원자력발전소에서 격납구조물은 광범위하게 응용되고 있어 매우 중요한 구조물이다. 한국에서 원자력 발전소는 수십 년 동안 사용되어 왔다. 구조물의 수명 동안 안전 점검과 유지 보수를 위해서는 위험, 신뢰성 및 취약성 평가가 필요하다. 이러한 요소는 불확실한 입력매개변수로 인해 불확실한 구조물의 지진거동에 의존한다. 이러한 불확실성은 공법이나 품질관리에 의한 경우도 있고, 구조물의 지진응답을 부정확하게 계산한 것 때문이기도 하다. 따라서, 격납구조물의 지진거동에 대한 입력매개변수의 민감도를 식별하는 것이 중요하다.
먼저 격납구조물의 지진손상 민감도를 분석하였다. 격납구조물은 보-트러스 모델링(BTM) 기법을 사용하여 모델링하였다. 입력매개변수의 불확실성으로 고려하여 비선형정적해석을 수행하였고, 이를 통해 3단계의 손상상태를 정의하였다. DS1은 콘크리트의 균열, DS2는 강재의 항복, DS3은 콘크리트의 파괴를 정의한다. 입력 및 출력 매개변수(DS1, DS2 및 DS3)를 고려하여 세 개의 데이터셋을 개발하였다. 민감도해석은 많은 시뮬레이션을 필요로 하므로 데이터셋을 사용하여 Bayesian Additive Regression Trees(BART)를 구축하였으며, 안정성을 확인하였다. 마지막으로 BART 모델을 사용하여 Sobol 민감도지수를 추정하였다. 콘크리트의 인장 강도는 DS1에 대해 지배적인 것으로 나타났으며, 강재의 항복 강도는 DS2 및 DS3에 대해 가장 민감한 것으로 확인되었다.
두 번째 섹션에서는 지진 요구 민감도를 수행하였다. 두 개의 공학적 요구 매개변수(EDP)인 최대층 변위(PFD) 및 최대층 가속도(PFA)를 선정하였다. 격납구조물의 지진 수요 민감도는 다섯 군데 다른 위치에서 PFA와 PFD를 관찰하였다. 콘크리트 압축 강도 (fc), 콘크리트 인장 강도 (ft), 강재 항복 강도 (fy), 질량(Ms) 및 감쇠비(Dp)의 다섯가지 입력매개변수의 불확실성을 고려하여 200개의 격납구조물 모델을 생성하였고, 10개의 지진파를 고려하여 응답이력해석을 수행하였다. 각 샘플에서 얻은 10개의 EDP(PFA 및 PFD)는 평균화되어 10개의 데이터셋이 형성되었다. 데이터셋을 사용하여 열 개의 간헐적 메타모델인 BART가 구축되었고, BART 모델의 성능과 안정성을 분석하였다. 마지막으로 BART 모델을 사용하여 Sobol 민감도 지수를 추정하였다. PFA에는 Dp가 가장 민감한 것으로 계산되었고, PFD에는 Dp 및 fc가 우세한 매개변수로 나타났다.
격납구조물의 지진응답 특성에 대한 민감도를 이해하는 것은 중요하며, 본 연구에서 제안한 절차는 확률적인 지진응답특성에 대한 통찰력을 얻을 수 있는 것으로 생각된다.