대폰, 스마트 기기, 태블릿(tablet) 등이 있다.

서버는 복수개의 모듈(module)이 저장되어 있는 메모리, 그리고 메모리에 연결되어 있고 복수개의 모듈에 반응하며, 단말에 제공하는 서비스 정보 또는 서비스 정보를 제어하는 액션(action) 정보를 처리하는 프로세서, 통신 수단, 그리고 UI(user interface) 표시 수단을 포함할 수 있다.

메모리는 정보를 저장하는 장치로, 고속 랜덤 액세스 메모리(high-speed random access memory, 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 기타 비휘발성 고체 상태 메모리 장치(non-volatile solid-state memory device) 등의 비휘발성 메모리 등 다양한 종류의 메모리를 포함할 수 있다.

통신 수단은 단말과 서비스 정보 또는 액션 정보를 실시간으로 송수신한다.

UI 표시 수단은 시스템의 서비스 정보 또는 액션 정보를 실시간으로 출력한다. UI 표시 수단은 UI를 직접적 또는 간접적으로 출력하거나 표시하는 독립된 장치일 수도 있으며, 또는 장치의 일부분일 수도 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 6을 이용하여 진동대 시험 장치(200)의 진동대에 설치된 기기의 한계 성능까지의 실험을 통해 취약도 수준을 평가하는 과정을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 진동대 시험 장치의 취약도 수준 평가하는 과정을 나타낸 순서도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 진동대 시험 장치(200)는 진동대(300)에 설치된 기기(100)에 대한 정보를 수집한다(S310).

평가 대상의 기기(100)에 대한 종류, 기능, 무게, 크기, 제조사 등 기기(100)와 관련된 정보를 수집할 수 있으며, 기존의 기기(100)에 대한 지진 취약도 곡선 등을 수집할 수 있다.

이때, 진동대 시험 장치(200)는 사용자 인터페이스(예를 들어, 사용자 단말(400))을 통해 입력된 정보를 수집하거나, 별도로 저장된 데이터베이스(미도시함)에서 기기(100)에 대응하는 정보를 수집할 수 있다.

진동대 시험 장치(200)는 정의된 응답스펙트럼 형상에 맞는 지진동 생성하고 지진 강도를 설정한다(S320).

여기서, 정의된 응답스펙트럼 형상은 국내 원자력발전소에 대응하는 위치에서 지진동 특성을 반영한 응답스펙트럼 형상을 의미한다.

보다 자세하게는 도 4내지 도 6을 이용하여 정의된 응답스펙트럼 형상에 대해 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 응답스펙트럼 형상을 나타낸 그래프이고 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 제2 응답스펙트럼 형상을 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 5개의 포인트에 기초한 결정 응답스펙트럼의 형상을 나타낸 그래프이다.

일반적으로 원자력발전소의 확률론적 지진 안전성 평가 수행 시 구조물, 시스템 및 기기(SSCs: Structures, Systems & Components)의 지진 취약도 곡선을 필요로 한다. 이때SSCs의 지진 취약도 곡선은 SSCs의 위치에서의 국내 지진동 특성이 반영된 지진 응답스펙트럼을 바탕으로 계산이 되어야 한다.

그러므로, 진동대 시험 장치(200)는 원자력 발전소의 하나 이상의 건물에 대한 지진응답해석을 수행하고, 원자력 발전소의 위치에 설치된 SSCs에 대해 국내 지진동의 특성이 반영된 지진 응답스펙트럼 형상을 정의한다.

이때, SSCs의 지진 응답스펙트럼은 SSCs의 설치 위치에 따라 다르게 측정되기 때문에, 등재해도 응답스펙트럼을 입력으로 하는 원자력 발전소의 하나 이상 건물에서 도출된 층응답스펙트럼을 중첩한 후, 정규화하여 입력 응답스펙트럼 형상을 정의한다.

이때, 진동대 시험 장치(200)는 중첩된 층응답스펙트럼에서　ZPA(Zero Period Acceleration, 영 주기 가속도)를 1g로 정규화할 수 있다.

도 4의 (a)는 수평방향의 입력지진 조건에서 정규화된 층응답스펙트럼을 나타낸 그래프이고 (b)는 수직방향의 입력지진 조건에서 정규화된 층응답스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

그리고 도 5의 (a)는 수평방향의 입력지진 조건에서 정규화된 층응답스펙트럼을 나타낸 그래프이고 (b)는 수직방향의 입력지진 조건에서 정규화된 층응답스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 진동대 시험 장치(200)는 도 4와 도 5에 도시한 정규화된 층응답스펙트럼을 바탕으로 한계 성능 평가를 위한 입력 지진 응답스펙트럼의 형상을 도출할 수 있다.

상세하게는 진동대 시험 장치(200)는 도 4 및 도 5에서 도시한 정규화된 층응답스펙트럼의 형상의 특징을 추출하여 n개의 포인트를 가지는 위한 입력 지진 응답스펙트럼의 형상을 도출할 수 있다.

여기서, n개의 포인트는 응답스펙트럼의 기울기 값이 크게 변화하는 지점을 나타내며, A, B, C, D, E, F로 표시된 5개의 포인트를 의미하지만, 반드시 한정하는 것은 아니다.

이에 도 6은 기기(100)의 한계성능 평가를 위한 입력 지진 응답스펙트럼의 형상으로 도 4 및 도 5에서 도시한 정규화된 층응답스펙트럼을 바탕으로 도출된다.

그리고 해당 n개의 포인트를 가지는 층응답스펙트럼의 형상을 기초하여 도 4와 도 5에 정의한 제1 응답스펙트럼(Suggested RS(A))과 제2 응답스펙트럼(Suggested RS(B))이 도출된다.

상세하게는 진동대 시험 장치(200)는 입력지진의 방향 조건에 따른 정규화된 층응답스펙트럼을 대부분 포괄하는 형상인 제1 응답스펙트럼(Suggested RS(A))을 도출한다.

그리고 진동대 시험 장치(200)는 입력지진의 방향 조건에 따른 정규화된 층응답스펙트럼의 평균(Mean RS from normalized FRS)을 산출한다. 그리고 도 진동대 시험 장치(200)는 포괄하는 형상인 제2 응답스펙트럼(Suggested RS(B))을 도출한다.

도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 동일한 정규화된 층응답스펙트럼에 대해서 제1 응답스펙트럼은 보수적으로 결정되었으며, 제2 응답스펙트럼은 제1 응답스펙트럼보다는 상대적으로 비보수적으로 결정된다.

다시 말해, 진동대 시험 장치(200)는 평가 기준의 보수성, 정밀성, 긴밀성 등의 조건에 따라 한계 성능 평가에 활용 가능한 응답스펙트럼을 제1 응답스펙트럼 또는 제2 응답스펙트럼 중에서 하나를 선택할 수 있다.

제1 응답스펙트럼 또는 제2 응답스펙트럼은 고진동수가 강한 국내지진동 특성을 반영하였으며, 다양한 위치에 설치된 구조물 및 기기에 활용이 가능하다.

이처럼 진동대 시험 장치(200)는 5개의 포인트(상이한 가속도 값을 가지는 지점)를 가지는 층응답스펙트럼 형상에 기초하여 제1 응답스펙트럼(Suggested RS(A))을 다음 표 1과 같이 나타낼 수 있다.

[표 1]

그리고 진동대 시험 장치(200)는 5개의 포인트(상이한 가속도 값을 가지는 지점)를 가지는 층응답스펙트럼 형상에 기초하여 제2 응답스펙트럼(Suggested RS(B))을 다음 표 2와 같이 나타낼 수 있다.

[표 2]

이와 같이, 진동대 시험 장치(200)는 국내 지진동 특성을 포함하며 n개의 포인트를 가지는 제1 응답스펙트럼(Suggested RS(A))과 제2 응답스펙트럼(Suggested RS(B))으로 입력 지진 응답스펙트럼의 형상을 정의할 수 있다.

그러면, 진동대 시험 장치(200)는 정의된 응답스펙트럼 형상에 맞는 지진동 생성하며, 해당 기기(100)의 지진취약도 곡선에 기초하여 지진 강도를 설정할 수 있다.

여기서 지진 강도는 응답스펙트럼 형상에서　ZPA(Zero Period Acceleration, 영 주기 가속도)를 의미한다.

예를 들어, 진동대 시험 장치(200)는 응답스펙트럼 형상을 활용하여 다음 표 3과 같이, 정의된 응답 스펙트럼 형상에서 특정기기의 지진 강도를 결정할 수 있다.

[표 3]

표 3은 기기(100)에 대한 안전정지지진(SSE, Safe Shutdown Earthquake), 고신뢰도 저파손 확률값(HCLPF, High Confidence of Low Probability of Failure) 그리고 지진 취약 정도에 따른 분석 값(최대지반가속도(PGA: Peak Ground Acceleration)와 영주기 가속도(ZPA))들을 나타낸다.

진동대 시험 장치(200)는 기기(100)의 한계 상태에 대한 진동대 시험을 수행하기 위해 응답 스펙트럼 형상을 이용한 ZPA 수준에서 지진 강도를 결정해야 한다.

이처럼 진동대 시험 장치(200)는 정의된 응답스펙트럼 형상과, 지진 강도를 이용하여 한계 성능 평가에 적용하기 위한 응답스펙트럼을 결정할 수 있다.

다음으로 진동대 시험 장치(200)는 진동대(300)로 결정된 지진 강도를 전달한다(S330).

진동대(300)는 입력받은 지진 강도에 기초하여 설치된 기기(100)에 진동을 제공함으로써, 기기(100)의 건전성 시험을 수행한다.

그러면, 진동대 시험 장치(200)는 전달되는 지진강도에 대응하여 기기(100)의 한계 성능에 도달하였는지 확인한다(S340). 여기서, 기기(100)의 한계 성능은 구조적 또는 기능적 고장, 오류, 이상현상 등을 의미하지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.

예를 들어, 진동대 시험 장치(200)는 진동대(300)로부터 평가대상 기기(100)에 대한 구조적 또는 기능에 대한 상태 정보를 통해 한계 성능을 확인할 수 있다.

이때, 진동대 시험 장치(200)는 기기(100)가 한계 성능에 도달하지 않은 경우, 지진 강도를 증가(S350)하여 S330 단계로 회귀한다.

이처럼 진동대 시험 장치(200)는 응답스펙트럼 형상을 기준으로 영주기 가속도 레벨을 증가시키며 S330 단계로 회귀하여 기기(100)에 대한 한계 성능 시험을 수행할 수 있다.

한편, 진동대 시험 장치(200)는 입력되는 지진 강도에 대응하여 기기(100) 한계 성능에 해당한다고 판단되면, 해당 기기(100)의 취약도 평가를 수행한다(S360).

진동대 시험 장치(200)는 해당 기기(100)에 제공하는 진동 시험 결과를 토대로 지진 취약도 평가에 대한 분석을 수행할 수 있다.

한편, 진동대 시험 장치(200)는 평가 대상 기기(100)의 건전성 시험 결과를 분석하여 지진 취약도 평가를 수행할 때, 평가 대상 기기(100)뿐 아니라 통신 또는 구조적으로 연동되어 구동되는 다른 기기(미도시함)과의 연결 구조, 연결기능, 네트워크, 연결 라인, 기기 간에 미치는 영향을 고려하여 평가할 수 있다.

이하에서는 도 7 및 도 8을 이용하여 진동대 시험 장치(200)를 통해 충전기에 대한 한계 성능 시험을 통해 지진 취약도 평가를 수행하는 과정을 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 충전기의 주파수에 따른 스펙트럼 가속도를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 충전기의 한계 성능 시험을 통한 지진 취약도를 나타낸 그래프이다.

도 7에는 기기(100)가 설치되는 위치에서의 요구 응답 스펙트럼(Require Response Spectrum, RRS), 시험 응답 스펙트럼(Test Response Spectrum, TRS) 그리고 TRS값을 RRS로 나눈 그래프를 도시한다.

여기서, 요구 응답 스펙트럼(RRS)은 기기(100)가 반드시 가지고 있어야 할 성능을 의미하기 때문에 시험 응답 스펙트럼(TRS)는 요구 응답 스펙트럼(RRS)과 같거나 더 높은 수준의 스펙트럼을 가진다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 기기(100)의 시험 응답 스펙트럼(RRS)보다 높은 수준으로 시험 응답 스펙트럼(TRS)이 위치하는 것을 알 수 있다. 이때, 도 7의 TRS/RRS는 시험 응답 스펙트럼(TRS)을 요구 응답 스펙트럼(RRS)으로 나눈 값으로, 이는 주파수별 비율을 나타낸다.

그리고 TRS/RRS 값은 기기(100)의 취약도 곡선을 도출할 때 활용될 수 있다.

한편 도 8에 도시한 바와 같이 진동대 시험 장치(200)를 통해 한계 성능 시험을 수행한 후 , 분석된 최대지반가속도 (PGA: Peak Ground Acceleration)에 따른 한계 성능을 나타낸 그래프를 확인할 수 있다.

도 8은 기기(100)의 지진 취약도 곡선을 나타내며, X축은 지진 강도 그리고 Y축은 손상확률을 나타낸다. 이처럼 취약도 곡선은 보통 로그 정규 분포를 따르며, 지진 강도가 강해짐에 따라 손상 확률이 증가하는 것을 확인할 수 있다.

이처럼, 진동대 시험 장치(200)는 실제 실험 결과를 토대로 해당 기기(100)의 한계 성능을 확인함으로써, 보다 효율적이면서 정확하게 평가할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 여기서 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드가 포함된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 기기 200: 진동대 시험 장치
210: 수집부 220: 생성부
230: 제어부 240: 평가부
300: 진동대 400: 사용자 단말

Claims

연동되는 진동대에 설치된 평가 대상 기기 또는 구조물에 대한 지진 취약도 곡선을 포함하는 기기 정보를 수집하는 수집부,
상기 기기 또는 구조물에 대응하여 미리 정의된 응답스펙트럼 형상에 기초한 지진동을 생성하는 생성부,
상기 지진동의 지진 강도를 결정하고, 상기 기기 또는 구조물의 한계 성능에 도달할 때까지 상기 지진 강도를 증가시켜 상기 진동대에 입력하는 제어부 그리고
상기 기기 또는 구조물의 한계 성능을 확인하면, 상기 기기 또는 구조물에 대한 취약도 수준을 평가하여 제공하는 평가부
를 포함하고,
상기 미리 정의된 응답스펙트럼 형상은,
국내 부지의 지진 재해도 분석을 수행하여 도출된 층응답스펙트럼에 대해 정규화하고, 정규화된 층응답 스펙트럼에서 기울기 값이 변하는 n개의 포인트 지점을 가지는 진동대 시험 장치.
제1항에서,
상기 미리 정의된 응답스펙트럼 형상은,
국내 지진동 특성이 반영된 등재해도 스펙트럼을 입력으로 하여 복수의 지점에서 도출된 층응답스펙트럼들을 중첩한 후, 중첩된 층응답스펙트럼을 정규화하는 진동대 시험 장치.
제2항에서,
상기 미리 정의된 응답스펙트럼 형상은,
정규화된 층응답스펙트럼의 전체를 포괄하는 제1 응답스펙트럼 형상과 상기 정규화된 층응답스펙트럼의 평균을 포괄하는 제2 응답스펙트럼 형상을 포함하는 진동대 시험 장치.
제3항에서,
상기 제어부는,
평가 대상 기기 또는 구조물에 대한 지진 취약도 곡선에 기초하여 상기 지진 강도를 설정하는 진동대 시험 장치.
제4항에서,
상기 제어부는,
제1 응답스펙트럼 또는 제2 응답스펙트럼 중에서 선택된 하나의 응답스펙트럼 형상과 상기 지진 강도를 이용하여 한계 성능을 확인하기 위한 응답스펙트럼을 결정하는 진동대 시험 장치.
제1항에서,
상기 제어부는,
상기 진동대로부터 수신한 상기 기기 또는 구조물의 기능 또는 구조적 구동 정보를 수신하여 상기 기기 또는 구조물의 한계 성능을 판단하는 진동대 시험 장치.
연동되는 진동대에 설치된 기기 또는 구조물에 대한 하나 이상의 정보를 수집하는 단계,
상기 정보에 기초하여 정의된 응답스펙트럼 형상에 맞는 지진동을 생성하고 지진강도를 설정하는 단계,
상기 진동대에 설정된 지진강도를 전달하는 단계,
상기 기기 또는 구조물의 한계 성능에 도달할 때까지 상기 진동대에 상기 지진강도를 높여 전달하는 단계, 그리고
상기 기기 또는 구조물의 한계 성능이 해당되면, 상기 기기 또는 구조물의 지진 취약도를 평가하는 단계
를 포함하고,
상기 정의된 응답스펙트럼 형상은,
국내 부지의 지진 재해도 분석을 수행하여 도출된 층응답스펙트럼에 대해 정규화하고, 정규화된 층응답스펙트럼에서 기울기 값이 변하는 n개의 포인트 지점을 가지는 진동대 시험 장치의 취약도 수준 평가 방법.
제7항에서,
상기 진동대에 기기 또는 구조물를 설치하기 이전 시점에서, 국내 지진동 특성을 포함하는 상기 응답스펙트럼의 형상을 정의하는 단계를 더 포함하는 진동대 시험 장치의 취약도 수준 평가 방법.
제8항에서,
상기 응답스펙트럼의 형상을 정의하는 단계는,
상기 국내 지진동 특성이 반영된 등재해도 스펙트럼을 입력으로 하여 복수의 지점에서 도출된 층응답스펙트럼들을 중첩한 후, 중첩된 층응답스펙트럼을 정규화하는 진동대 시험 장치의 취약도 수준 평가 방법.
제9항에서,
상기 응답스펙트럼의 형상을 정의하는 단계는,
상기 n개의 포인트 지점을 갖는 정규화된 층응답스펙트럼의 전체를 포괄하는 제1 응답스펙트럼 형상과 상기 n개의 포인트 지점을 갖는 상기 정규화된 층응답스펙트럼의 평균을 포괄하는 제2 응답스펙트럼 형상을 정의하는 진동대 시험 장치의 취약도 수준 평가 방법.
제10항에서,
상기 지진강도를 설정하는 단계는
상기 제1 응답스펙트럼 형상, 그리고 상기 제2 응답스펙트럼 형상 중에서 선택된 응답스펙트럼 형상에 상기 기기 또는 구조물의 지진 취약도 곡선에 따른 지진강도를 설정하는 진동대 시험 장치의 취약도 수준 평가 방법.