원자로 격납건물의 3차원 구조해석시스템

김선훈,Kim, Sun-Hoon 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.2

본 논문에서는 원자로 격납건물의 3차원 해석을 수행할 수 있는 구조해석 시스템을 구축하여 제시하였다. 구조해석 시스템은 고성능 평판 및 쉘 유한요소를 요소 라이브러리로 추가하였고, 비부착식 텐던과 부착식 텐던의 거동을 정확하게 모사할 수 있는 모델링방법을 포함하고 있다. 이러한 기능을 프로그래밍하고 범용 구조해석프로그램 DIANA에 접목시켜 원자로 격납건물의 비선형해석은 물론이고 내압능력 평가가 가능하다. 본 논문에서 제안한 3차원 구조해석 시스템의 신뢰성을 확인하기 위해 중수로형 원자로 격납건물의 구조해석을 수행하여 다른 기관에서 수행한 축대칭 구조해석 결과와 비교분석하였다. Three-dimensional structural analysis system for nuclear containment building is presented in this paper. This system includes high-performance plate/shell elements as finite element library. It also adopts numerical modeling technique for unbonded tendon as well as bonded tendon in prestressed concrete structures. This system is constructed by connecting several in-house program to a commercial program DIANA, and then is capable of performing nonlinear analysis for ultimate pressure capacity of nuclear containment building. Finally, three-dimensional structural analysis of CANDU-type containment building is carried out in order to test the reliability of this system. These numerical results are compared with reference values, which obtained from axisymmetric structural analysis.

포화된 다공성매체에서 파동의 전파특성 II. 파라미터 연구

김선훈,김광진,Kim, Sun-Hoon,Kim, Kwang-Jin 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.2

본 연구의 I부에서 유도된 포화된 다공성매체의 파동 전파속도와 감쇠에 대한 이론해를 전산코드화 하였다. 본 논문에서는 작성된 전산코드를 사용하여 파동의 전파속도와 감쇠에 미치는 외력 주파수의 영향과 재료특성치의 변화의 영향을 파악하기 위한 파라미터연구를 수행하였다. 첫 번째 형태의 파동에 대한 압축성 파동 속도는 주파수-투수성 곱이 증가함에 따라 파동속도가 하한치로부터 상한치로 변이하는 영역에서는 주파수-투수성 곱의 함수로써 변화함을 보여주었다. 또한 파동의 전파속도 변화율이 가장 클 때 감쇠값이 최대가 됨을 알 수 있었다 두 번째 형태의 파동에서 파동의 전파속도는 주파수-투수성 곱이 작은 값을 가질 때 거의 0값을 나타내며, 주파수-투수성 곱이 큰 값을 가질 때 상한값을 나타냄을 알 수 있었다. The general theoretical solutions for the wavespeed and damping derived in Part 1 of this work, are incorporated into the computer code. In this paper the code is used in a parametric study of the influence of excitation frequency and variations in material properties on propagation velocity and damping. Compressional wave velocity for waves of the first kind is shown to vary as a function of the frequency-permeability product, with a zone where wavespeed transitions from a lower bound value to a higher bound value with increasing values of the product. Damping is seen to be a maximum where the rate of change in wavespeed is greatest. Waves of the second kind also show a transition in wavespeed from near zero at low values of the frequency-permeability product to an upper bound value at higher values of the product.

CANDU형 원자로 격납건물의 극한내압능력 평가에 관한 연구

김선훈,Kim, Sun-Hoon 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.3

원자로 격납건물은 원자력발전소에서 발생가능한 모든 비상사태에 대한 최후의 방벽 역할을 하고 있다. 따라서 사고발생시 원자로 격납건물의 극한능력을 판단하는 것은 매우 중요하다. 대표적인 고려사항 가운데 하나인 LOCA사고 발생시 CANDU형 원자로 격납건물의 극한능력을 파악하기 위해서는 구조적 안전성 평가를 위한 구조해석이 필요하다. CANDU형 원자로 격납건물은 돔과 원통형벽체로 구성된 프리스트레스 콘크리트 쉘 구조물로서 부착식 텐돈을 사용하고 있다. 본 논문에서는 극한내압능력의 평가를 위하여 3차원 구조해석시스템을 사용한 프리스트레스 콘크리트 격납건물의 비선형해석을 수행하였다. Nuclear containment building is the last barrier for being secure from any nuclear power plant accident. Therefore, it is very important to understand the ultimate capacity of nuclear containment building to loads associated with severe accidents. LOCA (loss of coolant accident) is considered as the basic accidental load and CANDU-type containment building is considered as a target structure in order to conduct the numerical analysis for the structural safety of a containment building. The CANDU-type containment building is a prestressed concrete shell structure which has the dome and the cylindrical wall and is reinforced with bonded tendons. In this paper, the evaluation of ultimate internal pressure capacity was carried out by nonlinear analysis of a prestressed concrete containment building using 3-dimensional structural analysis system.

시공단계별 영향을 고려한 터널 전력구의 유한요소해석

김선훈,Kim, Sun-Hoon 한국전산구조공학회 2013 한국전산구조공학회논문집 Vol.26 No.2

In this paper structural analysis of underground electrical power cable structures which is excavated below the surface of the earth in the downtown area is carried out considering the effect of construction sequence. There are many various life-line facilities below the surface of the earth in the downtown area. MPDAP was used for finite element analysis of underground electrical power cable structures. Three typical sections are simulated by finite element models. Unbalanced equilibrium problems may be occurred when conventional finite element procedures were used for simulation of tunnel excavation. Therefore equilibrium perturbation concept was applied to solve these problems. The effects of time-dependent deformations in advancing tunnel excavation are considered in the stages of construction sequences as using the load distribution factor. It is shown that values of maximum displacement of both soil and rock surrounding underground electrical power cable structures obtained by our numerical studies are less than allowable values. 본 논문에서는 도심지 지하에 터널 전력구를 건설하는 경우 시공단계별 영향을 고려한 구조해석을 수행하였다. 해석대상의 도심지 지하에는 여러 종류의 다양한 라이프라인 구조체가 설치되어 있다. 터널전력구의 구조해석에는 지반체의 유한요소해석 프로그램인 MPDAP을 사용하였다. 라이프라인 구조체와 터널 전력구 사이의 이격거리가 가장 작은 대표적인 3개의 단면에 대하여 구조해석을 수행하였다. 터널의 굴착단계별 유한요소해석에서 발생되는 평형불균형성 문제는 평형섭동개념을 적용하여 해결하였다. 또한 터널 굴착에 의한 시간의존 변형의 영향은 하중분담율을 사용하여 시공단계별로 고려하였다. 본 연구에서 검토한 3개의 대표단면에서는 터널 전력구 주변 지반체에서 발생하는 최대변위값은 허용변위값이내를 보여주었다.

포화된 다공성매체에서 파동의 전파특성 I. 이론해의 유도

김선훈,김광진,Kim, Sun-Hoon,Kim, Kwang-Jin 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.2

본 논문에서는 포화된 다공성매체에서 파동의 전파속도와 감쇠를 구할 수 있는 해석적 이론해를 유도하여 제시하였다. 이론해의 유도를 위하여 압축성의 고체입자와 간극수를 고려하는 완전 연계 Field모델을 사용하였다. 완전 포화된 다공성 매체의 해석을 위한 공학적인 접근방법이 채택되었으며, 균질 영역에서 1차원 파동의 전파를 위한 이론해가 유도되었다. 본 논문에서 유도한 이론해는 고체입자의 압축성, 간극수의 압축성, 다공성입자의 변형, 공간의 감쇠(Spatial damping) 등을 고려할 수 있어 매우 다양하게 사용될 수 있다. 또한 다양한 지반체에서 두 가지 종류의 파속(Wavespeed)과 감쇠계수를 계산하는데 이용 가능하다. 본 논문에서 제시한 이론해를 전산코드화하여 파동의 전파속도와 감쇠에 대한 파라미터연구를 수행한 결과는 본 연구의 II부에 제시할 예정이다. An analytical closed-form solution for wave propagation velocity and damping in saturated porous media is presented in this paper The fully coupled field model with compressible solid Brains and pore water were used to derive this solution. An engineering approach for the analysis of fully saturated porous media was adopted and closed-form solutions for one dimensional wave propagation in a homogeneous domain were derived. The solution is highly versatile in that it considers compression of the solid grains, compression of the pore water, deformation of the porous skeleton, and spatial damping and can be used to compute wavespeeds of first and second kind and damping coefficients in various geologic materials. This solution provides a means of analyzing the influence of material property variations on wavespeed and attenuation. In Part 2 of this work the theoretical solution is incorporated into the numerical code and the code is used in a parametric study on wave propagation velocity and damping.

사일로 구조형식 중저준위 방폐물 처분동굴의 유한요소 해석

김선훈,김광진,Kim, Sun-Hoon,Kim, Kwang-Jin 한국전산구조공학회 2021 한국전산구조공학회논문집 Vol.34 No.5

본 논문에서는 우리나라의 중저준위 방폐물 처분을 위한 사일로 형식 지하동굴의 유한요소해석을 수행하였다. 사일로의 벽체부분은 지름 25m의 원형구조이고, 높이는 35m이다. 사일로의 천장부분은 지름 30m의 돔 형식이고, 높이 17.4m의 규모이다. 사일로는 해수면으로부터 -80m에서 -130m에 위치하고 있다. 중저준위 방폐물 처분 1단계 시설로 6개의 사일로가 건설되어 운영되고 있으나, 본 연구에서는 1개의 사일로에 대해서 고려하였다. SMAP-3D 프로그램을 사용하여 2차원 축대칭 유한요소모델과 3차원 유한요소모델을 생성하였다. Generalized Hoek and Brown Model이 수치해석에 적용되었다. 다양한 측압계수(수평방향 현장응력과 수직방향 현장응력의 비)의 변화에 따른 사일로 형식 지하동굴의 유한요소해석을 수행하였으며, 수치해석결과 및 분석결과가 제시되었다. Finite element analysis of the silo type underground opening for low- and intermediate-level radioactive waste (LILW) disposal facilities in Korea is presented in this study. The silo wall is circular and the roof is made up of domes. The silo wall is 25 meters in diameter, 35 meters in height, and the dome is 30 meters in diameter and 17.4 meters in height, and it is located at -80 meters to -130 meters at sea level. Although six silos have been constructed in the first stage and are in operation, only one silo was considered in this study. The two-dimensional axial symmetric finite element model, as well as the three-dimensional finite element model were made using the computer program SMAP-3D. Generalized Hoek and Brown Model was used for the numerical analyses. The finite element analysis of the silo type underground opening was carried out under various lateral pressure coefficients (defined as ratio of average horizontal to vertical in-situ stress), and the numerical results of these analyses were examined.

시험용 달 궤도선의 제어기 설계를 위한 궤도 선회 추력기 성능 분석

김선훈(Sun-Hoon Kim),원수희(Su-Hee Won) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.12

해양 케이블 지지구조물의 구조해석을 위한 개선된 유한요소해석모델

김선훈(SUN-HOON KIM),송명관(MYUNG-KWAN SONG),노혁천(HYUK-CHUN NOH) 한국해양공학회 2004 韓國海洋工學會誌 Vol.18 No.6

In this study, the improved three-dimensional analysis model designed for a more accurate analysis of marine cable-supported structures, is presented. In this improved analysis model, the beam elements, of which the stability function is derived using Taylor's series expansions, are used to model space frame structures, and the truss elements. The equivalent elastic modulus of the truss elements is evaluated on the assumption that the deflection curve of a cable has a catenary function. By using the proposed three-dimensional analysis model, nonlinear static analysis is carried out for some cable-supported structures. The results are compared with previous studies and show good agreement with their findings.

대형보에 웨브 개구부를 갖는 보-기둥 접합부의 유한요소해석

김선훈(Kim, Sun-Hoon),오근영(Oh, Keunyeong),이강민 대한건축학회 2020 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.40 No.2

강교량에서의 LRFD 설계법과 타설계법

김선훈(Sun Hoon Kim) 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會誌 Vol.14 No.1