진동대 실험을 통한 원전 전기 캐비닛 및 내부 박판의 면진 효과 분석
Analysis of the Seismic Isolation Effect of Nuclear Power Plant Electrical Cabinets and Internal Thin Plates using a Shaking Table Test
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초록
최근 국내 지진 피해 조사에 따르면, 비구조물은 구조물보다 최대 3배 이상의 피해를 입는 경우가 많으며, 이는 지진파의 고주파 성분 증폭과 밀접한 관련이 있다. 그러나 기존 연구는 주로 구조물의 응답에 집중해 왔으며, 비구조물이나 내부 장비의 동적 거동에 대한 실험적검증은 부족하였다. 본 연구에서는 4층 철골 캐비닛 모형에 박판을 부착하여 내부 전자 장비를 모사하고, 진동대 실험을 통해 면진 적용 여부에따른 응답 특성을 평가하였다. UHS 지진파를 다양한 배율로 입력하여 실험한 결과, 비면진 조건에서는 내부 부품의 가속도 응답이 외피 구조물보다 최대 4배까지 크게 나타나 기능 상실 가능성을 보여주었다. 반면 면진 조건에서는 모든 계측 지점에서 응답이 60∼90% 감소하였으며, FRF 및 FFT 분석에서도 공진 주파수 저하와 고주파 증폭 억제가 확인되었다. 따라서 면진 테이블은 구조물의 안정성 확보를 넘어, 원전 및 주요 기반 시설의 비구조물에 설치되는 장비의 기능적 신뢰성 유지에 중요한 역할 수행이 가능함을 실험적으로 입증하였다.
Abstract
Recent earthquake damage surveys in Korea indicate that nonstructural components often experience more than three times the damage of structural components, largely due to amplification of high-frequency seismic waves. Previous studies have focused mainly on structural responses, with limited experimental verification of nonstructural or internal equipment behavior. This study investigates the seismic response of a four-story steel cabinet model with thin plates simulating internal devices, tested on a shaking table with and without seismic isolation. Under non-isolated conditions, internal components showed acceleration responses up to four times greater than the exterior structure, suggesting potential functional failure. In contrast, seismic isolation reduced responses at all measurement points by 60–90%. FRF and FFT analyses confirmed a shift in resonant frequencies and suppression of high-frequency amplification. These findings experimentally demonstrate that seismic isolation tables can contribute not only to structural stability but also to the functional reliability of equipment installed in nonstructural components of nuclear power plants and other critical facilities.