KR20230031392A - 원자력 발전소의 비상전원 축전지 면진시스템 - Google Patents

원자력 발전소의 비상전원 축전지 면진시스템 Download PDF

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KR20230031392A
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Abstract

본 발명은 축전지 면진시스템에 관한 것으로, 축전지가 배치되는 베이스 매트의 하부에 연결되는 상판과 하판 간에 연결되며 배치되고 지면으로부터 상기 베이스 매트로 전달되는 Z축 방향 진동을 완화하는 제1 면진부, 상기 상판의 하부에 연결되고 상기 베이스 매트의 진동에 대해 공진응답하여 상기 베이스 매트의 Z축 방향 진동을 감쇠하는 제2 면진부 및, 상기 하판과 베이스판을 연결하며 배치되고 상기 하판의 X축 및 Y축 방향 진동을 완화하는 제3 면진부를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 지진 발생시 원자력 발전소에 배치되는 축전지를 다방향 진동 및 충격으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.

Description

원자력 발전소의 비상전원 축전지 면진시스템{SEISMIC ISOLATION SYSTEM FOR EMERGENCY POWER STORAGE OF NUCLEAR POWER PLANTS}
본 발명은 축전지 면진시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력 발전소에 배치되는 비상전원용 축전지에 대한 면진시스템에 관한 것이다.
원자력 발전소는 원자로에서 연료인 원자의 핵분열에 의해 만들어진 열에너지로부터 전기를 생산하는 발전소이다. 이러한 원자력 발전소는 다른 발전소에 비해 매우 위험하므로 안전하게 운영되어야한다.
특히, 원자력 발전소는 장기 교류전원 상실사고(extended loss of AC power)와 연관된 발전소 정전사고(station breakout)가 발생되거나, 최종열 제거원 상실사고(loss of ultimate heat sink)와 연관된 기기 냉각수 완전 상실사고(total loss of component cooling water)가 발생할 경우, 안전한 정지냉각 상태로 유지시킬 필요가 있다.
따라서, 원자력 발전소는 이러한 정지냉각 상태로 유지시키기 위해 대체열 제거원을 확보할 필요가 있고, 예를 들어 발전소 안전 상태를 감시하는 필수계측기기 및 필수 부하에 전원을 공급하는 축전지가 구비되어야 한다. 이때, 축전지는 안전등급 축전지로써, 성능 및 건전성 확보를 위해 보조 건물이나 별도의 룸(room)으로 마련된 축전지실 내에 설치되어 있어야 한다.
한편, 일반적으로 원자력 발전소에 배치된 원자로는 지진 발생으로 인한 사고를 방지하기 위해 면진설계가 되어 있다. 그런데 축전지실에 배치된 축전지에는 별도로 면진설계가 되어 있지 않은 경우가 많다. 이 경우 지진 발생시 축전지들이 손상되어 원자로에 비상전원이 필요할 때, 제 기능을 하지 못하는 문제가 있다.
국내특허 등록번호 : 10-1318264
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원자력 발전소에 배치되는 비상전원용 축전지에 면진설계를 적용하여 지진 발생시 축전지를 보호할 수 있는 축전지 면진시스템을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 축전지 면진시스템에 관한 것으로, 축전지가 배치되는 베이스 매트; 상기 베이스 매트의 하부에 연결되는 상판;과 지면에 배치되는 하판; 상기 상판과 상기 하판 간에 연결되며 배치되고, 지면으로부터 상기 베이스 매트로 전달되는 Z축 방향 진동을 완화하는 제1 면진부; 및 상기 상판의 하부에 연결되고, 상기 베이스 매트의 진동에 대해 공진응답하여 상기 베이스 매트의 Z축 방향 진동을 감쇠하는 제2 면진부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 면진부는, 상기 상판과 상기 하판 간의 가장자리를 따라 소정 간격을 두고 복수개가 배치되고, 상기 상판과 상기 하판를 연결하며 상기 하판에서 상기 상판으로 전달되는 진동을 완화하는 제1 댐퍼; 및 상기 복수의 제1 댐퍼들 중 적어도 서로 인접하는 한 쌍의 제1 댐퍼들 사이에는 배치되고, 상기 상판과 상기 하판을 연결하며 상기 하판에서 상기 상판으로 전달되는 진동을 완화하는 제2 댐퍼;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 댐퍼는, 상기 베이스 매트에 배치되는 축전지의 배열방향(X축 방향)에서, 상기 복수의 제1 댐퍼들 중 적어도 서로 인접하는 한 쌍의 제1 댐퍼들 사이에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 댐퍼는, 상기 하판에 고정되는 제1 하우징; 상기 제1 하우징에 신축 가능하게 결합되고, 상기 상판의 하단에 연결되는 제1 로드; 상기 제1 하우징 및 상기 제1 로드의 외측 둘레에 배치되고, 진동을 완충하는 댐퍼스프링; 상기 하판에서 상기 댐퍼스프링의 외측 둘레에 배치되며 상기 댐퍼스프링의 하부 위치를 고정하는 하부가드판; 및 상기 상판에서 상기 댐퍼스프링의 외측 둘레에 배치되며 상기 댐퍼스프링의 상부 위치를 고정하는 상부가드판;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 댐퍼는, 상기 하판에 고정되는 제2 하우징; 및 상기 제2 하우징에 신축 가능하게 결합되고, 상기 상판의 하단과 로드판으로 연결되는 제2 로드;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 면진부는, 상기 상판의 하단에 연결되는 브라켓유닛; 상기 브라켓유닛에 배치되고, 상기 베이스 매트에 하중을 부가하며 상기 베이스 매트의 진동에 대해 공진응답하여 상기 베이스 매트의 Z축 방향 진동을 감쇠하는 동조질량 감쇠유닛; 및 상기 브라켓유닛과 상기 동조질량 감쇠유닛 간에 연계되며, 상기 동조질량 감쇠유닛의 Z축 방향 움직임을 가이드하는 가이드부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 브라켓유닛은, 상기 동조질량 감소유닛 및 상기 가이드부가 배치되는 브라켓판; 및 상기 브라켓판과 상기 상판을 연결하는 브라켓빔;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 동조질량 감쇠유닛은, 상기 브라켓판에 배치된 고정돌기에 삽입되며 배치되는 감쇠스프링; 상기 감쇠스프링의 상부에 연결되며 배치되는 메인 동조블록; 및 상기 메인 동조블록의 상단에 탈착되는 서브 동조블록;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가이드부는, 상기 메인 동조블록의 측부에 Z축 방향으로 배치되는 가이드라인; 상기 브라켓판에 배치되는 지지브라켓; 상기 지지브라켓에 고정되고, 상기 가이드라인에 연결되며 상기 가이드라인이 Z축 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드블록; 및 상기 지지브라켓의 상부에 고정되고, 상기 메인 동조블록의 측부를 지지하며, 상기 메인 동조블록의 측 방향(Y축 방향) 움직임을 제한하는 리미트블록;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 하판과 지면 사이에는 베이스판;이 배치되고, 상기 하판과 상기 베이스판을 연결하며 배치되고, 상기 하판의 X축 및 Y축 방향 진동을 완화하는 제3 면진부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제3 면진부는, 상기 하판과 상기 베이스판을 서로 연결하며 배치되는 레일부재; 및 상기 레일부재와 상기 하판 또는 상기 레일부재와 상기 베이스판을 연결하며 배치되고, 지면으로부터 상기 베이스판을 거쳐 상기 하판으로 전달되는 X축 및 Y축 방향 진동을 완화하는 레일스프링;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 레일부재는, 상기 베이스판의 상단면에 X축 방향으로 배치되는 제1 리니어가이드; 상기 하판의 하단면에 Y축 방향으로 배치되는 제2 리니어가이드; 상기 제1 리니어가이드에 연결되는 제1 레일블록; 및 상기 제1 레일블록에 결합되고, 상기 제2 리니어가이드에 연결되는 제2 레일블록;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 레일스프링은, 상기 제1 레일블록과 상기 베이스판에 연결되는 제1 스프링; 및 상기 제1 레일블록과 상기 하판에 연결되는 제2 스프링;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 스프링은 Y축 방향으로 배치되고, 상기 제2 스프링은 X축 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 축전지실의 벽면에 배치된 와이어홀더에 결합되고, 축전지와 전기적으로 연결되는 와이어부재; 및 상기 베이스 매트의 상부에 결합되고 상기 와이어부재를 지지하는 지지프레임;을 더 포함하고, 상기 와이어부재는 상기 와이어홀더와 상기 지지프레임 간에 곡선을 형성하며 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 지진 발생시 원자력 발전소에 배치되는 축전지를 다방향 진동 및 충격으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.
이는 궁극적으로 원자로에 이상이 발생하였을 때 비상전원을 안정적으로 공급할 수 있어, 원자력 발전소의 관리 및 운용능력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명인 축전지 면진시스템을 나타낸 상측 사시도.
도 2는 본 발명인 축전지 면진시스템을 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명인 축전지 면진시스템을 나타낸 하측 사시도.
도 4는 본 발명인 축전지 면진시스템을 나타낸 전면도.
도 5는 본 발명에서 면진부재를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에서 면진부재를 Y축 방향에서 바라본 측면도.
도 7은 본 발명에서 면진부재를 X축 방향에서 바라본 측면도.
도 8은 본 발명에서 면진부재를 구성하는 제1,2 면진부에 대한 구조도.
도 9는 본 발명에서 면진부재를 구성하는 제3 면진부에 대한 구조도.
도 10은 본 발명에서 제2 면진부를 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명에서 제2 면진부를 나타낸 평면도.
도 12는 본 발명에서 제2 면진부를 X축 방향에서 바라본 측면도.
도 13은 본 발명에서 제2 면진부를 Y축 방향에서 바라본 측면도.
도 14는 본 발명인 와이어부재 및 지지프레임을 포함하는 축전지 면진시스템을 나타낸 측면도.
도 15는 원자력발전소에 마련된 축전지실의 일 공간형태에 대응되게 복수의 축전지 면진시스템을 연결하여 배치한 상태를 나타낸 도면.
도 16은 원자력발전소에 마련된 축전지실의 다른 공간형태에 대응되게 복수의 축전지 면진시스템을 연결하여 배치한 상태를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들면, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. 이하에서 설명하는 복수의 실시예들은 서로 상충되지 않는 한 중복하여 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 축전지 면진시스템(100)의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명인 축전지 면진시스템(100)은 베이스 매트(610), 상판(210), 하판(220), 베이스판(230) 및 면진부재(200)를 포함할 수 있다.
상기 베이스 매트(610)는 사각 판 형태일 수 있으며, 상기 베이스 매트(610)의 상부에는 축전지 랙(650)이 배치될 수 있다. 상기 축전지 랙(650)은 복수의 빔들이 서로 결합되며, 그 내부에 복수의 축전지(B)들을 수용할 수 있다.
상기 상판(210)은 사각 판 형태일 수 있으며, 상기 베이스 매트(610)의 하부에 용접 또는 볼트체결 등으로 연결될 수 있다.
상기 하판(220)은 사각 판 형태일 수 있으며, 상기 상판(210)과 동일 또는 유사한 크기일 수 있다. 만약 상기 베이스판(230) 및 상기 면진부재(200)를 구성하는 제3 면진부(500)가 제공되지 않는 경우 상기 하판(220)은 지면에 배치될 수 있다.
다만 상기 베이스판(230)이 제공되어 상기 베이스판(230)이 지면에 배치되는 경우, 상기 하판(220)은 상기 베이스판(230)의 상부에 배치될 수 있으며, 상기 하판(220)과 상기 베이스판(230) 사이에 상기 제3 면진부(500)가 배치될 수 있다.
상기 베이스판(230)은 사각 판 형태일 수 있으며, 상기 상판(210) 및 상기 하판(220)과 동일 또는 유사한 크기일 수 있다. 상기 제3 면진부(500)가 제공되는 경우, 상기 베이스판(230)이 지면에 안착될 수 있다. 여기서 지면(G ; 도 14 참고)은 축전지실의 바닥면을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 5 내지 도 9를 참고하면, 상기 면진부재(200)는 지면으로부터 상기 베이스 매트(610)로 전달되는 진동을 완화하여 충격으로부터 축전지(B)들을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 면진부재(200)는 제1 면진부(300), 제2 면진부(400) 및 제3 면진부(500)를 포함할 수 있다.
상기 제1 면진부(300)는 상기 상판(210)과 상기 하판(220) 간에 연결되며 배치되고, 지면으로부터 상기 베이스 매트(610)로 전달되는 상하방향(Z축 방향) 진동을 완화할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 제1 면진부(300)는 제1 댐퍼(310) 및 제2 댐퍼(320)를 포함할 수 있다.
상기 제1 댐퍼(310)는 상기 상판(210)과 상기 하판(220) 간의 가장자리를 따라 소정 간격을 두고 복수개가 배치되고, 상기 상판(210)과 상기 하판(220)을 연결하며 상기 하판(220)에서 상기 상판(210)으로 전달되는 진동을 완화할 수 있다.
이러한 상기 제1 댐퍼(310)는 제1 하우징(311), 제1 로드(312), 댐퍼스프링(316), 하부가드판(314) 및 상부가드판(313)을 포함할 수 있다.
상기 제1 하우징(311)은 상기 하판(220)에 고정될 수 있으며, 상기 제1 로드(312)는 상기 제1 하우징(311)에 유압에 의해 신축 가능하게 결합되고, 상기 상판(210)의 하단에 연결되며, 상기 상판(210)을 지지할 수 있다. 상기 제1 댐퍼(310)는 유압방식으로 상기 제1 로드(312)를 상하방향(Z축 방향)으로 이동시킬 수 있다.
상기 댐퍼스프링(316)은 상기 제1 하우징(311) 및 상기 제1 로드(312)의 외측 둘레에 배치되고, 상기 상판(210)과 상기 하판(220) 간에 전달되는 진동을 완충할 수 있다. 상기 댐퍼스프링(316)은 탄성력을 이용하여 상기 상판(210)과 상기 하판(220) 간에 전달되는 진동을 흡수하게 된다.
상기 하부가드판(314)은 원통 형상일 수 있으며, 상기 하판(220)에서 상기 댐퍼스프링(316)의 외측 둘레에 배치되며 상기 댐퍼스프링(316)의 하부 위치를 고정할 수 있다.
상기 상부가드판(313)은 원통 형상일 수 있으며, 상기 상판(210)에서 상기 댐퍼스프링(316)의 외측 둘레에 배치되며 상기 댐퍼스프링(316)의 상부 위치를 고정할 수 있다.
상기 하부가드판(314)과 상기 상부가드판(313)이 상하부에서 상기 댐퍼스프링(316)의 신축 위치를 고정함에 따라 상기 댐퍼스프링(316)의 탄성력은 상하방향(Z축 방향)으로 집중되어 인가될 수 있으며, 이에 따라 진동 완충력은 높아질 수 있다.
상기 제2 댐퍼(320)는 상기 복수의 제1 댐퍼(310)들 중 적어도 서로 인접하는 한 쌍의 제1 댐퍼(310)들 사이에는 배치되고, 상기 상판(210)과 상기 하판(220)을 연결하며 상기 하판(220)에서 상기 상판(210)으로 전달되는 진동을 완화할 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에서 상기 제2 댐퍼(320)는, 상기 베이스 매트(610)에 배치되는 축전지(B)의 배열방향(X축 방향)에서, 상기 복수의 제1 댐퍼(310)들 중 적어도 서로 인접하는 한 쌍의 제1 댐퍼(310)들 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 베이스 매트(610)는 X축 방향으로 연장된 직사각 판 형태일 수 있으며, 이에 따라 복수의 축전지(B)들은 X축 방향으로 길게 나열되며 배치될 수 있다. 이 경우 지진에 의한 진동이 발생하면, 상기 베이스 매트(610)의 길이방향, 즉 X축 방향으로 횡파 형태의 진동이 발생할 수 있다.
이때 상기 제2 댐퍼(320)가 상기 베이스 매트(610)에 배치되는 축전지(B)의 배열방향(X축 방향)에서, 상기 복수의 제1 댐퍼(310)들 중 적어도 서로 인접하는 한 쌍의 제1 댐퍼(310)들 사이에 배치됨에 따라 이러한 횡파 형태의 진동을 추가적으로 완화할 수 있다.
다른 실시예로, 만약 상기 베이스 매트(610)가 Y축 방향으로 연장된 직사각 판 형태인 경우, 상기 제2 댐퍼(320)는 가변적으로 상기 베이스 매트(610)에 배치되는 축전지(B)의 배열방향(Y축 방향)에서, 상기 복수의 제1 댐퍼(310)들 중 적어도 서로 인접하는 한 쌍의 제1 댐퍼(310)들 사이에 배치되며, 진동을 추가적으로 완화할 수 있다.
이러한 상기 제2 댐퍼(320)는 제2 하우징(321), 제2 로드(322) 및 로드판(325)을 포함할 수 있다.
상기 제2 하우징(321)은 상기 하판(220)에 고정될 수 있으며, 상기 제2 로드(322)는 상기 제2 하우징(321)에 유압에 의해 신축 가능하게 결합되고, 상기 상판(210)의 하단과 원판 형태의 로드판(325)으로 연결되며, 상기 상판(210)을 지지할 수 있다. 여기서 상기 로드판(325)은 상기 상판(210)의 하단에 용접 또는 볼트체결 등으로 연결될 수 있다. 상기 제2 댐퍼(320)는 유압방식으로 상기 제2 로드(322)를 상하방향(Z축 방향)으로 이동시킬 수 있다.
즉, 상기 제1 면진부(300)는 유압 방식의 제1,2 댐퍼 및 댐퍼스프링(316)의 탄성력을 이용하여 상하방향 진동에 대한 면진을 함으로써, 축전지(B)를 보호하게 된다.
다음으로, 상기 제2 면진부(400)는 상기 상판(210)의 하부에 연결되고, 상기 베이스 매트(610)의 진동에 대해 공진응답하여 상기 베이스 매트(610)의 상하방향(Z축 방향) 진동을 감쇠하는 기능을 수행할 수 있다.
도 10 내지 도 13을 참고하면, 본 발명의 실시예에서 상기 제2 면진부(400)는 브라켓유닛(410), 동조질량 감쇠유닛(420) 및 가이드부(470)를 포함할 수 있다.
상기 브라켓유닛(410)은 상기 상판(210)의 하단에 연결될 수 있으며, 브라켓판(412) 및 브라켓빔(411)을 포함할 수 있다. 상기 브라켓판(412)은 사각 판 형태일 수 있으며, 상기 동조질량 감소유닛 및 상기 가이드부(470)가 배치될 수 있다. 상기 브라켓빔(411)은 상기 브라켓판(412)에 용접 또는 볼트체결 등으로 연결되는 수직빔(411b)과, 수직빔(411b)을 지지하며 수직빔(411b)의 변형을 제한하는 지지빔(411c) 및 상기 상판(210)의 하단에 용접 또는 볼트체결 등으로 연결되는 수평빔(411a)을 포함할 수 있다. 이러한 상기 브라켓빔(411)은 ㄷ 자 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 동조질량 감쇠유닛(420)은 상기 브라켓판(412)에 배치되고, 상기 베이스 매트(610)에 하중을 부가하며 상기 베이스 매트(610)의 진동에 대해 공진응답하여 상기 베이스 매트(610)의 상하방향(Z축 방향) 진동을 감쇠할 수 있다.
이러한 상기 동조질량 감쇠유닛(420)은 감쇠스프링(460), 메인 동조블록(430) 및 서브 동조블록(440)을 포함할 수 있다.
상기 감쇠스프링(460)은 상기 브라켓판(412)에 배치된 고정돌기(465)에 삽입되며 배치될 수 있다. 상기 감쇠스프링(460)은 상기 브라켓판(412)의 상단에 복수개가 배치될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 4개가 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 메인 동조블록(430)은 상기 감쇠스프링(460)의 상부에 연결되며 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 메인 동조블록(430)은 일정한 무게를 가진 직육면체 형태의 질량체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
지진에 의한 상하방향(Z축 방향) 진동이 상기 베이스 매트(610)에 전달되면, 상기 베이스 매트(610)는 특정한 고유 주파수로 상하방향(Z축 방향) 진동을 하게 된다.
이때 상기 메인 동조블록(430) 및 상기 감쇠스프링(460)이 상기 베이스 매트(610)의 상하방향(Z축 방향) 진동 주파수를 상쇄하는 공진 주파수로 진동을 하게 된다. 이는 상기 메인 동조블록(430)이 상기 베이스 매트(610)의 진동에 대해 공진응답하여 상기 베이스 매트(610)의 상하방향(Z축 방향) 진동을 감쇠하는 것이다.
상기 서브 동조블록(440)은 상기 메인 동조블록(430)의 상단에 볼트체결 방식으로 탈착될 수 있다. 이는 상기 베이스 매트(610) 및 상기 축전지 랙(650)에 수용되는 축전지(B)들의 무게 또는 고유 주파수에 따라 달라질 수 있다.
즉 상기 베이스 매트(610) 및 상기 축전지 랙(650)에 수용되는 축전지(B)들의 무게가 달라지면, 그에 따라 진동에 대한 고유 주파수가 변경될 수 있으며, 이 경우 상기 서브 동조블록(440)을 추가하거나 또는 제거함으로써, 상기 베이스 매트(610) 및 상기 축전지 랙(650)에 수용되는 축전지(B)들의 진동에 대한 고유 주파수에 대응하는 공진 주파수를 설정할 수 있는 것이다.
상기 가이드부(470)는 상기 브라켓유닛(410)과 상기 동조질량 감쇠유닛(420) 간에 연계되며, 상기 동조질량 감쇠유닛(420)의 상하방향(Z축 방향) 움직임을 가이드할 수 있다.
이러한 상기 가이드부(470)는 가이드라인(471), 지지브라켓(475), 가이드블록(473) 및 리미트블록(476)을 포함할 수 있다.
상기 가이드라인(471)은 상기 메인 동조블록(430)의 측부에 상하방향(Z축 방향)으로 배치될 수 있다. 상기 가이드라인(471)은 리니어가이드의 레일 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지지브라켓(475)은 상기 브라켓판(412)에 용접 또는 볼트체결 등으로 고정될 수 있다. 상기 지지브라켓(475)의 양측에는 삼각 판 형태의 보조판(475a)이 배치될 수 있으며, 상기 보조판(475a)은 상기 리미트블록(476)의 양측면을 지지할 수 있다.
상기 가이드블록(473)은 상기 지지브라켓(475)에 고정되고, 상기 가이드라인(471)에 연결되며 상기 가이드라인(471)이 상하방향(Z축 방향)으로 이동하도록 가이드할 수 잇다.
즉, 상기 가이드블록(473)의 위치가 고정된 상태에서 상기 가이드라인(471)이 상기 가이드블록(473)에 대해 상대운동하며 상하방향 진동을 하게 된다.
상기 리미트블록(476)은 상기 지지브라켓(475)의 상부에 고정되고, 상기 메인 동조블록(430)의 측부를 지지하며, 상기 메인 동조블록(430)의 측 방향(Y축 방향) 움직임을 제한할 수 있다.
상기 지지브라켓(475)이 상기 메인 동조블록(430)의 양측에 배치되어 있음에 따라 상기 리미트블록(476)은 상기 메인 동조블록(430)의 측 방향(Y축 방향) 움직임을 제한하여 상기 메인 동조블록(430)이 상하방향으로만 움직일 수 있도록 한다.
이는 상기 메인 동조블록(430) 및 상기 감쇠스프링(460)의 공진응답 성능을 높일 수 있다.
즉, 상기 제2 면진부(400)는 베이스 매트(610) 및 축전지(B)들의 진동 고유 주파수를 상쇄하는 공진 주파수로 진동하게 되는 동조질량체를 결합하여 면진함으로써, 축전지(B)들을 보호하게 된다.
다음으로, 상기 제3 면진부(500)는 상기 하판(220)과 상기 베이스판(230)을 연결하며 배치되고, 상기 하판(220)의 수평방향(X, Y축 방향) 진동을 완화할 수 있다.
도 9을 참고하면, 본 발명의 실시예에서 상기 제3 면진부(500)는 레일부재(520) 및 레일스프링(530)을 포함할 수 있다.
상기 레일부재(520)는 상기 하판(220)과 상기 베이스판(230)을 서로 연결하며 배치될 수 있다. 이러한 상기 레일부재(520)는 제1 리니어가이드(521), 제2 리니어가이드(525), 제1 레일블록(523) 및 제2 레일블록(527)을 포함할 수 있다.
상기 제1 리니어가이드(521)는 상기 베이스판(230)의 상단면에 X축 방향으로 배치될 수 있으며, 상기 제2 리니어가이드(525)는 상기 하판(220)의 하단면에 Y축 방향으로 배치될 수 있다.
상기 제1 레일블록(523)은 상기 제1 리니어가이드(521)에 연결되고, 상기 제1 리니어가이드(521)를 따라 X축 방향으로 이동할 수 있다. 상기 제2 레일블록(527)은 상기 제1 레일블록(523)에 결합될 수 있으며, 상기 제2 리니어가이드(525)에 연결되고, 상기 제2 리니어가이드(525)를 따라 Y축 방향으로 이동할 수 있다.
그리고 상기 레일스프링(530)은 상기 레일부재(520)와 상기 하판(220) 또는 상기 레일부재(520)와 상기 베이스판(230)을 연결하며 배치되고, 지면으로부터 상기 베이스판(230)을 거쳐 상기 하판(220)으로 전달되는 X축 및 Y축 방향 진동을 완화할 수 있다. 이러한 상기 레일스프링(530)은 제1 스프링(531) 및 제2 스프링(536)을 포함할 수 있다.
상기 제1 스프링(531)은 상기 제1 레일블록(523)과 상기 베이스판(230)에 제공된 체결피스(531a)에 연결될 수 있다. 이때 상기 제1 스프링(531)은 Y축 방향으로 배치될 수 있다.
상기 제2 스프링(536)은 상기 제1 레일블록(523)과 상기 하판(220)에 제공된 체결피스(536a)에 연결될 수 있다. 이때 상기 제2 스프링(536)은 X축 방향으로 배치될 수 있다.
지면에서 발생된 X축 방향 진동에 대해 상기 제1 레일블록(523)이 상기 제1 리니어가이드(521)를 따라 이동하며 상쇄하게 되고, 상기 제2 스프링(536)이 복원력에 의해 상기 제1 레일블록(523)을 처음 위치로 원복하게 된다.
지면에서 발생된 Y축 방향 진동에 대해 상기 제2 레일블록(527)이 상기 제2 리니어가이드(525)를 따라 이동하며 상기 베이스판(230)에서 상기 하판(220)으로 전달되는 것을 상쇄하게 된다. 그리고 상기 제1 스프링(531)이 복원력에 의해 상기 제2 레일블록(527)을 처음 위치로 원복하게 된다.
즉, 상기 제3 면진부(500)는 제1,2 리니어가이드를 따라 이동하는 제1,2 레일블록의 움직임과 제1,2 스프링에 의한 복원력이 일체로 작용하며 X축 및 Y축 방향 진동이 혼합된 수평방향 진동에 대해 면진하게 된다.
한편, 도 14를 참고하면, 본 발명인 축전지 면진시스템(100)은 와이어부재(660) 및 지지프레임(670)을 더 포함할 수 있다.
상기 와이어부재(660)는 축전지(B)와 전기적으로 연결되며 축전지(B)를 충전하거나 또는 비상전원을 원자로에 공급할 수 있다. 상기 와이어부재(660)는 축전지실의 벽면(W)에 마련된 와이어홀더(P1,P2)에 의해 결합되며 지지될 수 있다.
상기 지지프레임(670)은 ㄷ 형태의 빔일 수 있으며, 상기 베이스 매트(610)의 양측부에 용접 또는 볼트체결 등으로 결합될 수 있다. 상기 지지프레임(670)에는 홀더빔(671)가 형성되고, 홀더빔(671)에는 와이어가드(672)가 연결될 수 있다. 와이어가드(672)는 곡선 형태일 수 있으며, 이는 와이어부재(660)가 부드럽게 곡선을 형성하며 하방향으로 굽어지도록 하기 위함이다.
상기 와이어가드(672)에서 굽어진 와이어부재(660)는 하방향으로 배치되며 축전기단자(B1)에 연결될 수 있다.
여기서, 상기 와이어부재(660)는 상기 와이어홀더(P1,P2)와 상기 지지프레임(670) 간에 곡선을 형성하며 연결될 수 있다. 도 14를 참고하면, 상기 와이어부재(660)가 곡선을 형성하며 연결된 상태를 확인할 수 있는데, 이는 상기 면진부재(200)가 상기 베이스 매트(610) 및 축전지(B)들을 면진할 때, 상기 와이어부재(660)가 면진을 방해하거나 간섭하는 것을 방지하기 위함이다.
만약, 상기 와이어부재(660)가 곡선 형태로 늘어져 있지 않고, 팽팽하게 상기 와이어홀더(P1,P2)와 상기 와이어가드(672) 간에 연결되어 있다면, 진동 발생시 상기 와이어부재(660)가 신축될 수 없어 상기 면진부재(200)의 면진 작용을 방해하거나 간섭하게 된다.
즉, 상기 와이어부재(660)가 곡선을 형성하며 늘어져 연결되어 있음에 따라, 상기 베이스 매트(610) 및 축전지(B)들이 X, Y, Z 축 방향으로 진동하더라도, 상기 와이어부재(660)의 곡선 형태로 늘어져 있는 부위가 신축되며 상기 면진부재(200)의 진동 흡수를 방해하거나 간섭하지 않게 된다. 또한 상기 와이어부재(660)와 축전지(B)의 터미널 단자(B1) 간에 연결 부위(H)에서 지진에 의한 진동 및 충격이 발생하더라도 납땜이 손상되는 문제를 방지할 수 있다.
한편, 도 15 및 도 16을 참고하면, 본 발명인 축전지 면진시스템(100)은 축전지실의 다양한 크기 및 형상에 맞게 다양한 형태로 결합하여 배치할 수 있다.
예컨대, 원자력 발전소에 마련된 축전지실들 중 상대적으로 작은 크기를 가지는 room A/B 와 상대적으로 큰 크기를 가지는 room C/D 로 구성되어 있다고 가정하면, room A/B 의 공간 크기에 대응하여 도 15에 도시된 것과 같이, 축전지 면진시스템(100)을 3열로 결합하여 배치할 수 있다.
또는 room C/D 의 공간 크기에 대응하여 도 16에 도시된 것과 같이, 축전지 면진시스템(100)을 6열로 결합하여 배치할 수 있다.
그 밖에 다른 축전지실의 크기 및 형상에 맞게 결합하여 배치할 수 있다.
본 발명의 실시예는 상술한 구조를 통해, 지진 발생시 원자력 발전소에 배치되는 축전지를 다방향 진동 및 충격으로부터 효과적으로 보호할 수 있으며, 이를 통해 궁극적으로 원자로에 이상이 발생하였을 때 비상전원을 안정적으로 공급할 수 있어, 원자력 발전소의 관리 및 운용능력을 높일 수 있게 된다.
이상의 사항은 축전지 면진시스템의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
100:축전지 면진시스템 200:면진부재
210:상판 220:하판
230:베이스판
300:제1 면진부 310:제1 댐퍼
311:제1 하우징 312:제1 로드
313:상부가드판 314:하부가드판
316:댐퍼스프링 320:제2 댐퍼
321:제2 하우징 322:제2 로드
325:로드판
400:제2 면진부 410:브라켓유닛
411:브라켓빔 412:브라켓판
420:동조질량 감쇠유닛 430:메인 동조블록
440:서브 동조블록 460:감쇠스프링
465:고정돌기 470:가이드부
471:가이드라인 473:가이드블록
475:지지브라켓 476:리미트블록
500;제3 면진부 520:레일부재
521:제1 리니어가이드 523:제1 레일블록
525:제2 리니어가이드 527:제2 레일블록
530:레일스프링 531:제1 스프링
536:제2 스프링
610:베이스 매트 650:축전지 랙
660:와이어부재 670:지지프레임
B:축전지 W:벽
G:지면

Claims (15)

  1. 축전지가 배치되는 베이스 매트;
    상기 베이스 매트의 하부에 연결되는 상판;과 지면에 배치되는 하판;
    상기 상판과 상기 하판 간에 연결되며 배치되고, 지면으로부터 상기 베이스 매트로 전달되는 Z축 방향 진동을 완화하는 제1 면진부; 및
    상기 상판의 하부에 연결되고, 상기 베이스 매트 및 축전지의 진동 주파수에 대해 공진응답하여 상기 베이스 매트의 Z축 방향 진동을 감쇠하는 제2 면진부;
    를 포함하는 축전지 면진시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 면진부는,
    상기 상판과 상기 하판 간의 가장자리를 따라 소정 간격을 두고 복수개가 배치되고, 상기 상판과 상기 하판를 연결하며 상기 하판에서 상기 상판으로 전달되는 진동을 완화하는 제1 댐퍼; 및
    상기 복수의 제1 댐퍼들 중 적어도 서로 인접하는 한 쌍의 제1 댐퍼들 사이에는 배치되고, 상기 상판과 상기 하판을 연결하며 상기 하판에서 상기 상판으로 전달되는 진동을 완화하는 제2 댐퍼;
    를 포함하는 축전지 면진시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 댐퍼는, 상기 베이스 매트에 배치되는 축전지의 배열방향(X축 방향)에서, 상기 복수의 제1 댐퍼들 중 적어도 서로 인접하는 한 쌍의 제1 댐퍼들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 축전지 면진시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 댐퍼는,
    상기 하판에 고정되는 제1 하우징;
    상기 제1 하우징에 신축 가능하게 결합되고, 상기 상판의 하단에 연결되는 제1 로드;
    상기 제1 하우징 및 상기 제1 로드의 외측 둘레에 배치되고, 진동을 완충하는 댐퍼스프링;
    상기 하판에서 상기 댐퍼스프링의 외측 둘레에 배치되며 상기 댐퍼스프링의 하부 위치를 고정하는 하부가드판; 및
    상기 상판에서 상기 댐퍼스프링의 외측 둘레에 배치되며 상기 댐퍼스프링의 상부 위치를 고정하는 상부가드판;
    을 포함하는 축전지 면진시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 댐퍼는,
    상기 하판에 고정되는 제2 하우징; 및
    상기 제2 하우징에 신축 가능하게 결합되고, 상기 상판의 하단과 로드판으로 연결되는 제2 로드;
    를 포함하는 축전지 면진시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 면진부는,
    상기 상판의 하단에 연결되는 브라켓유닛;
    상기 브라켓유닛에 배치되고, 상기 베이스 매트 및 축전지의 진동 주파수에 대해 공진응답하여 상기 베이스 매트의 Z축 방향 진동을 감쇠하는 동조질량 감쇠유닛; 및
    상기 브라켓유닛과 상기 동조질량 감쇠유닛 간에 연계되며, 상기 동조질량 감쇠유닛의 Z축 방향 움직임을 가이드하는 가이드부;
    를 포함하는 축전지 면진시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 브라켓유닛은,
    상기 동조질량 감소유닛 및 상기 가이드부가 배치되는 브라켓판; 및
    상기 브라켓판과 상기 상판을 연결하는 브라켓빔;
    을 포함하는 축전지 면진시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 동조질량 감쇠유닛은,
    상기 브라켓판에 배치된 고정돌기에 삽입되며 배치되는 감쇠스프링;
    상기 감쇠스프링의 상부에 연결되며 배치되는 메인 동조블록; 및
    상기 메인 동조블록의 상단에 탈착되는 서브 동조블록;
    을 포함하는 축전지 면진시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 메인 동조블록의 측부에 Z축 방향으로 배치되는 가이드라인;
    상기 브라켓판에 배치되는 지지브라켓;
    상기 지지브라켓에 고정되고, 상기 가이드라인에 연결되며 상기 가이드라인이 Z축 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드블록; 및
    상기 지지브라켓의 상부에 고정되고, 상기 메인 동조블록의 측부를 지지하며, 상기 메인 동조블록의 측 방향(Y축 방향) 움직임을 제한하는 리미트블록;
    를 포함하는 축전지 면진시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하판과 지면 사이에는 베이스판;이 배치되고,
    상기 하판과 상기 베이스판을 연결하며 배치되고, 상기 하판의 X축 및 Y축 방향 진동을 완화하는 제3 면진부;를 더 포함하는 축전지 면진시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 면진부는,
    상기 하판과 상기 베이스판을 서로 연결하며 배치되는 레일부재; 및
    상기 레일부재와 상기 하판 또는 상기 레일부재와 상기 베이스판을 연결하며 배치되고, 지면으로부터 상기 베이스판을 거쳐 상기 하판으로 전달되는 X축 및 Y축 방향 진동을 완화하는 레일스프링;
    을 포함하는 축전지 면진시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레일부재는,
    상기 베이스판의 상단면에 X축 방향으로 배치되는 제1 리니어가이드;
    상기 하판의 하단면에 Y축 방향으로 배치되는 제2 리니어가이드;
    상기 제1 리니어가이드에 연결되는 제1 레일블록; 및
    상기 제1 레일블록에 결합되고, 상기 제2 리니어가이드에 연결되는 제2 레일블록;
    을 포함하는 축전지 면진시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 레일스프링은,
    상기 제1 레일블록과 상기 베이스판에 연결되는 제1 스프링; 및
    상기 제1 레일블록과 상기 하판에 연결되는 제2 스프링;
    을 포함하는 축전지 면진시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 스프링은 Y축 방향으로 배치되고,
    상기 제2 스프링은 X축 방향으로 배치되는 축전지 면진시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    축전지실의 벽면에 배치된 와이어홀더에 결합되고, 축전지와 전기적으로 연결되는 와이어부재; 및
    상기 베이스 매트의 상부에 결합되고 상기 와이어부재를 지지하는 지지프레임;을 더 포함하고,
    상기 와이어부재는 상기 와이어홀더와 상기 지지프레임 간에 곡선을 형성하며 연결되는 것을 특징으로 하는 축전지 면진시스템.

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