우리나라 뿐만 아니라 전세계를 경악케 하였던 소련의 체르노빌 핵발전소 방사능 누출사고를 계기로 최근 우리들의 관심사가 되고있는 원자력발전소 사고사례를 게재한다. 이 내용은 미국 안전공학사협회 (American Society of Safety Engineers)가 발행하는 "Professional Safety"지 1979년 8월호에 실린 Three Mile Island원자력발전소의 사고내용을 번역한 것이다.
원자력발전소에서 발생하는 화재사건은 원자로 정지를 유발함과 동시에 안전정지 또는 사고완화 기능을 수행하는 다수의 기기를 동시에 손상시킬 수 있어 원자력발전소의 안전성에 적지 않은 영향을 줄 수 있다. 현재 원자력발전소에서 화재사고의 중요성은 실제 경험뿐만 아니라 국내외 원자력발전소에 대한 화재사건 분석을 통하여 원자력발전소에서 화재사고의 중요성에 대한 인식이 높아지고 있는 상황이며, 각 발전소에서는 설계단계에서부터 보다 강화된 화재방호 기준을 적용하고 있는 실정이다.(중략)
국내 원자력발전소는 1978년 웨스팅하우스 노형의 고리1호기부터 2019년 APR-1400 노형의 신고리3호기 준공까지 많은 기술의 발전을 이룩하였다. 과거와 비교하여 현재의 원자력발전소는 단순히 발전용량만 증가한 것이 아니라, 안전에 대한 요구가 반영되어 발전하였다. 첫째, 미국 TMI 사고, 우크라이나 체르노빌 사고, 일본 후쿠시마 사고를 겪으며 자연재해, 인적실수 등에 관한 강화된 대책이 적용되었다. 둘째 미국 Browns Ferry 원전 정지, Hatch 원전 정지, 이란 핵시설 스턱스넷 공격 등을 겪으며, 사이버위협에 대응하기 위한 사이버보안 규제요건이 원자력발전소에 적용되었다. 그러나 사이버보안 규제요건과 원자력발전소 설계요건이 상충하는 부분이 일부 존재한다. 본 논문에서는 원자력발전소 사이버보안 규제요건과 상충하는 설계요건(Code&Standard)을 분석하여, 사이버 보안관점에서 요구되는 보안 조치사항을 도출하였다.
현재 우리나라는 증가하는 전력 수요를 충당하기 위하여 원자력 발전소 건설에 박차를 가하고 있으며, 이미 가압 경수로를 8기, 가압중수로를 1기 도입하였고 앞으로도 더욱 더 많은 원자력 발전소가 건설될 예정이다. 원자력 발전소는 상당한 양의 핵 물질을 포함하고 있으며, 사고시 상당량의 방사선을 누출할 가능성이 있으므로 원자력 발전소의 안전성 확보는 원자력 발전에 있어서 무엇보다도 우선되어야 하는 중요한 과제이다. 더우기 원자력 발전소는 인류가 만든 가장 규모가 크고 복잡한 공장이기 때문에 원자력 발전소를 안전하게 운전하고 관리하는데 많은 연구과제가 뒤따르고 있다. 원자력 발전소의 사고는 여러가지 원인으로 인한 Hardware 적인 고장과 운전자에 의한 인간실수로 야기되어 진다고 가정할 수 있다. 이에 본문에서는 원자력발전소의 안전에 관한 인간 실수의 영향과 인간 실수를 극소화하기 위한 원자력 발전소의 인간공학적 설계를 살펴 보고자 한다.
월성 발전소에서의 중대사고 진행을 예측하고 분석하기 위하여 CANDU 발전소의 중대사고 해석코드인 ISAAC을 이용하여 능동 안전 장치들이 동작하지 않는 발전소 정전사고에 대한 분석을 수행하였다. ISAAC은 사고 관리용 전산코드로 개발된 MAAP4/PWR를 근간으로 월성 발전소의 고유 특성에 관한 모델들을 추가하여 개발되었다 월성 발전소의 경우 칼랜드리아 안의 감속재와 칼랜드리아 볼트 안의 냉각수는 피동 열침원으로, 능동 안전 장치들이 동작하지 않는 중대사고시 노심으로부터의 붕괴열을 제거하여 노심 손상을 지연시킬 수 있다. 발전소 정전사고에 대한 ISAAC 계산 결과 노심 손상후 칼랜드리아 파손까지 약 40 시간이 예상되며, 이 동안에 운전자는 사고를 완화시킬 수 있는 방안을 모색할 수 있다. 따라서, 월성발전소의 피동안전장치는 사고 관리 전략 수립에 중요한 기능을 담당한다.
CANDU형 발전소의 사고해석 검증을 위한 계통분석 코드는 별도로 개발되어 있지 않으며, PWR 사고해석 검증용으로 널리 사용되고 있는 RELAP5 코드를 CANDU형 발전소의 사고해석 검증용으로 개발하려는 연구가 현재 진행되고 있다. CANDU형 발전소를 묘사한 RD-14 실험장치에서의 실험결과를 RELAP5 코드로 평가한 연구는 있으나, 실제 CANDU형 발전소의 사고해석에 적용한 예는 없다. 본 연구에서는 RELAP5 코드를 이용하여 CANDU형 발전소의 주증기관 파단사고를 분석하고, 그 결과를 월성 2,3,4 FSAR의 분석결과와 비교하여, CANDU형 발전소에 대한 RELAP5 코드의 적용 타당성을 평가하는데 그 목적이 있다. 연구결과, RELAP5 코드는 CANDU형 발전소의 주증기관 파단사고를 잘 모사하고 있으며, CANDU형 발전소의 사고해석 검증용 코드로서 적절함을 보여주고 있다.
원자력발전소의 설계는 다중방호의 개념에 의해 이루어져, 그 구조가 복잡하고 운전 형태도 다양하며, 이에 따라 사고의 전개 과정도 다양하게 나타난다. 이로 인해 원자력발전소의 운전원들은 발전소의 유동적인 상황에 대처할 수 있는 고도의 능력이 요구된다. 특히 주제어실 운전원들은 발전소의 기동 및 전출력 운전, 정지, 그리고 비정상 및 비상 상황 시의 적절한 대처에 대한 책임을 지고 있다. 발전소의 사고 분석 결과에 의하면, 사고에 대한 운전원의 대응이 사고의 전개에 직접적인 영향을 미치게 되며, 결과 적으로 사고에 대한 운전원들의 적절한 대응 능력은 발전소의 안전성에 중요한 부분임이 밝혀졌다.(중략)
본 논문은 원자력발전소 사고관리 방안의 평가를 위하여인간 신뢰도 분석(Human Reliability Analysis: HRA)을 수행하고, 그 문제점을 보완하기 위하여 가능한 오류에 대한 정성적인 인적오류 분석(Human Error Analysis: HEA)과정을 추가하였다. 인적오류 분석의 기본 체계(framework)를 기법들을 검토하여 사고관리 방안 평가에서 인적오류의 가능성을 분석하는 절차와 대표적인 사례에 대한 분석 결과을 예시하였다.
월성 1호기용 비상운전절차서는 사고별로 세분된 사건대응적 형태의 절차서로 작성되어 있어 발전소 비정상 상태 발생시 운전원이 조치하기 전에 사고진단을 먼저 수행하여야 하며, 또한 다중사고의 경우 적용하는데 난점이 있다. 이러한 결점을 보완하기 위하여 월성 원자력발전소 2호기용 비상운전지침서는 사건 및 징후대응적 판단 방법을 혼합한 형태이며, 운전원 조치사항으로 필수안전변수의 안정화 및 복구를 위한 핵연료 냉각, 열제거원, 원자로건물의 우선순위로 발전소를 안정시키는 방법이 시도되고 있다. 본 논문에서는 현재 월성 원자력발전소 2 호기용 비상 운전지침서에 고려되고 있는 사건들 중 하나인 소형 냉각재상실 및 냉각재계통 누설 사고 비상운전지침서의 특성을 소개하였다.
소련의 체르노빌 원자력 발전소에서 1986년 4월26일 발생된 전리방 사선누설 사고는 원자력 개발사상 미증유의 것이었다. 이 사고로 많은 사상자를 냈을뿐 아니라 향후 수 10년간 계속해서 막대한 인명피해가 일어날 것이라고 예견한 소련의 미생물학자가 있는가 하면, 서독의 한 과학자는 서독에서만도 4천명에서 2만3천명의 암환자가 새로 발생하고 9만명의 유전장해자가 생길 것으로 염려하고 있을 정도로 그영향은 지구 북반구 전체에 미치게될 것으로 예상되고 있다. 체르노빌 발전소는 소련 우크라이나 공화국의 키에프시 북동쪽 130km에 위치하고 있으며 그 주변 30km안에 약13만명의 주민이 살고 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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