NUREG-2262에 제시된 HEAF 해석 방법론 및 완화방안에 관한 연구

A Study on the HEAF Analysis Methodology and Mitigation Measures presented in NUREG-2262

고에너지아크손상(High Energy Arcing Faults)은 440 V 이상의 스위치기어(Switchgear), 로드센터(Load Center), 부스바(Bus Bars), 부스 덕트(Bus Duct)와 같이 높은 전압을 가지는 전기설비에서 주로 발생하는 것으로 알려져 있다. HEAF는 전기 에너지가 열, 금속 기화, 압력파와 같은 기계적인 힘의 형태로 급격하게 방출되는 현상을 말한다. 미국 전력연구원(EPRI)에서는 2017년까지 미국 내 원자력발전소에서 32건의 HEAF 사고가 발생하였고, 그중 11건의 HEAF가 인접한 기기, 케이블 등을 손상시키는 결과를 가져왔음을 밝혔다. 미국 원자력규제위원회(U.S NRC)는 HEAF에 대한 분석, 완화방안을 마련하기 위한 연구를 수행하였고, 그 결과를 NUREG-2262로 발표하였 다. NUREG-2262에서는 급격한 에너지방출 단계(HEAF 해석)와 HEAF 후속화재 단계(Post-HEAF 해석)로 구분 하여, CFD Model인 FDS를 활용한 HEAF 해석 방법을 제시하고 있다. 또한 RIL 2022-01에서는 HEAF가 인접한 케이블 트레이 등에 미치는 영향을 완화할 수 있는 방안을 제시하고 있다. 국내에서도 수 차례 HEAF 사고가 발생하였고, 최근에 월성 원자력발전소에서 HEAF가 발생됨에 따라 이에 대한 해석 및 완화방안 수립이 필요할 것으로 예상된다. 이 논문에서는 NUREG-2262의 HEAF 해석 방법론과 RIL 2022-01을 검토하여, HEAF로 인한 인접 설비의 피해를 완화시킬 수 있는 방안을 연구하였다. 결론적으로 FDS를 활용하여 HEAF의 영향범위(Zone of Influence) 를 예측하고 HEAF 영향범위에 있는 설비들을 적절히 보호한다면, HEAF에 의한 기기 손상과 피해를 최소화하 고 원자력발전소의 안전성을 향상시키는데 도움이 될 것으로 기대된다.