김종성 교수

본 연구 분야는 원자력 발전소의 핵심 안전 구조물 및 기기에 대한 지진 안전성 평가와 향상된 내진 설계 기술 개발에 중점을 둡니다. 특히, '설계기준초과 지진'과 같은 극한 지진 하중 조건에서의 구조적 건전성 확보가 핵심 목표입니다. 연구실은 '노심지지구조물'과 '금속 격납용기'와 같은 주요 원전 안전등급 기기들이 지진 발생 시 어떠한 응답을 보이는지 정밀하게 분석하고, 이에 대한 파괴 메커니즘을 예측하며, 안전 여유도를 평가하는 고급 해석 기법을 개발합니다. 이를 통해 원전의 운영 안전성을 극대화하고, 지진 재해로부터 국민의 안전을 보장하는 데 기여합니다. 최신 수치 해석 및 실험적 검증을 통해 지진에 강한 원전 구조를 설계하고, 국제 기준을 만족하는 안전성 평가 방법론을 제시함으로써, 차세대 원전의 내진 성능 향상에 필수적인 기술을 제공합니다. 또한, 원전 안전등급 기기의 고유한 동적 특성을 고려한 맞춤형 내진 대책 수립에도 집중합니다.

본 연구 분야는 원자력 발전소 핵심 부품 및 구조물을 구성하는 재료의 '피로 평가' 및 손상 역학에 대한 심층 연구를 수행합니다. 특히, 반복적인 운전 환경에서 발생하는 '교번 응력'으로 인한 재료의 피로 파괴 거동을 예측하고 수명 예측의 정확도를 높이는 데 주력합니다. '최종 교번 응력 강도'와 '등가 변형률 범위' 개념을 활용하여 재료의 탄소성 응답을 분석하고, 이를 기반으로 '변형률 기반 피로평가' 방법론을 개발합니다. 또한, 재료의 미세 구조적 손상 메커니즘을 이해하고, 이를 해석 모델에 반영하여 실제 운전 조건에서의 안전 여유도를 평가합니다. '페널티 팩터'와 같은 보수적인 설계 인자를 적용하여 안전성을 더욱 강화하고, 예측된 피로 수명이 실제 수명과 잘 부합하도록 정밀한 해석 기법을 개발합니다. 이러한 연구는 원전의 장기적인 안전 운전과 수명 연장을 위한 필수적인 기술적 기반을 제공합니다.

본 연구 분야는 원자력 발전소 내 '안전등급 기기'를 포함한 주요 구조물들의 극한 하중 하에서의 '탄소성 응답'을 정밀하게 분석하는 데 초점을 맞춥니다. 특히, '설계기준초과 지진'과 같은 극심한 외부 하중 조건에서 재료가 항복점을 넘어 소성 변형을 겪을 때의 거동을 이해하고 예측하는 것이 중요합니다. 연구실은 '단순 탄소성 해석' 기법을 넘어서, 복잡한 3차원 응력 상태에서 재료의 이방성 및 비선형 특성을 고려한 고급 탄소성 구성 모델을 개발하고 적용합니다. '성분 분해' 기법을 활용하여 복합 하중 상태에서의 응력 및 변형률 분포를 정확하게 파악하며, 이를 통해 '노심지지구조물'이나 '금속 격납용기'와 같은 대형 구조물의 국부적인 손상 발생 가능성을 평가하고 예방합니다. 이러한 분석은 구조물의 최종 파괴에 이르는 과정을 시뮬레이션하여 안전성을 검증하고, 보다 경제적이면서도 안전한 설계를 가능하게 하는 기반 기술을 제공합니다.