심층방어개념 기반 화재위험도분석의 컨테이너 항만 적용에 관한 연구

A Study on the Applicability of Defense-in-Depth-based Fire Risk Analysisto Container terminals

항만 내 위험물 컨테이너 및 저인화점 연료 취급이 증가함에 따라 관련 화재·폭발 사고가 중대한 안전 문제로 대두되고 있다. 그러나 현행 항만 화재위험도 평가는 주로 제도 기반의 설비 관리와 전문가 경험에 의존한 체크리스트 중심의 정성적 기법에 치중되어 있다. 한편, 원자력 분야의 심층방어개념 기반 화재위험도분석은 화재의 예방·제어·완화·안전정지 절차로 수행되며, 화재 발생 시 다중방호 설비를 통한 원자로 안전정지 확보 목표를 검증하기 위해 화재 시뮬레이션 등 수학적 모델링 기법을 활용하는 정량적 분석 기술이다. 따라서 본 연구는 원자력 분야에서 확립된 심층방어개념 기반 화재위험도분석 기술을 컨테이너 항만에 적용하기 위한 분석 모델을 연구하였다. 항만의 개방적·동적 특성을 반영한 분석 기법을 정립하였으며, 특히 리튬이온배터리, 저인화점 연료 등 신종 위험물 및 복합재난 시나리오에 대응할 수 있는 정량적 평가 체계를 도출하였다. 구체적으로 배터리 열폭주, 저인화점 연료의 풀/제트화재 등과 같은 시나리오를 설정하고 화재·폭발, 확산, 피난 시뮬레이션의 연계를 통해 복사열, 과압, 가시성 등 정량평가 지표와 방호전략 도출 과정을 구체화하였다. 본 연구 결과는 항만 내 위험물 컨테이너의 안전관리 고도화를 위한 참조 모델로 활용될 수 있다.

With the rise in hazardous container traffic and the increased handling of alternative fuels in ports, fire and explosion incidents have become critical safety concerns. Traditionally, fire risk assessments in ports have been largely qualitative, dependent on facility management regulations and expert-driven checklists. In contrast, the Defense-in-Depth-based Fire Risk Assessment used in nuclear power plants employs a quantitative approach aimed at ensuring the safe shutdown of reactors through prevention, control, mitigation, and shutdown procedures, supported by multi-layered protective systems. This methodology mandates verification through fire simulations and mathematical modeling. This study develops an analytical framework for adapting the Fire Risk Assessment methodologies from nuclear power plants to container terminals. It proposes an analysis technique specifically designed for the open and dynamic nature of port operations, establishing a quantitative framework for evaluating emerging hazards, such as lithium-ion batteries, low-flashpoint fuels, and complex disaster scenarios. The study includes modeling scenarios like battery thermal runaway and low-flashpoint fuel pool fires and jet fires, integrating fire, explosion, dispersion, and evacuation simulations to derive quantitative indicators such as radiant heat, overpressure, and visibility, ultimately formulating effective protective strategies. The findings from this study offer a reference model for improving safety management of hazardous containers in ports.