NET 논문 소개
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● 제목 : Methodology for estimating the contribution of forest fires in loss of offsite power events
● 저자 : Joonseok Lim, Seungsu Han, Hyungdae Kim, Gyunyoung Heo*(경희대학교)
- □ 산불은 자연적 또는 인적 요인에 의해 발생하는 재해로, 생물다양성 손실, 농업 피해, 재산 피해 등 환경적, 경제적 영향을 미친다. 특히 기후변화는 산불의 발생 확률과 범위를 확대시킬 것으로 예상되며, 한국에서는 강수량은 증가하지만 강수일은 감소하여 연속된 무강수 일수가 늘어나 토지를 건조하게 만들어 산불 발생 가능성을 높이고 있다.
- □ 한국의 산림 면적은 2020년 기준 전체 국토의 약 62.7%를 차지하며, 이는 원자력발전소가 산림 지역의 영향을 받을 가능성이 작지 않음을 의미한다. 실제로 한울 원자력발전소에서 발생한 3건의 산불 관련 사건이 보고된 바 있다. 이 사건들은 소외전원상실에 관련된 것으로 안전성 평가에서 산불에 대한 리스크를 다룰 계기를 마련하였다.
- □ 미국의 Browns Ferry 원자력발전소 화재 이후, 화재 위험성 평가는 필수 요소로 간주되었다. 이에 따라 NUREG/CR-6850와 같은 내부 화재에 대한 지침은 마련되었지만, 산불은 간략히 언급될 뿐 구체적으로 다뤄지지 않았다. 그러나 일본은 후쿠시마 사고 이후 산불을 외부 위험 요소로 지정하고 관련 연구를 진행하였으며, 한국에서도 다수기 관점에서 한울 원자력발전소의 산불 리스크 모델 개발이 진행되고 있다.
- □ 따라서, 향후의 산불의 발생 추이를 고려하여 소외전원상실에 미치는 영향을 평가하기 위한 방법론을 제안하는 것이 필요할 것으로 예상되었다. 본 논문에서는 외부사건 PSA(Probabilistic Safety Assessment)의 일반적인 방법론을 기반으로 산불의 소외전원상실에 대한 기여도를 추정하는 방법을 제시해 보았다.
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□ 산불에 대한 재해도 평가 : 산불의 재해도는 몇 가지 지표 중 reaction intensity (kJ/m^2∙min )를 사용하였고 산불 시뮬레이터를
통해 재해도에 따른 빈도를 도출하여 재해도 곡선을 모델링하였다.
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□ 취약도 분석 : 산불로 인한 소외전원상실은 송전선에 의한 것으로 한정하였고 산불이 송전선에 미치는 영향을 파악하기 위해
CFD(Computational Fluid Dynamics) 방법을 기반으로 산불 상황을 모사하여 송전선이 기능을 상실하게 되는 산불의 재해도 수준을 도출하였다.
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□ 산불로 인한 소외전원상실 빈도 평가 : 재해도 곡선, 송전선 기능 상실 재해도, 그리고 통계 자료에 기반한 산불 발생 빈도
데이터를 통해 종합적으로 평가하였다. 이를 통해 산불로 인해 송전선이 기능을 상실하는 빈도 〖Fq〗_(transmission line fail)은 식 (1)과 같이 제시되었다.
- □ 여기서, r은 reaction intensity, H_(forest fire) (r)은 재해도 곡선, 〖q''〗_min은 송전선의 기능 상실을 유발하는 산불의 최소 열유속을 의미한다. 이 결과에 운영중인 원자력발전소의 호기와 운전년수를 반영하면 산불이 소외전원상실 빈도에 기여하는 정도를 환산할 수 있음을 알 수 있다.
- □ 산불로 인한 소외전원상실의 빈도를 평가하기 위해 재해도 및 취약도 곡선 방법론을 기반으로 방법론을 제안하였다. 이 방법론은 크게 산불에 대한 재해도 평가, 취약도 분석, 빈도 정량화로 구성된다.
- □ 산불로 인한 소외전원상실을 근본적으로 줄이는 방법은 산불 확산 3요소(기상, 지형, 연료)에 기인하며 이 중 제어가능한 요소인 연료에 대한 대책이 필요함을 확인하였다.
- □ 본 연구는 방법론 개발에 초점을 맞추었으며, 정밀한 정량화를 위해서는 세부적인 기상 및 수목 데이터의 확보, 주요 산불 발화 지점을 고려한 중요도 샘플링, 세부적인 송전선의 취약도 분석 등이 요구된다.
