원자력발전소 화재위험도분석이후 재평가 10년 주기가 도래하기 전에 대체교류 디젤발전기건물이 신축됨에 따라 동 건물에 대한 화재위험도분석이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 국내 'A' 원자력발전소 대체교류 디젤발전기건물에 대한 화재위험도분석을 수행하였다. 분석결과 기술기준에 만족하게 설치되었고 안전정지에 미치는 영향이 없으나 설비운영측면에서 보완할 부분이 도출되었다. 본 논문에 적용된 분석방법, 연구결과 등은 향후 가동중 원자력발전소 신축건물 화재위험도분석시 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
원자력발전소의 비상전력계통은 소외정전 시 발전소 안전정지에 필요한 안전관리 설비에 비상전력을 공급하는 계통으로 비상전력계통 모선에 비상디젤발전기(Emergency Diesel Generator : EDG)가 설치되어 있다. 본 논문에서는 국내 중수로형 원자력 발전소에 대해서 최초로 주기적 안전성 평가(Periodic Safety Review : PSR)을 수행한 결과를 기술하였다.
원자력발전소 소외전원 상실 시 발전소를 안전하게 정지시키기 위한 비상디젤발전기의 신뢰성 평가는 계속적으로 수행되고 있는 연구과제 중 하나이다. 본 논문에서는 동적 시스템 모델링 툴을 사용하여 비상디젤발전기의 동적 신뢰도 평가를 위한 Markov모델을 구축하였다. 구축한 동적 신뢰도 모델을 이용하여 NUREG/CR-4810에서 제안한 분석방법의 모순점을 보완하여 Reg. Guide 1.108의 비상디젤발전기 가속시험주기 규정을 이용불능도 측면에서 검토하였다 또한 비상디젤발전기의 이용불능도는 기동실패확률 및 보수율과 기동실패 중 기동시 충격에 의한 고장 비율의 함수인 점을 고려하여 가속시험주기 규정을 따를 때 보수율과 기동시 충격에 의한 고장 비율이 이용불능도의 변화에 미치는 영향을 시뮬레이션하였다.
원자력 발전소가 전력계통으로부터 분리되어 외부전원으로 발전소 내부의 주요 보조기기들을 운전할 수 없는 상황에서 비상디젤 발전기는 원자력발전소의 핵심 냉각펌프 등 전원을 공급하지 않으면 안 된다. 현재까지는 품질등급 Q-Class인 비상 발전기 여자시스템이 외국 기술에 전적으로 의존하여 공급되었는데 비상발전기가 차지하는 역할의 중요성으로 인한 품질활동 절차, 규제기관의 인허가 획득 등의 문제 때문에 비상 디젤발전기의 여자시스템이 현재까지 국산 연구개발이 이루어지지 않았다. 본 논문은 원전 비상디젤 발전기 여자시스템의 국산개발에 필요한 시스템의 기기 검증에 대한 내용을 기술하고자 한다.
본 논문은 원자력발전소에서 가장 엄격한 품질 및 성능요건을 만족해야하는 안전등급(Q) 비상전원 공급용 디젤발전기의 여자시스템을 개발하고, 발전소에 적용하기 전에 축약발전기를 대상으로 여자시스템의 성능시험의 내용과 시험의 결과를 바탕으로 개발시스템의 성능과 건전성을 확인한 내용들을 기술하였다.
(1)코제너레이션이란 Co(공동의)와 Generation(발생)의 복합어로 이것을 시스템업한 것을 코제너레이션시스템(CGS)이라 한다. CGS는 전기와 열을 동시에 생산한다 해서 열전배합시스템이라고도 하며, 지금까지 대기에 방열하고 있던 엔진배열을 회수하여 발전에 이용함으로써 종합에너지효율을 75% 전후까지 높이는 시스템이다. 미쓰비시전기는 장기간에 걸친 전력계통기술, 발전$\cdot$냉열기술에 최신 일렉트로닉스기술을 결집하여 고신뢰성과 고효율을 실현하였다. (2)CGS에서 사용하는 엔진은 여러 조건에 따라 디젤엔진, 가스엔진, 가스터빈이 채택되는데 최근에는 배가스가 깨끗한 가스엔진, 가스터빈의 보급이 현저히 많아졌다. 또 CGS에서는 각종 NOx 저감기술이 개발되어 실용화되고 있어 디젤 엔진에서 300ppm, 가스엔진에서 150ppm, 가스터빈에서 100ppm정도까지 저감이 가능하다(어느 것이나 Nox 대책기는 0$\%$$O_2$).(3)CGS의 도입 촉진을 위해 아래와 같은 전력회사와의 계통연계, 전기사업법 개정, 상용방재 겸용화 등 각종 규제완화가 실시되었다. -특고압수전에서 역조류가 있을 경우에 대비한 기술요건의 명확화 -1,000kW미만의 발전소는 공사계획 신고 불필요 -가스터빈발전소는 1,000kW미만, 내연력발전소는 모두 사용전검사가 원칙적으로 불필요 -도매공급사업에 관련된 참여허가의 철폐 -가스연료엔진도 상시방재 겸용화 가능
원자력발전소에서 비상디젤발전기는 노심의 안전성을 지키는 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 이를 위해 디젤발전기는 신뢰성능 높게 유지하도록 규제요건이 마련되어 있다. 디젤발전기의 엔진 상태를 주기적으로 감시하고 평가하기 위해서는 엔진 상태 신호 분석 기술이 필요하다. 엔진 상태 신호 분석에는 연소분석과 진동 및 초음파 측정 및 분석기술이 중요한 비중을 차지한다. 연소 분석은 디젤 엔진의 개별 실린더에 대한 연소 성능에 대한 정보를 제공한다. 진동 및 초음파 분석은 이벤트 타이밍과 기계적 상태에 대한 정보를 알려준다. 이들 신호는 정상적인 부하로 운전하는 디젤엔진의 가동에 영향을 미치지 않고 수집할 수 있다. 엔진 상태 신호 분석을 이용하는 주요 동기는 전통적으로 장비 제작자의 권고에 따라 수행되는 분해-검사 유지 보수 프로그램을 일부 대체하고 예측정비를 통해 신뢰도를 유지하기 위함이다. 상태 진단정비는 엔진 상태 신호분석을 주로 이용하여 엔진의 신뢰도와 이용률을 증가시킬 수 있다. 본 논문에서는 국내외서 경험한 엔진상태신호 측정 및 분석 사례를 기술하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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