댐과 수압철관의 내진성능기법 적용성 및 취약도 분석

Abstract

최근 들어 국내 지진 발생 횟수와 규모가 커짐에 따라 행정안전부는 내진성능평가 기준을 상향하였으나 수력플랜트 시설물의 주요 구성 요소 중 하나인 수압철관에 대한 내진성능 평가는 제외되어 있는 실정이다. 이에 본 논문은국내 내진성능평가 기준 및 CAV 평가지표를 통해 지진 시 수압철관과 댐의 거동 특성과 지진취약도를 도출하여 취약부위를 분석하였다. 국내 개정 전 지진가속도계수 0.154 g와 개정 후 0.22 g를 적용한 결과 콘크리트 댐제체의 경우 개정전후 평균 약 7% 차이를 보였으며 수압철관은 발생 최대응력이 항복응력의 35%에 해당하는 매우 작은 결과를 보였다. 이에 내진성능 기준 개정은 수압철관과 댐체의 응력변화에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 보인다. 내진성능평가 기법중 CAV 평가지표를 도입하여 적용성을 분석한 결과 PGA 증가에 따른 CAV 증가가 전체 지진가속도 중 30%만이 비례관계를 보였다. 이는 지진가속도의 지진지속시간과 지반조건에 따라 다른 매개변수가 고려되지 못하였기 때문으로 판단된다. 수압철관의 지진취약도를 도출한 결과 수압철관의 경우 지진가속도계수 0.4 g에서 10%의 파괴확률을 시작으로0.5 g에서 60%의 급격한 파괴확률 증가와 0.4 g 이후부터 입수구에서 출수구로 취약부위가 이동하는 것을 확인하였다. 댐제체 부위별 취약도 도출 결과 수압철관을 감싸는 콘크리트 부위가 가장 높은 압축 파괴 확률을 보였다. 이에 0.6 g 이후의 지진가속도계수 상황에서는 수압철관 출수구 부근의 급격한 파괴와 콘크리트 댐체의 인장파괴를 주의해야 한다.