소외전원상실 사례 분석을 통한 전력계통 신뢰도 향상방안 = Improvement Measures for Power System Reliability through the Analysis of Loss of Offsite Power Events

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 국내 원자력발전소에서 발생한 소외전원상실(Loss of Offsite Power, LOOP) 사건을 체계적으로 분석하여 전력계통의 신뢰도 향상방안을 도출하는 것을 목적으로 한다. 소외전원상실은 발전소에서 외부 전원공급이 완전히 차단되는 사건으로, 소내 비상전력인 비상디젤발전기가 기동 실패 시 발전소 정전사고(Station Blackout, SBO)로 이어지는 중대사고를 유발할 수 있다.
연구 자료는 한국원자력안전기술원(KINS)의 원전안전운영정보시스템(OPiS)에 공개된 1978년부터 2024년 12월까지의 사건 기록 데이터를 활용하였다. 분석은 주요범주별(발전소 중심/날씨 관련/인적오류), 발전소 타입(표준/비 표준형), 운전상태(출력/정지운전)에 따라 구분하여 수행하였다.
분석 결과, 국내 원전에서 발생한 총 45건의 LOOP 발생 중 발전소 중심의 사건이 13건으로 29%, 날씨 관련 사건이 14건으로 31%, 인적오류 관련이 16건으로 36%를 차지하였다. 비 표준형 발전소는 표준형 대비 약 2.5배 높은 LOOP 발생 빈도를 보였으며, 날씨와 관련한 LOOP 발생은 지역별 특성이 뚜렷하게 나타났다(예: 고리 권역의 강풍, 울진 권역의 산불). 또한, 정지운전 상태에서는 정비원의 인적오류 비중이 크게 증가하였다.
이러한 분석을 바탕으로, 본 연구에서는 △차단기와 제어카드의 품질 향상, △지역별 기상 재해 특성을 고려한 물리적 방호 강화, △정비 및 운전 분야의 지속적인 교육과 훈련을 통한 인적오류 예방을 신뢰도 향상대책으로 제시하였다. 본 연구의 결과는 국내 원자력발전소 전력계통의 신뢰도 강화뿐만 아니라, 향후 확률론적 안전성 분석(Probabilistic Safety Assessment, PSA) 및 중대사고 대응 전략 수립을 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to systematically analyze Loss of Offsite Power (LOOP) events that have occurred in nuclear power plants (NPPs) in Korea and to propose measures for improving the reliability of electrical power systems. A LOOP event refers to the complete loss of external power supply to the plant, which, if the onsite emergency diesel generator (EDG) fails to start, may progress to a station blackout (SBO) and potentially result in a severe accident.

The analysis utilized event data from 1978 to December 2024 obtained from the Operational Performance Information System (OPiS) of the Korea Institute of Nuclear Safety (KINS). LOOP events were classified and analyzed according to major cause category (plant-centered, weather-related, and human error), plant type (standardized and nonstandardized), and operational status (power operation and shutdown).

The results indicate that among the 45 LOOP events identified, 29% were plant-centered, 31% were weather-related, and 36% were caused by human error. The LOOP frequency in non-standardized NPPs was approximately 2.5 times higher than that in standardized NPPs. Weather-related LOOP events exhibited distinct regional characteristics; for example, strong-wind-induced events occurred mainly in the Kori region, whereas wildfire-related events were concentrated in the Ulchin region. In addition, human errors during shutdown operations were primarily associated with maintenance activities and accounted for a significantly higher proportion than during power operation.

Based on these findings, this study proposes three key reliability improvement measures: (1) enhancing the quality and reliability of circuit breakers and plant control cards, (2) reinforcing physical protection systems in consideration of regional weather hazards, and (3) preventing human error through continuous training and education for maintenance and operations personnel. The outcomes of this study are expected to contribute not only to improving the reliability of power systems in NPPs, but also to providing a technical basis for future probabilistic safety assessment (PSA) and severe accident management strategies.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• II. 기본개념 2
• 2.1 우선전력 공급계통(PPS) 2
• 2.2 허용 가능한 전원공급 방식 3
• 2.3 소외전원상실사고(LOOP)와 전압상실(LOV) 4
• 2.4 발전소 정전사고(SBO) 5
• III. 사례분석 7
• 3.1 국내 원자력발전소 전원공급 방식 및 LOOP 발생 건수 7
• 3.2 소외전원상실 사례 분석 8
• 3.2.1 연도별 소외전원상실 발생 빈도 10
• 3.2.2 주요범주별 소외전원상실 사례 분석 13
• 3.2.3 발전소 타입별 소외전원상실 사례 분석 17
• 3.2.3.1 표준형 원전 소외전원상실 사례 분석 17
• 3.2.3.2 비 표준형 원전 소외전원상실 사례 분석 18
• 3.2.4 발전소 운전상태에 따른 소외전원상실 사례 분석 20
• 3.2.4.1 출력운전 상태에서 원전 소외전원상실 사례 분석 21
• 3.2.4.2 정지운전 상태에서 원전 소외전원상실 사례 분석 22
• IV. 신뢰도 향상방안 25
• 4.1 발전소 중심(Plant-Centered) 개선 25
• 4.2 날씨 관련(Weather-Related) 대응 28
• 4.3 인적 오류(Human Error) 예방 30
• Ⅴ. 결론 34
• 참고문헌 35
• ABSTRACT 36