가속열화온도조건에 따른 원전 케이블의 난연성능에 관한 실험적 연구

An Experimental Study on the Fire retardant of Electric cables in accordance with Accelerated degradation temperature

원전에 사용되는 케이블은 미국원자력규제위원회(NRC)의 규제지침에 의거하여 IEEE-383에 따른 연소시험을 통해 난연성능이 검증된 제품을 사용하고 있으며 사용 장소에 따라 안전등급(CLASS 1E) 케이블과 비안전등급(Non-Class 1E) 케이블로 나뉘는데, 안전등급 케이블은 원전의 수명기간에 대해 성능을 인증 받고 있으나 비안전등급 케이블은 그렇지 않다. 그러나 케이블로 인한 화재와 이로 인한 케이블의 화염전파 등의 가능성을 배제하기 위해 비안전등급 케이블도 수명기간에 대한 난연성능의 검증이 필요하다. 그 동안 본 연구를 통하여 10년 단위로 가속열화 방식에 의해 최대 40년 경년수준에 대한 케이블의 난연성능을 고찰해 보았는데 가속열화 시 열화 기간은 활성화에너지가 일정한 경우 가해주는 온도조건에 따라 달라진다. 따라서 열화 온도를 높게 설정하는 경우 열화 기간이 너무 짧아져 충분한 가속열화가 되었는지 검증할 수 없으나 이에 대한 명확한 규정이 없어 제조사마다 유리한 방식으로 열화하여 인증시험을 진행하고 있다. 본 연구에서는 원전 케이블의 가속열화온도에 따른 난연성능을 살펴보고자 2종의 케이블에 대해 IEEE-383의 시험방법에 따라 연소시험을 실시하였다. 경년수준은 최대 수준인 40년을 적용하였으며, 열중량 분석 및 Kissinger 방법을 통해 얻은 활성화에너지를 아레니우스식에 적용하여 가속계수를 산출하고 가속열화온도를 90℃ ~ 150℃ 까지 20℃ 간격으로 설정하여 각각의 가속열화기간을 산정하고 해당 기간 동안 고온 챔버 속에서 케이블을 투입하여 가속열화 하였다. 시험 결과 광케이블은 가속열화온도에 따라 탄화길이가 일정하게 변화하였으나, 비안전등급 케이블은 불균일한 경향을 나타내어 케이블의 종류에 따라 뚜렷하지 않았다. 따라서 동일한 경년수준이라도 가속열화온도조건에 따라 난연성능이 달라질 수 있으므로 일정 기간 이상 열화 할 수 있도록 가속열화온도에 대한 기준이 필요한 것으로 판단된다.