가속 열화된 원전 케이블의 화재 안전성 평가 : 열성장지수와 회귀분석 기법의 적용

• Published in: 한국재난정보학회 논문집, 21(3) Vol. 21; no. 3; pp. 536 - 544
• Main Authors: 박계원, 곽지현, 최두찬, 양현혁
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국재난정보학회 30.09.2025
• Subjects: 자연과학일반; 아레니우스 모델; 다중회귀분석; 가속 열화; Probabilistic Safety Assessment (PSA); 난연성; 원전 케이블; Severity Factor; Electric Cabinet Fire; IEEE 383; 화재 안전성; Nuclear Power Plant; Heat Release Rate; 열성장지수
• ISSN: 1976-2208; 2671-5287

연구목적: IEEE 383과 같은 원자력발전소(원전) 케이블의 표준 화재 안전성 시험은 신품을 대상으로 하므로, 장기 운영에 따른 열화가 난연성능에 미치는 영향에 대한 지식 공백이 존재한다. 본 연구는 가속 열화를 통해 장기 사용된 원전 케이블의 화재 안전성능 변화를 정량적으로 분석하고, 이를 평가할 새로운 지표를 개발하는 것을 목적으로 한 다. 연구방법: 안전등급 케이블 2종(A: XLPE, B: EPR/CSPE)에 대해 아레니우스 모델을 적용하여 최대 40년 등가 수 명에 해당하는 가속 열화를 수행하였다. 이후 IEEE 383 수직 화염 시험으로 난연성능을 평가하였으며, 화재 거동을 정량화하기 위해 화원으로부터 특정 거리에서의 최대 온도상승률(°C/s)로 정의되는 새로운 열성장지수(TEGRA)를 제안하였다. 연구 결과: 가속 열화는 케이블의 난연성능에 유의미한 영향을 미쳤으며, 그 영향은 케이블 종류에 따라 다르게 나타났다. 제안된 열성장지수는 평균 탄화 길이를 예측하는 유의한 변수임이 확인되었다. A 케이블의 회귀 모델은 가속열화온도에 의해 높은 설명력(R2>0.6)을 보인 반면, B 케이블 모델의 설명력은 상대적으로 낮아(R2= 0.313) 후자의 열화 거동이 더 복잡함을 시사했다. 결론: 본 연구는 기존 화재 안전성 표준이 경년 열화된 원전 케이블 의 위험성을 충분히 반영하지 못할 수 있음을 실험적으로 입증하였다. 제안된 열성장지수는 성능 기반의 화재 안전 성 평가를 위한 새로운 정량적 지표로서의 가능성을 제시하며, 원전의 경년 열화 케이블에 대한 보다 현실적인 화재 안전성 평가 기준 수립과 상태 기반 유지보수(CBM) 전략 개발의 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.