방파판 형상과 수치해석 기법에 따른 소화탱크 Sloshing 해석

A study of Water Tank Sloshing According to Breakwater Board shape and Type of Numerical Analysis Method

2011년 일본 후쿠시마 대지진 발생 이후, 2016 경주지진, 2017 포항지진이 연속적으로 발생하여 국내에서도 지진에 관한 관심과 불안감이 커지고 있다. 또한, 2차례의 지진과 여진으로 인해 대한민국도 지진 안전지대가 아님을 확인하였기 때문에 지진에 대한 대비가 필요하다. 국내의 지진 안전 개념은 건축물의 구조체에 대한 안전성 부분만을 고려하여 설계해 왔다. 하지만 최근에는 건축물 내에 설치되는 비 구조체에 대한 안전성과 유지력 부분에 관한 관심도 커지고 있으며, 소방시설 분야에선 미국 NFPA를 준용하여 소방시설의 내진설계 기준을 2015년 제정하였다. 소화설비 중 소화탱크는 상시 소화수를 저장하고 있으며, 지진이 발생할 경우 진동에 의해 소화탱크 내부의 소화수가 출렁거릴 수 있다. 이러한 출렁거림 현상을 슬로싱(Sloshing)이라 부르며, 슬로싱 현상은 물의 낙차에 의해 위치에너지가 운동에너지로 변환되어 소화탱크의 벽면에 힘을 가해 탱크벽체 파손, 소화수 넘침, 관이음부 파손 등을 일으킬 수 있다. 이러한 슬로싱 현상을 방지하기 위한 방법으로 소화탱크 내부에 출렁거림 방지용 방파판을 설치한다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치해석 기법을 이용하여 지진에 의해 슬로싱 현상이 발생되는 소화탱크를 모사하고, 방파판의 형상과 수치해석 기법의 종류에 따라 탱크 내부의 소화수 유동해석을 수행하여 소화탱크 내부의 충격력 변화를 비교 검토하였다.