원자력발전소는 산업 및 거주지역에 에너지를 공급하는 데 중요한 역할을 한다. 지진과 같은 극한하중에 대한 원자력발전소의 구조안전성 평가는 매우 중요한 절차이다. 본 논문에서는 양방향 지진을 고려한 원자력발전소 구조물의 지진응답 특성을 분석하였다. 본 연구의 주요 목적은 인접해 있는 원자력발전소의 격납구조물과 보조건물의 지진거동특성을 분석하는 것이다. 이 연구의 첫 번째 섹션에서는 격납구조물의 내진성능을 분석하였다. 일반 콘크리트, 폴리아미드섬유 강화콘크리트(PFRC), 강섬유 강화콘크리트(SFRC) 및 고성능 콘크리트(HPC) 등 다양한 콘크리트 재료 모델이 격납구조물의 비선형거동에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 프리스트레싱이 격납구조물의 내진성능에 미치는 영향도 분석하였다. 범용프로그램인 ANSYS를 이용하여 격납구조물의 3차원 유한요소모델을 개발하였다. 각 재료모델에 대해 프리스트레싱 여부를 고려한 비선형정적해석을 수행하였다. HPC가 격납구조물의 내진성능을 현저하게 향상시키며, SFRC가 그 다음인 것으로 계산되었다. 또한, 프리스트레싱이 도입되었을 때, 그렇지 않은 경우에 비해서 약 30% 정도의 내진성능이 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 프리스트레싱이 도입되었을 때, 그렇지 않은 경우에 비해 밑면전단성능이 두배 증가하는 것으로 나타났다.
두 번째로, 양방향 지진을 고려한 보조건물의 지진거동 특성을 분석하였다. 범용프로그램인 SAP2000을 이용하여 보조건물의 유한요소모델을 개발하였다. 여기에는 다층쉘모델(MLSM)을 사용하였다. 일방향 및 양방향 지진을 고려한 응답이력해석을 수행하여 보조건물의 각 층에서 5가지 다른 정렬에 대한 응답을 분석하였다. 일방향 지진에 대한 구조거동과 양방향 지진에 대한 구조거동이 다르다는 것을 관찰할 수 있었다. 일방향 지진에 의한 층내 여러 위치에서 최대 층응답은 16%에서 58%까지 다양하게 나타났다. 마찬가지로, 양방향 지진에 의한 층내 여러 위치에서 응답은 8%에서 30%까지 다양하게 나타났다. 양방향 지진에 의한 층응답은 일방향 지진에 의한 층응답에 비해 24%에서 42%까지 증폭되었다. 또한 보조건물의 확률적 지진수요모델(PSDM)을 개발하기 위한 효과적인 지진강도지표를 식별하였다. 80개의 양방향 지진입력을 이용한 결과 다양한 지진강도지표 중 Sa (T₁), Sv(T₁), 및 Sd(T₁)이 가장 효과적인 지표로 나타났다.
마지막으로, 설계수준을 초과하는 양방향 지진이 인접한 격납구조물과 보조건물의 상호작용에 미치는 영향을 분석하였다. 격납구조물과 보조건물의 구조해석모델은 MLSM을 이용하여 SAP2000으로 구축하였고 양방향 지진에 의한 응답이력해석이 수행되었다. 해석의 결과로 격납구조물의 임계위치에서의 변위를 관찰하였다. 관측 결과, 격납구조물이 강력한 양방향 지진에 의해 인접한 보조건물의 충돌이 발생할 가능성이 있는 것으로 관찰되었다. 특히 최대지반가속도가 1.5g보다 클 때 충돌의 발생확률이 증가하였다. 현재 격납구조물과 보조건물 사이에 5cm의 간격이 강력한 지진이 발생하면 충분하지 않을 수 있다는 점을 보여준다. 이 논문의 결과는 원자력발전소의 내진성능을 평가하는데 있어 양방향지진을 고려하는 것이 중요하다는 점을 보여준다.