原電 非常디젤發電機 國內外 損傷事例 分析에 관한 硏究

Abstract

원전 비상디젤발전기와 산업용 디젤엔진 중 선박용 디젤발전기를 비교한 결과 운전시간, 기동조건 및 운전특성에 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 하지만, 현재 원전 비상디젤발전기를 정비하고 시험함에 있어 그러한 운전특성을 제대로 반영하고 있다고 할 수 없으며 차후 고유의 운전특성을 반영한 정비방안에 대한 대책이 요구됨을 확인하였다.

또한, 해외 비상디젤발전기 손상사례 분석에서 보듯 전체 손상사례 건수의 50% 이상이 엔진 및 기계보조계통에서 발생하는 것을 알 수 있었고, 그 중에 특히 연료유계통에서 가장 많이 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한, 연료유계통의 주요기기 중 펌프가 가장 높은 손상 비율을 보였으며, 손상원인에는 기계적 파손, 축 정렬(alignment) 불량, 진동에 의한 부품의 이완 등이 있었음을 파악할 수 있었다.

해외 비상디젤발전기 관련 손상사례 분석결과를 자세히 정리하면 다음과 같다.

1) 분석결과 엔진 및 기계보조계통과 발전기 및 전기/계측제어분야가 각각 50.3%와 49.7% 으로 비슷한 사고·고장 발생률을 보였다.

2) 엔진 및 기계보조계통 손상의 경우

- 연료유계통(26.2%), 엔진(20.6%), 냉각수계통(18.8%) 순으로 높은 손상 비율을 보였다.

3) 엔진 손상의 경우

- 엔진 손상사례를 8개의 주요기기(조속기, 베어링, 크랭크샤프트, 실린더, 컨넥팅로드, 크랭크케이스, 피스톤, 헤드)와 기타로 분류하였다.

- 조속기(29.8%), 실린더(19.1%), 헤드(17.0%) 순으로 높은 손상 비율을 보였음.

4) 연료유계통 손상의 경우

- 연료유계통 손상사례를 9개의 주요기기 등(배관, 밸브, 연료유품질, 연료랙, 연료펌프, 인젝터, 탱크, 펌프, 필터와 스트레이너)로 분류하였다.

- 펌프(17.5%), 연료유품질(15.0%), 배관(14.2%) 순으로 높은 손상 비율을 보였음.

5) 냉각수계통 손상의 경우

- 냉각수계통 손상사례를 11개의 주요기기 등(가스켓, 계측제어, 라디에이터, 배관, 밸브, 열교환기, 전열기, 인터쿨러, 탱크, 펌프, 냉각수품질)로 분류함.

- 펌프(18.6%), 배관(17.4%), 밸브(17.4%) 순으로 높은 손상 비율을 보였음.

6) 기동계통 손상의 경우

- 기동계통 손상사례를 7개의 주요기기(필터/건조기, 계측제어, 공기분배기, 공기모터, 배관, 밸브, 압축기)로 분류함.

- 밸브(35.6%), 계측제어(15.6%) 순으로 높은 손상 비율을 보였음.

7) 윤활계통 손상의 경우

- 윤활계통 손상사례를 9개의 주요기기 등(펌프, 배관, 밸브, 윤활유품질, 섬프, 스트레이너, 열교환기, 계측제어, 기타)로 분류함.

- 윤활유품질(36.1%), 배관(20.84%) 순으로 높은 손상 비율을 보였음.

8) 흡·배기계통 손상의 경우

- 흡·배기계통 손상사례를 9개의 주요기기 등(필터, 배기다기관, 배기구, 배기밸브, 흡입구, 인터쿨러, 계측제어, 터보차져, 기타)로 분류함.

- 터보차져(32.6%), 배기다기관(16.3%) 순으로 높은 손상 비율을 보였음.

본 연구를 통해 국내 원전 비상디젤발전기 운영에 있어 고유 운전특성을 반영하고 해외 손상사례 분석을 고려한 개선된 정비 방안을 수립할 수 있는 계기를 마련하였으며, 향후 국내 원전 비상디젤발전기 건전성 및 신뢰도 향상에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

The emergency diesel generator (EDG) in a nuclear power plant (NPP) shall start within 10seconds and supply electrical power to engineered safety features (ESF) within one minute if a loss of off-site power (LOOP), or a design-basis event, or their combination occur. Each NPP has an EDG set consisting of two diesel generators for redundancy. In addition to the EDG set, an alternate Alternating Current Diesel Generator (AAC DG) is installed and shared by several units to cope with a station black out (SBO), i.e., loss of the offsite power concurrent with reactor trip and unavailability of the EDG set.

Even though NPPs have been very safely designed as defense in depth and redundancy system, EDG has to be ready to start for supplying electrical emergency power sources to engineered safety facility system (ESFS) to cool down the residual heat of the reactor in serious accident which must not happen. EDG is the last method for making NPP safely cooled down in the emergent accident. So the integrity of EDG has the important role in NPP safety for sure.

In this study, the characteristics of EDG at NPP were compared with diesel engines in other fields like shipbuilding industry and the operational features of EDG which actually uses the middle-speed diesel engine of a ship was verified. The information-infrastructure was also suggested in relation to overseas NPP failures. Overseas 915 EDG failures from WANO were analyzed. Through the analysis of the EDG failures, some useful informations were provided to Korean NPP EDG reliability and integrity somewhat better for the future.