케이블 트레이 화재 사고 재현을 위한 화재 시뮬레이션

Fire simulation to reproduce a fire accident of cable trays

본 연구에서는 FDS(버전 6.7.5)를 이용하여 국외 원전의 터빈건물 히터베이(Heater bay)에서 발생한 실제 케이블 트레이 화재 사고에 대한 시뮬레이션 분석을 수행하였다. 사고 조사에 따르면 화재는 케이블 라우팅(Routing)이 케이블 곡률반경(Minimum bend radius)을 초과하는 부근에서 시작되었다. 케이블 곡률반경 허용치를 초과하여 결함이 있었던 케이블은 터빈 건물 내 증기 누설로 인하여 다습한 환경에 놓였고, 이로 인하여 케이블에 지락(Short to ground)이 발생하였다. 지락으로 아크(Arc fault)가 발생하여 케이블은 자기 점화(Self ignition)되었다. 화재는 히터베이 벽면에 지지된 두 개(상단 및 하단)의 케이블 트레이에 놓인 케이블 번들(bundle)의 일부를 손상시켰다. 화재 발생 초기에 화재는 상단 케이블 트레이 점화 지점에서부터 수평 방향으로 진행되었고, 이후 용융 잔여물이 아래로 흘러내려 하단의 케이블 트레이로 전파되었다. 화재는 약 20분가량 지속되다가 상단 케이블 트레이 위에 있는 습식 스프링클러에 의해 2분 이내 진압되었다. 화재 사고조사팀은 케이블 손상 정도를 5단계로 분류하여 손상된 케이블의 양을 정량화하였고, 화재의 면적과 화재 시 발생한 총에너지를 추정하였다. 본 시뮬레이션 연구에서는 FDS를 이용하여 화재 사고조사팀에서 제공한 정보를 기반으로 시뮬레이션 분석을 수행하였다. 사고조사팀으로부터 얻은 시뮬레이션 입력 정보는 화재 발생지점 및 스프링클러 위치를 포함한 격실 형상, 화재 지속시간, 화재 진압 시간이었다. FDS 시뮬레이션에서 가장 중요한 입력인 열방출률(Heat release rate) 또는 가연물의 연소율(Burning rate)에 대한 정보는 받지 못했다. 따라서 FLASH-CAT 모델을 이용하여 케이블의 열방출률을 가정하였다. FLASH-CAT 모델을 이용한 시뮬레이션은 실제 화재 사고에서의 화재 지속시간과 진압 시간을 적절하게 재현할 수 있었다.