KR101134930B1 - 원전 격납건물 충돌완충설비 - Google Patents

Abstract

본원발명은 원전 격납건물의 충돌완충설비에 관한 것으로, H형 철골기둥과 H형 철골보가 그물망 형상으로 설계되는 몸체와, 상기 H형 철골기둥과 H형 철골보가 그물망 형상으로 설계되는 아치형상의 상부로 형성된 충돌완충장치를 원전 격납건물의 외벽에 설치하도록 하는 것에 의해 달성된다.

Description

원전 격납건물 충돌완충설비{IMPACT ATTENUATOR EQUIPMENT FOR CONTAINMENT BUILDING OF NUCLEAR POWER PLANT}

본 발명은 원전 격납건물의 충돌완충설비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 테러 등에 의한 항공기에 의한 충돌발생시 항공기의 충격강도를 저감하도록 한 원전 격납건물의 충돌완충설비에 관한 것이다.

일반적으로, 원전 격납건물의 설계시 고려되는 대표적인 가상사고는 격납건물 내부에서 발생할 수 있는 냉각재 상실사고나 주증기관 파단사고 등이 있으며, 이때 발생하는 내압 및 온도의 증가는 격납건물 단면 설계시 설계하중으로 반영되고 있다.

한편, 격납건물 외부에서 발생할 수 있는 가상사고는 지진, 강풍, 항공기 충돌 등이 있으며, 이 중 지진, 강풍과 같은 자연재해에 의한 영향은 격납건물 설계시 설계에 반영되고 있으나, 항공기 충돌 사고의 경우에는 현재 원전의 격납건물 설계시 설계에 반영되고 있지 않다.

일반적으로, 항공기 충돌 사고는 발생가능성은 낮으나, 2001년 미국 세계무역센터와 펜타곤의 항공기 충돌사고에서 보이는 바와 같이, 원전 격납건물에 항공기 충돌사고가 발생할 가능성을 무시할 수 없으며, 만일 원전에 항공기 충돌 사고가 발생한다면 그 피해가 상상할 수 없을 정도로 크다는 점에서도 원전 격납건물에 항공기 충돌 사고를 예방할 수 있는 장치를 설치하는 것은 무엇보다 중요하다.

한편, 최근의 연구에 의하면 원전 격납건물에 항공기 충돌시 한국형 원전의 경우에는 관통할 수 있으며, 또한 캐나다의 CANDU형 원전은 격납건물 내부의 콘크리트가 격납건물 내부로 떨어지는 스캐빙(scabbing) 현상이 일어날 수 있다고 평가되고 있어, 원전 격납건물에 항공기 충돌 발생에 대한 안전장치를 설치할 필요성이 대두되고 있다.

따라서, 본 발명의 출원인은 원전 격납건물에 항공기 충돌 발생을 효과적으로 대비할 수 있는 충돌안전장치를 강구하게 되었다.

본원발명은 이와 같은 문제를 해소하기 위해 마련한 것으로, 본원발명의 목적은 항공기가 원전 격납건물에 충돌시 충돌하중을 저감시켜 원전 격납건물에 미치는 영향을 최소화하도록 한 원전 격납건물 충돌완충설비를 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본원발명의 원전 격납건물 충돌완충설비는 원전 격납건물의 외벽을 감싸도록 설치되는 원전 격납건물 충돌완충설비에 있어서, H형 철골기둥과 H형 철골보가 그물망 형상으로 설계되는 몸체와, 상기 H형 철골기둥과 H형 철골보가 그물망 형상으로 설계되는 아치형상의 상부로 형성된 충돌완충장치를 구비하여 형성된다.

본원발명의 원전 격납건물 충돌완충설비는 상기 원전 격납건물의 외벽과 상기 H형 철골기둥과 H형 철골보로 구성되는 충돌완충장치 사이에 충돌완충재를 설치할 수 있다.

본원발명의 원전 격납건물 충돌완충설비는 상기 충돌완충재로 내부에 물 또는 모래가 들어있고, 외부는 고무로 형성된 고무공형 충돌완충재 또는 타이어형 충돌완충재를 사용할 수 있다.

또한, 본원발명은 원전 격납건물의 외벽 내에, H형 철골기둥과 포스트텐션 쉬스관을 그물망 형상으로 설계하여 충돌완충부를 형성할 수 있다.

상술한 본원발명의 목적은 이 기술분야에서 숙련된 당업자에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

상술한 바와 같이 구성된 본원발명의 원전 격납건물 충돌완충설비는 항공기가 원전 격납건물에 충돌하는 경우 충돌에 의한 영향을 최소한도로 저감시키는 것에 의해 원전 격납건물의 안정성을 보다 향상시키도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 원전 격납건물 충돌완충설비는 기존에 형성된 원전 격납건물의 외부에 설치할 수 있도록 하는 것에 의해 많은 비용을 들이지 않고서도 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 현재 원전 격납건물을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 원전 격납건물의 충돌완충장치를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 원전 격납건물의 충돌완충장치의 연결관계를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 원전 격납건물의 충돌완충장치의 항공기 충격하중을 모사한다.
도 5는 본 발명에 따른 원전 격납건물의 충돌완충장치를 구비한 충돌완충설비를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 원전 격납건물의 충돌완충재 중 고무공형 충돌완충재를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 원전 격납건물의 충돌완충재 중 타이어형 충돌완충재를 도시한다.
도 8과 도 9는 본 발명에 따른 원전 격납건물의 충돌완충재 중 타이어형 충돌완충재를 원전 격납건물의 외벽에 설치한 모습을 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 충돌완충장치가 구비된 원전 격납건물을 도시한다.

본 발명은 상기 서술한 바와 같이, 원전 격납건물에 항공기 등의 충돌시 충돌을 저감할 수 있도록 충돌완충장치를 제공하는 것을 그 특징으로 한다. 구체적으로, 도 1a는 한국형 원전 격납건물(100)을, 도 1b에는 캐나다의 CANDU형 원전 격납건물(100')에 항공기 등이 충돌하는 경우를 가상으로 도시하고 있는 바, 상기 종래기술에서 설명한 바와 같이, 현재 상술한 원전 격납건물에 항공기 등이 충돌하는 경우에는 특별한 대비책이 마련되어 있지 않아, 한국형 원전 격납건물(100)은 상기 항공기 등에 의해 관통될 수 있으며, 상기 CANDU형 원전 격납건물(100')은 상기 항공기 등에 의해 충돌하는 경우 격납건물 내부의 콘크리트가 격납건물 내부로 떨어지는 스캐빙 현상이 발생할 수 있어, 현재의 원전 격납건물은 상기 항공기 등의 충돌에 대비한 장치 및 시스템이 거의 갖추어 있지 않은 상황이다.

따라서, 본 발명의 출원인은 상술한 바와 같은 문제를 해결하도록 하기 위해, 본원발명의 원전 격납건물 충돌완충설비를 개발하게 되었는 바, 이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 원전 격납건물 충돌완충장치가 도시되어 있는 바, 상기 충돌완충장치(110)는 원전 격납건물의 외벽을 감싸도록 설치되는 장치로, H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)가 그물망 형상으로 설계되는 몸체(115)와, 상기 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)가 그물망 형상으로 설계되는 아치형상의 상부(117)로 형성된다. 본 발명에 따라서는 상기 충돌완충장치(110)의 상부(117)는 아치형상으로 형성되어 있으나, 원전 격납건물의 외벽(101)의 형상에 따라 상기 형상은 자유롭게 설계를 변경하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 상기 충돌완충장치(110)는 원전 격납건물의 외벽에 설치되는 장치라는 점에서, 기존의 원전 격납건물의 외벽에 간단한 시공을 통해 직접 설치를 행하는 것이 가능하다는 점에서, 현재 설치되어 있는 원전 격납건물의 외벽을 개선하는 것에 의해 상기 충돌완충장치(110)를 설치하도록 하는 것이 가능하다. 한편, 본 발명에 따른 원전 격납건물의 충돌완충장치(110)의 상부(117)는 아치형상으로 형성하도록 하는 것에 의해 외부 충격에 대해 보다 완충작용을 강화할 수 있도록 한다.

도 3에는 본 발명에 따른 충돌완충장치(110)의 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)의 접합관계를 도시하고 있는 바, 상기 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)를 일체화할 수 있도록 볼트접합(113)을 행하도록 하여 상기 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)를 그물망 형상으로 촘촘하게 설치하도록 한다.

상술한 바와 같은 구성으로 형성된 원전 격납건물의 충돌완충장치(110)는 외부 충격하중에 대하여 완충작용을 수행할 수 있도록 형성되는 바, 구체적으로 도 4에는 본 발명에 따른 충돌완충장치(110)를 사용한 시뮬레이션이 도시되어 있다. 상기 도면을 참고하면, 본 발명에 따른 상기 충돌완충장치(110)는 현재 건설되어 있는 원전 격납건물의 외벽에 이격되어 설계되며, 상기 충돌완충장치(110)에 정적하중으로 약 8400톤의 하중을 가력한 결과 최대변형은 약 80cm가 발생하는 결과를 얻게 되었다. 이는 상기 충돌완충장치(110)가 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)를 사용하여 원통형상으로 몸체(115)를 형성하고, 그 상부(117)는 아치형상으로 설계되는 관계로 인하여, 상기 외부의 충격하중에 효과적으로 완충작용을 수행할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 충격하중에 추가로, 보다 큰 충격이 발생할 경우에 대비하여, 추가적인 보완부재를 설치하는 것이 가능하다. 도 5에는 상기 원전 격납건물의 외벽(101)과 상기 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)로 구성되는 충돌완충장치(110) 사이에 충돌완충재(120)를 추가로 설치하도록 하는 것에 의해, 보다 큰 외부의 충격하중에 견딜 수 있는 충돌완충설비를 설계하도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 내부에 물 또는 모래가 들어있고, 외부는 고무로 형성된 고무공형 충돌완충재(130) 또는 타이어형 충돌완충재(140)를 사용하고 있으나, 상기 충돌완충재(120)는 상기 구성으로 한정되지 아니하며, 상술한 바와 같은 목적을 달성할 수 있다면, 다양한 형상 및 내용물로 형성된 충돌완충재(120)를 사용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 상기 충돌완충재(120)는 상기 실시예에서는 원전 격납건물의 외벽(101)과 상기 충돌완충장치(110) 사이에 전체적으로 설치되어 있으나, 상기 외벽(101) 전체를 둘러싸도록 설치되지 않고, 외부 충격하중이 발생하기 쉬운 위치에 국부적으로 설치하는 것이 가능하다.

도 6에는 본 발명에 따른 충돌완충재(120) 중 고무공형 충돌완충재(130)를 설치하는 모습이 도시되어 있는 바, 구체적으로 상기 고무공형 충돌완충재(130)는 텐션케이블(160)을 사용하여 상기 고무공형 충돌완충재(130)를 상하좌우로 서로 연결하여 원전 격납건물의 외벽에 일정간격마다 고정하도록 하는 것에 의해 설치할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이 상기 고무공형 충돌완충재(130)는 그 내부에 물 또는 모래가 충진되어 있으며, 필요에 의해 상기 내용물은 대체물로 대체하는 것이 가능하다.

도 7 내지 도 9에는 본 발명에 따른 충돌완충재(120) 중 타이어형 충돌완충재(140)를 설치하는 모습이 도시되어 있는 바, 구체적으로 상기 타이어형 충돌완충재(140)는 그 내부에 구형완충재(150)를 장착하고 상기 구형완충재(150)를 스틸밴르(170)를 사용하여 결합하도록 한 후, 원전 격납건물의 외벽에 설치하도록 한다. 도 8에는 본 발명에 따른 타이어형 충돌완충재의 다른 실시예가 도시되어 있는 바, 상기 실시예에 따르면, 상기 타이어형 충돌완충재(140)와 구형완충재(150)를 타이어림부(180)를 통해 결합한 후, 접합용 H형 철골기둥(190)에 접합부(161)를 통해 결합하도록 하고, 상기 접합용 H형 철골기둥(190)을 원전 격납건물의 외벽에 장착하도록 하는 것에 의해 상기 충돌완충재(120)를 설치하도록 한다.

도 9에는 상기 접합용 H형 철골기둥(190)을 사용하여 상기 타이어용 충돌완충재(140)를 원전 격납건물의 외벽(101)에 설치한 실시예를 도시한다. 본 발명의 실시예에 있어서는 상술한 바와 같이, 별도의 접합용 H형 철골기둥(190)을 사용하여 상기 타이어용 충돌완충재(140)를 원전 격납건물의 외벽(101)에 설치하고 있으나, 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 타이어형 충돌완충재(140) 또는 고무공형 충돌완충재(130)를 보다 효과적으로 설치할 수 있는 방법 또는 장치가 있다면, 그 장치 또는 방법을 사용하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 원전 격납건물 충돌완충설비는 원전 격납건물의 외벽에 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)로 구성되는 충돌완충장치(110)를 설치하고, 추가적으로 그 사이에 충돌완충재(120)를 설치하도록 하는 것에 의해 원전 격납건물에 발생할 수 있는 외부 충격에 의한 문제를 해결할 수 있도록 한 것을 그 기술적 특징으로 하고 있으며, 상기 실시예에 따른 본 발명의 원전 격납건물 충돌완충설비는 현재 설치되어 있는 원전 격납건물에 직접 보강작업을 통해 설치할 수 있다는 점에서, 그 기술적 장점이 크다 할 것이다.

한편, 본 발명에 따른 충돌완충장치(110)를 사용하여 원전 격납건물의 외벽(101) 자체의 충돌완충을 행하도록 할 수도 있는 바, 이에 대한 구체적인 일 실시예가 도 10에 도시되어 있다.

도면을 참조하여 이를 설명하면, 원전 격납건물의 외벽(101)을 형성하는 과정에 있어, 상기 원전 격납건물의 외벽(101) 내에 H형 철골기둥(111)과 포스트텐션 쉬스관(200)을 그물망 형상으로 설계하도록 하여, 상기 원전 격납건물의 외벽(101) 자체가 외부 충돌에 의한 충돌완충을 행할 수 있도록 하는 것에 의해, 외부 충격 하중에 의한 문제를 해결하도록 구성하는 것이 가능하다. 한편, 상기 실시예에 있어서는 H형 철골기둥(111)과 포스트텐션 쉬스관(200)을 사용하여 상술한 구성을 실현하고 있으나, 상기 서술한 바와 같이 별도의 충돌완충재(120)를 추가로 형성하도록 하는 것에 의해 원전 격납건물 외벽(101)의 충돌완충효과를 강화하도록 하는 것이 가능하다.

이상에서의 서술은 특정의 실시예와 관련한 것으로, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

110: 충돌완충장치 111: H형철골기둥
112: H형철골보 115: 몸체
117: 상부 120: 충돌완충재
130: 고무공형 충돌완충재 140: 타이어형 충돌완충재
150: 구형완충재 160: 텐션케이블
170: 스틸밴드 180: 타이어 림부
190: 접합용 H형 철골기둥 200: 포스트텐션 쉬스관

Claims (5)

1. 원전 격납건물의 외벽을 감싸도록 설치되는 원전 격납건물 충돌완충설비에 있어서,
   H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)가 그물망 형상으로 설계되는 몸체(115)와,
   상기 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)가 그물망 형상으로 설계되는 아치형상의 상부(117)로 형성된 충돌완충장치(110)를 구비한 것을 특징으로 하는 원전 격납건물 충돌완충설비.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 원전 격납건물의 외벽(101)과 상기 H형 철골기둥(111)과 H형 철골보(112)로 구성되는 충돌완충장치(110) 사이에 충돌완충재(120)가 설치되는 것을 특징으로 하는 원전 격납건물 충돌완충설비.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 충돌완충재(120)는 내부에 물 또는 모래가 들어있고, 외부는 고무로 형성된 고무공형 충돌완충재(130)로서, 텐션케이블(160)에 의해 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 원전 격납건물 충돌완충설비.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 충돌완충재(120)는 타이어형 충돌완충재(140)로, 스틸밴드(170)에 접합되어 형성된 것을 특징으로 하는 원전 격납건물 충돌완충설비.
   
   
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