원전 화재방호 규제선진화 제도개선 방안 - kins · 원전 화재방호 기술기준...

KINS 계통평가실 김 위경

[email protected]

원전 화재방호 규제선진화 제도개선 방안

3rd Fire Protection Workshop Ramada Plaza SUWON 2012.5.31-6.1

국내 원전 화재방호 규제현황

원전 화재방호 법령 체계

원전 화재방호 규제현안

추진전략 및 중점사항

결론 및 기대효과

2

발표 순서 글로벌 원자력안전의 중심


1995년: 광케이블 지하공동구 화재사건 후속조치

성과: 화재위험도분석(K1), RCP 누유수집조 등 App. R 이행

문제점: 일회성, 전문인력 및 점검절차 통일화 관련 조치 미흡

2003년: 화재방호 관련 고시 제정

성과: 전원전 화재방호계획 수립 및 구형원전 화재위험도분석 수행

문제점: 화재위험도분석 수준 상이, 운전원조치 및 진압대책

2006년: 고리 4호기 화재사건 후속조치화재방호계획 개선

성과: 화재방호 전분야에 대한 종합개선대책(13개 분야 77개 개선항목)

조직/교육훈련/화재방호계획/소방방재설비 개선/법령정비/국제공동연구

문제점: 진압대책, 법령정비, 조직

성능위주소방설계 도입, 화재감지설비 교체(비용/효과)

글로벌 원자력안전의 중심

3

1


2011년: 후쿠시마 원전사고 후속조치 소방계획서 개선 및 협력체계 강화: NEMA-KHNP

화재방호설비 및 자체소방대 대응능력 개선: NEMA-KHNP

원전 성능위주설계(PBD) 도입

NSSC - NEMA MOU: 제도분야 T/F 구성

원전 화재방호 기술기준 및 소화설비 기술기준 개선 필요성 제기

외부 관심사항 수준 향상 국내 기술기준 적용 소화설비 적절성이 주류였으나…

BTP CMEB 9.5-1(1981) 미적용 원전 화재위험도분석

고리 2호기: Browns Ferry 원전 후속조치 이행기간의 과도기

고리 3,4 및 영광 1,2호기:BTP ASB 9.5-1(1979)

Framatom 및 CANDU 형 원전 화재위험도분석

신규 화재 PSA 방법론(NUREG/CR-6850, NFPA 805)적용


4

1


규제 연구 방향 화재위험도분석 개선

원자력 안전연구 개발사업의 단위과제

제목: 원전 화재방호 규제선진화 및 화재위험도분석 평가기술 개발

화재위험도분석 작성지침 필요성 대두고시화

다중오동작 분석이 포함된 화재안전정지 분석

소화설비 적용기술기준 및 설비 적절성 평가방안

신규 화재 PSA 방법론(NUREG/CR-6850) 적용성 평가

선결조건: Risk Informed Performance Based 규제체계 정립

화재모델링 분석결과 평가방안

안전정지 회로분석 및 화재 PSA 수행시 화재모델링 필요성 대두


5

1


6

원자력

안전법

원자로시설

기술기준 규칙

원자력안전위원회

고시

KINS 규제기준 및 지침

소화설비기술기준

• 제14조 : 화재방호에 관한 설계기준 등 (설계)

• 제59조: 화재방호계획 (운영)

• 2011-22: 화재위험도분석에 관한 기술기준

• 2011-21: 화재방호계획의 수립 및 이행에 관한 규정

• 2011-13: 전력산업기술기준의 원자로시설 기술기준

적용에 관한 지침(KEPIC FPN-803, 804)

• NFSC, NFPA

• KEPIC FPN KEPIC FPC nn...

• 방사선에 의한 재해의 방지와

• 공공의 안전을 도모

• KINS 규제기준 10.6 화재방호계획

• KINS 규제지침 10.6 원자력발전소 화재방호

2 원전 화재방호 법령체계

원전 화재방호 법령체계

원자로시설등의 기술기준에 관한 규칙 제14조 안전에 중요한 구조물, 계통 및 기기에 대한 화재/폭발 가능성 및 영향

안전정지(상온), 잔열제거, 방사성물질 유출방지 기능 확보 비가연성, 내화 및 내열재료, 악영향 최소화를 위한 감지/진압설비 소화설비의 고장, 손상 및 오동작에 의한 안전관련 설비 능력 저하방지


7

심층방어개념 예방, 진압, 원자로안전

화재위험도분석

화재방호구역의 구분

화재사고보고서

화재방호계획서 작성 및

관리 화재위험도분석보고서

관리

초동소방대

설비 유지관리

심층방어를 위한

운영절차

품질보증

방화관리자

소방법 NFSC

성능위주 소방설계

화재방호계획서

제59조 운영

2

제14조 설계

가연성물질의 종류/크기

설계기준화재의 범주

화재감지 및 진압설비

화재위험성의 평가

원자로안전정지, 잔열제거.. RI-PB FPP

KINS 규제지침

KEPIC

FPN

-803, 804

KIN

S 규

제기준

및 지

침

원전 화재방호 법령체계 글로벌 원자력안전의 중심

8

2

전력생산 가능성에 대한 보호

운영 및 정비인력 보호

Goals

Performance

Objectives

Performance

Criteria

• 반응도제어

• 연료 냉각

• 분열생성물 경계 건전성

• 반응도 제어 기능

• 냉각재 재고량 및 압력제어 기능

• 붕괴열 제거 기능

• 보조 기능

• 공정감시 기능

• 핵연료가 안전하고 안정된 상태의 달성 및 유지

인명안전

원자로안전 방사성물질 방출 • 주민, 작업자 또는 환경에 악영향을

줄 수 있는 방사학적 방출을 야기하지 않음

• 격납용기 건전성이 유지될 수

있어야 함

• 선원항이 제한될 수 있어야 함

• 방사성물질 방출은 제한값을 초과하지 않아야 하며, ALARA(as

low as reasonably

achievable)요건 만족

설비손상

원전 화재방호 법령체계

심층방어개념(DID: Defense-in-Depth) Prevention, Mitigation, Minimization

사고예방/완화설비:

- 원자로보호계통(RPS): 운전변수 감시 및 원자로 자동정지

- 공학적안전설비(ESF): 안전주입, 보조급수, 격납건물 살수


9

1

DID 소방 위험물저장 원전설계 원전화재방호

목적 인명안전, 재산보호

화재확대방지 (재산보호)

방사선재해 방지

원자로안전정지기능 보호

예방 화재예방 사고예방 사고예방 화재예방

완화 소화설비 포, 물분무 사고완화설비 조기감지/진압

최소화 대피수단 방화구획

방유제 탱크간격

핵연료의 다중방호

방화구획

원전 화재방호 규제현안

원전 화재방호 기본요소 원전 화재위험도분석 목적: 안전정지능력 확보 및 방사성물질 누출가능성 최소화 입증 방법: 방화지역 화재 위험성 검토 및 화재예방/화재방호조치 평가

화재방호계획 운영원전 화재방호활동을 위한 기기/절차/인적자원에 대한 종합적인 계획

모든 원전의 화재 PSA 수행 완료

규제현안: 원전 화재방호 기본요소간 연계성 미흡 화재위험도분석 계열간 격리요건은 적용하고 있으나 단일오동작분석을 가정하고 있음

화재방호계획 화재진압대책 위주

Fire Modeling/화재 PSA 소화설비에 대한 적용성 평가 미흡


10

3

가동원전

화재방호계획

화재 PSA

화재위험도분석

FM

원전 화재방호 규제현안: 안전정지회로분석

화재손상제한요건(원안위 고시 제2012-22호)

고온정지기능: 하나의 계열은 화재에 의한 손상이 없어야 함

상온정지기능: 72시간 이내 복구가능(고온정지기능 72시간 유지가능)

설계기준사고 대처기능: 모두 손상 받을 수 있음

경수로형 원전 규제지침 10.6 (BTP CMEB 9.5-1,1981, R.G 1.189, rev 1, 2007)

3시간 등급의 내화방벽

화재감지 및 진압설비: 6m 이격, 1시간 등급 방호체

격납건물: 30분 이상의 불연성 복사열 차폐체 /감지 및 자동진압설비

주제어실: 대체(전용)정지설비

Reg. Guide 1.189(rev. 2, 2009)

다중오동작분석

필수고온정지기능 및 비필수 고온정지기능

Required for Hot Shutdown vs. Important to Safety Shutdown


11

3

원전 화재방호 규제현안: 다중오동작분석 글로벌 원자력안전의 중심

12

3

Containment Spray System

A 계열

B 계열

원전 화재방호 규제현안: 안전정지회로분석 글로벌 원자력안전의 중심

13

3

필수고온정지기능

반응도제어 기능

원자로냉각재 보충기능

원자로열제거기능

공정감시기능

지원기능

노심손상 또는 원자로냉각재 상실을 초래하는 우회유로

전원공급원

해결방안

App. R III.G.2 격리요건 준수

비필수 안전정지기능

저장탱크배수 가능 오동작

정지냉각계통

HVAC

PORV, Safety Relief Valves

Spurious Start of Equipment

……

……

해결방안

Fire Modeling

Operator Manual Actions

Focused Fire PSA

원전 화재방호 규제현안: 안전정지회로분석 글로벌 원자력안전의 중심

14

3

화재손상제한요건

END

SSD Functions

Important to SSD

Required Hot SD

- Fire Modeling - Operator Manual

Action - (Focused Fire PSA)

3 hour fire barrier

- horizontal distance 20 feet with no intervening combustibles or fire hazards

- Fire barrier having a 1-hour rating

Fire detection and automatic fire suppression system

NO

RI-PB

NFPA 805 NUREG/CR-6850 Reg. Guide 1.205

CDF

설계개선

리스정보 성능기반 화재방호 규제체계

원전 화재방호 규제현안: 소화설비 기술기준 글로벌 원자력안전의 중심

15

3

원자력안전법과 소방법령 비교

원자력안전법 소방관련법

목 적 ∘ 방사선재해 방지와 공공의 안전 ∘ 국민의 생명·신체 및 재산보호

설계개념 ∘ 안전에 중요한 설비 보호 ∘ 인명/재산보호: 대피수단 확보 및 방화구획

방 법

∘ 다중/다양/독립성이 확보된 안전설비의 손상제한

∘ 설비의 격리 규정

- 3시간 내화방벽으로 격리

- 감지/소화설비 (6.8m 공간격리/1시간 내화방벽)

∘ 예방(방염), 진압(소방시설)

∘ 대피수단 및 방화구획

설계

입증

∘ 화재위험도분석(안전정지분석)

- 화재공간 전소시 안전정지 가능성 입증 ∘ 성능위주설계: 피난/화재 시뮬레이션

소화설비

선정기준

∘ 안전에 중요한 설비에 국한된 소화설비 규정

- 제어실 구역, 전산실, 케이블포설실,

- 차단기실 및 디젤발전기실 등

∘ 소화용수(2시간 이상 사용가능)

∘ 별도의 내진등급 소화수펌프

∘ 특정소방대상물의 규모 등에 따라 갖추어

야 하는 소방시설 등 (영 제15조)

∘ 소화설비, 경보설비, 피난설비, 소화용수

설비, 소화활동설비를 설치해야 하는 특

정대상물 지정 (영 별표 4)

소화설비

기술기준 ∘ 규제지침에 NFPA를 적용하도록 하고 있음 ∘소방방재청 고시: 30여 개의 화재안전기준


16

3

스프링클러 소화설비 기술기준 NFSC 103

방사량: 헤드 방출량을 80 lpm으로 고정하고 헤드 간격을 조정 – 무대부/특수가연물(1.7m), 랙크식 창고

(2.5m), 아파트(3.2m), 그외 2.1m(내화구조: 2.3m),

조기진압용 스프링클러: 랙크식 창고(NFSC 103B)

방수시간: 20분(소화용수 저장량 산정시 필요)

NFPA 13

가연물의 종류에 따라 헤드의 방수밀도와 동시에 작동되는 면적

방수시간: 가연물의 종류 및 배관 방식(최고 120분)

Tree 방식 Loop 방식 Grid 방식

원전 화재방호 규제현안: 소화설비 기술기준

원전 스프링클러설비 요건 KINS 규제지침: 방사시간 최대 2시간 이상 또는 300,000 gal

배관: Tree, Loop, Grid 방식 적용가능

국내소방법: 스프링클러 헤드 방사량(80 lpm)

NFPA 13: 가연물에 따른 방수밀도와 동시에 작동되는 면적 고려

적용현황 소화수원: KINS 규제지침에서 요구하는 최대값 이상

배관방식: 대부분 Tree 방식(소방심의 면제)

헤드별 방사압 차이로 방수량이 불균일함

방수밀도: 헤드 간격으로 조정(NFPA+NFSC): 최소 헤드간격 1.7m

Skipping 현상: NFPA 13: 1.8 m, FM: 2.1 m, IRI: 2.4 m

방호공간 헤드 수 증가: 다수의 배관/케이블 등으로 인한 설치공간 부족 – 헤드 설치 위치 부적합 사례: 방사장애물, 천장과의 거리(반응시간 지연)


17

3


18

3

가스계 소화설비

NFSC 106, 107, 107A : NFPA 12, 2001

NFPA의 내용을 근간으로 하고 있으나 설계 기본사항만 제시됨

개구부 약제보충량 요건의 근거 미흡

성능시험 요건: 방출시험, Door Fan Test

설계농도 유지시간(soaking time)

자동화재탐지설비

최신설비 적용

아나로그 감지기

R 형 수신기

P형 설비 점검사항

도통시험


화재위험도분석 고시 개정(원안위 고시 제2012-22호)

방화구역별 화재재해분석, 방화지역별 화재안전정지분석 다중오동작분석이 포함한 화재안전정지분석(FSSA) 전원전 대상

NEI 00-01: Guidance for Post-Fire Safe Shutdown Analysis 부록 1: 화재위험도분석보고서 작성지침 부록 2: 원전 소방시설 적용지침

화재방호계획 고시 개정(원안위 고시 제2012-21호)

운전원 조치(OMA) 및 화재진압대책

Fire Modeling 적용지침 개발 변수 민감도 및 불확실도 평가 방안

Monte Carlo Method, NUREG-1934(NPP Fire MAG)

화재 PSA 적용성 평가(계속운전 대상)

신규 화재PSA 방법론(NUREG/CR-6850) 적용성 평가 NEI 04-02: Guidance for Implementing RI-PB FPP Reg. Guide 1.205: RI-PB FP for existing NPPs


19

4



용어정의: 필수고온정지기능, 심층방어개념, 다중오동작

방화구역별 화재재해분석, 방화지역별 화재안전정지분석

제4조(화재방호구역의 구분) – 각 방화지역의 현황(길이, 폭 및 높이와 방화구역 등 고유한 특징)

제5조(가연성물질의 종류 및 크기) – 가연성물질의 종류 및 크기와 점화원을 제한하고 관리하는 방안이 방화구역별로 기술

~~~

– 방화지역별 가연성물질의 현황, 방화지역별 점화원의 현황, 방화지역별 가연성물질 및 점화원의 관리대책

제8조(화재위험성의 평가) – 방화지역별(또는 방화구역별) 화재하중 및 화재특성에 대한 분석

※ 설계기준화재는 안전정지분석과 연계된 항목


20

4



제9조(원자로안전정지, 잔열제거, 화재감시 및 방사성물질 유출방지능력)

격리규정 불만족시 독립된 대체 또는 전용의 정지능력 보유

안전정지기능격리규정 – 3시간 등급 내화방벽을 사용하여 격리하거나

– 가연성물질 또는 화재위험성이 없는 상태에서 수평거리 6.`1 m 이상 이격하거나 1시간 등급의 화재방호체 사용시 화재감지 및 자동식 화재진압설비를 갖추어야 함.

원자로건물 내부 격리규정 – 감지 및 자동식 화재진압설비를 설치하거나

– 최소한 30분 내화등급의 불연성 복사열 차폐체를 사용하여 격리함.

다중오동작 분석 – 동시에 다수의 케이블 손상될 가능성이 높음

– 필수고온정지기기는 본 고시 격리기준을 충족한 상태로 설치되어야 함.

– 기타 비필수 고온정지기기의 손상으로 미치는 영향은 화재모델링 또는 운전원조치

문제점: 모든 원전에 동시에 적용됨 Framatom 및 CANDU 형 원전


21

4

추진전략 및 중점사항: FSSA 재분석 글로벌 원자력안전의 중심

4

Deterministic Methodology

END

안전정지계통 선정

안전정지 장비 선정

안전정지 케이블 선정

방화지역별 평가

개선방법론 개발 격리규정 Required Hot SD Important SSD

반응도제어 기능 원자로냉각재보충 기능

원자로열제거 기능 공정감시 기능

보조기능

MSO

1단계: NEI 00-01 Generic List

2단계: Site Specific conditions

- WH Type FSSA는 안전정지계통을 화재방호계통을 포함한 40여개 선정하였으며, 방화지역별 평가시 PSA를 사용하였으므로 재분석이 요구됨

- CE Type FSSA는 MSO 반영을 위한 재분석 필요


부록 1: 화재위험도분석보고서 작성지침 추진방향: 평가가능성, 상세화, 사용자 친숙성 확보

기술내용

일반사항 – 개요, 적용요건 및 기술기준, 용어의 정의, 적합성평가(개요, 분석범위, 요건 변경사항)

– 참고자료

분석방법론 및 평가기준 – 방화구획, 가연성물질의 크기 및 종류, 화재위험성평가, 감지 및 진압설비

– 설계기준화재, 안전정지분석

화재재해도분석 – 방화구획, 가연성물질의 크기 및 종류, 화재위험성평가, 감지 및 진압설비

화재안전정지분석 – 설계기준화재 발생시 안전정지분석

결론

부록

항목별 세부지침


23

4


부록 2: 원전 소방시설 적용지침 개선방향 및 목적

경수로형 원전 규제지침 10.6에서 소방시설관련 사항 고시화

원전 소화설비 적용규정 명확화를 통한 소방법령과의 차별화

소화설비 기술기준

자동식 소화설비: NFPA에 상응하는 기술기준 적용

수동식 소화설비: 국가화재안전기준(NFSC) 적용

추진계획

NFSC/NFPA 상호비교 및 설비별 평가요소개발

원안위-소방청 MOU: – 소화설비 선정기준 및 소화설비 기술기준 개선 필요성 제기

필요시 소화설비 기술기준으로 KEPIC FPC 적용

기대효과

화재위험도분석보고서 심사시 소화설비 적절성 평가 방안확보

단일 소화설비 기술기준 적용


24

4


화재방호계획 고시 개정(원안위 고시 제2012-21호)

목적

운전원 조치(OMA) 및 화재진압대책 개선

추진방향

운전원 조치: 방화지역별 화재안전정지분석 결과 반영 – 운영기술지침서, AOP 및 EOP 연계

화재진압대책: 방화구역별 화재위험성 평가결과 반영 – 원자로에 미치는 영향, 화재의 종류 및 규모

초동소방대훈련: 화재 PSA 결과에 따른 방화구역별 중요도 반영

선결조건

방화구역별 화재재해분석, 방화지역별 화재안전정지분석

방화구역별 화재 PSA 수행


25

4

결론 및 기대효과 글로벌 원자력안전의 중심

26

5

원전 화재방호 규제 통합관리시스템

Fire Protection Implementation Program 화재안전정지분석에 근거한 운전원 조치방안 수립

화재 PSA 연계성 확보

Fire Modeling (FDS, CFAST, FDT)

분석 신뢰도 확보를 위한 지침 개발

Fire Hazard Analysis FSSA 방법론 지침개발 FHA 보고서 작성지침 소방설비 설계지침

Fire PSA 신규 F-PSA 방법론 적용성 검토

고시 제12-21호

고시 제12-22호

OECD FIRE DB 구축

결론 및 기대효과

원전 화재안전성 향상

화재위험도분석 작성지침을 통한 분석수준 향상

OMA, Fire PSA 등이 반영된 화재방호계획

Fire PSA, Fire Modeling 등 다양한 화재안전성 평가 방법론 적용

원전 화재방호 규제체계

다중오동작 분석이 포함된 화재안전정지분석 방법론 확립

RI-PB 화재방호 규제 적용성 평가

화재안전정지분석 및 화재모델링 규제검증기술 확보

원전 화재방호 통합관리를 위한 시스템기반 조성

기대효과

화재위험도분석-화재방호계획-화재 PSA 연계성 확보


27

5

원전 화재방호 관련 고시가 적용성에 문제없이 개정될 수 있도록 많은 의견을 제시하여 주시기 바랍니다 [email protected]

원전 화재방호 규제선진화 제도개선 방안 - kins · 원전 화재방호 기술기준...

Documents