【목적】압축 공기 에너지 저장(CAES) 기술은 재생 에너지 변동성을 완화하고 "더블 카본" 목표 달성을 지원하는 핵심 기술 중 하나이며, 지하 저장소의 빈번한 충방전 사이클에서의 열-역학적 결합 반응 및 장기 안정성이 공학적 안전성의 핵심이다. 【방법】장베이 현 30,000 m³ 저장소 공사를 배경으로 열-역학-손상 다중 물리장 결합 수치 모델을 구축하였다. 이 모델은 COMSOL Multiphysics 플랫폼에서 고압 공기의 비이상 열역학적 거동, 파괴 에너지를 기반으로 한 콘크리트 손상 연화, 철근 강화 효과, 암반 굴착 손상대(EDZ)의 역학적 저감 효과를 종합 고려하여 8시간 충기-4시간 유지-4시간 방기-8시간 유지의 전형적 사이클 하에서 동실의 작동 상태를 체계적으로 모사한다. 【결과】결과는 동실 내부 온도가 급격히 변동(-30.68～70.18℃)하며, 낮은 내압(약 1.9 MPa) 하에서도 콘크리트 라이닝에 균열이 발생하고 압력 증가에 따라 결국 균등 간격의 환상 분포를 형성함을 나타낸다; 균열부에서 철근에 응력 집중이 발생하여 인장응력을 효과적으로 담당하며 콘크리트와 협동 작용함을 확인하였다; 암반은 약 97.7%의 내압을 부담하며, 강성이 라이닝 응력 및 동실 수렴 변형에 큰 영향을 미치고 EDZ 강성 증가는 하중 전달 경로를 최적화함을 밝혔다; 충기 단계에서 암반 소성 영역이 동실 상하부에서 현저히 발달하며 비가역적 변형 특성을 나타낸다. 【결론】본 연구는 순환 하중에서 강-철근 콘크리트-암반 복합 구조의 협동 작용 메커니즘 및 손상 진화 규칙을 밝히며, CAES 인공 동실의 설계 최적화 및 안전성 평가에 이론적 근거를 제공한다.

압축 공기 저장;라이닝 동실;열-역학 결합;손상 진화;콘크리트 균열