최신 방법론을 활용한 국내 참조원전 유류화재 분석

Analysis of Liquid Fuel Spill Fire Scenarios in Domestic Reference Nuclear Power Plant Using the Recent Modeling Approach

원전에서 유류가 누설되어 발생하는 화재는 높은 열방출률을 바탕으로 심각한 화재시나리오를 유발하므로 원전 화재 안전성에 큰 영향을 미친다. 이에 따라 원전 내 발전기나 터빈, 펌프 등의 연료 또는 윤활류 및 제어유 등은 인화성/가연성 액체로 분류되어 엄격한 기준으로 관리된다. 미국 NRC와 EPRI가 NUREG/CR-6850 보고서 및 이의 증보판(Supplement 1)을 통해 원전 유류화재 분석방법론을 제시하였으며, 많은 원전이 이를 활용하여 유류화재 안전성 평가를 수행해왔다. 유류화재를 규정하는 열방출률 곡선 특히 최대 열방출률은 유류의 물성치와 함께 누설 면적에 의해 결정된다. 유류화재는 누설된 유류가 수집되어 누설 면적이 제한되는 경우 즉 격리 유류 누설 화재와 그렇지 않은 경우 즉 비격리 유류누설 화재로 나누어진다. 따라서 비격리 유류 누설 화재의 경우 누설 면적의 결정이 매우 중요하다. 기존방법론에 따르면 Gottuk and White에 의해 제시된 유류체적에 따른 누출면적 추정 경험식을 적용하는데, 유류체적 95 L 지점에서 불연속점이 존재하여 적용에 어려움이 있었다. 이에 따라 미국 NRC는 최신 문서(IMC 0609 App F)를 통해 Gottuk and White에 의해 개선된 불연속점이 존재하지 않는 새로운 경험식의 적용을 제시하였으며, 기존 방법론의 한계점을 보완하였다. 본 연구는 유류화재 분석 방법론용 변화된 점과 그 효과를 정리하였으며, 최신 방법론을 바탕으로 CFAST와 FDS를 사용하여 국내 참조원전 필수냉각수펌프 윤활류 화재시나리오를 분석하였다. 본 연구를 통해 최신 방법론 기반 유류화재 열방출률 곡선이 목표물 손상 및 격실간 화재 전파 등 주요 화재모델링 결과에 미치는 영향을 확인하였으며, 추후 원전 유류화재의 정량적 안전성을 보다 더 현실적으로 평가하는데 기여하고자 한다.