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방화 설비와 손상상태를 고려한 국내 원전 화재 리스크 평가
강대일(Dae Il Kang),정용훈(Yong Hun Jung),김주성(Joo Sung Kim) 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.추계
원자력발전소(이하 원전)가 화재로 인해 원전의 노심이 손상되는 리스크는 점화빈도, 화재 심각도(severity), 화재 진압실패확률, 조건부 노심손상확률(conditional core damage probability)의 곱으로 표현된다. 지금까지 국내 원전 화재 리스크 평가시 진압실패 확률 평가는 화재 감지기는 성공이라 가정하고 화재 진압설비만 고려하던지 아니면 시간에 따른 수동진압실패 확률만을 고려하여 진압실패확률을 평가하였다. 본 연구에서는 방화설비와 시간에 따른 화재 손상상태를 고려한 진압실패 확률 평가방법을 소개하고 국내 원전 리스크 평가에 적용한 결과를 기술하였다. 분석 대상 국내 참조원전의 화재 시나리오는 케이블포설실(cable spreading room: CSR)의 임시점화원(transient ignition source) 화재이다. CSR에는 수 백개의 케이블 트레이가 있고 바닦에서 1.5m이내의 케이블 트레이들은 아래.위가 막혀있다. CSR에는 광전식 감지기와 물분무(water spray) 화재진압 설비가 있고 물분무 진압 설비는 광전식 감지기에 의해 작동된다. 감지기와 물분무 진압설비 고장확률은 NUREG/CR-6850 데이터를 이용하여 평가하였으며 광전식 감지기 고장시 진압설비 고장확률은 0.5로 가정하였다. 플름 높이(plume height)에 대한 화재 상관 식을 이용해 열방출율 퍼센타일(percentile)에 따라 손상될 수 있는 케이블 트레이 높이를 파악하였다. 케이블 트레이 높이와 CSR내 전체 케이블 트레이 손상, 이웃 화재구역으로의 화재전파를 고려하여 화재 손상상태를 정의하였다. 국내 원전의 CSR내 화재 방화설비와 화재시 평가된 플름 높이 등을 이용해 정의된 화재손상상태에 대해 진압실패 확률을 평가하고 화재 리스크를 평가하였다. 진압실패확률 평가 결과와 리스크 평가결과는 방화설비와 손상상태 모두를 고려한 경우가 제일 낮게 평가되었으며, 다음 방화설비만을 고려하였을 경우, 손상상태만을 고려하였을 경우의 순이었다.
원자력발전소 화재 안전성분석에서 화재 유발 케이블 손상시간 추정
강대일(Dae Il Kang),정용훈(Yong Hun Jung) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.춘계
원자력발전소의 화재로 인한 전기 케이블의 손상 시간 평가는 케이블과 연결된 기기(equipment)의 손상시간과 직접 연관되기에 화재 안전성 평가에 매우 중요하다. 화재 유발 전기 케이블 손상시간은 원자력발전소의 안전정지를 위한 운전원 행위 신뢰성에 커다란 영향을 미치기 때문이다. 원자력발전소에서 화재로 인한 전기 케이블의 손상 결정에는 세 가지 방법(단일 노출 경계치(exposure threshold), 온도에 따른 시간 손상 표(lookup table), THIEF(Thermally -Induced Electrical Failure) 모델)이 사용되어 왔다. 이들 방법 중 단일 온도나 단일 열속(heat flux) 값을 기준으로 케이블 손상을 결정하는 단일 노출 경계치 값이 많이 사용되고 있지만 케이블 손상까지 소요되는 케이블 가열시간을 고려하지 않아 보수적이다. THIEF 모델은 많은 데이터를 사용하기에 제한적으로 이용되고 있다. NUREG-2178에서는 최근 기존 세 가지 방법들의 단점들을 보완하기 위해 열흡수법(heat soak method)을 발표하였다. 이 방법은 케이블이 화재에 의해 가열되는 시간을 고려하여 케이블 손상시간을 결정한다. 본 논문에서는 일반 임시 점화원(transient ignition source)에 의해 노출된 열경화성(thermo-set) 케이블의 화재 시나리오에 대해 열흡수법과 단일 노출 경계법을 적용하여 케이블 손상 시간을 추정하고 비교하였다. 임시 점화원 열방출율은 NUREG-2233에서 제시한 식을 사용하였고, 점화원의 플름 온도 추정은 Heskestad의 플름(plume)온도 상관 식을 사용하였다. 본 연구결과, 임시 점화원 화재 유발 케이블 손상시간 추정에 대한 열흡수법의 적용은 현실적인 원전 화재 안전성 평가에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
국내 원자력발전소의 주제어실 화재피난 리스크 평가를 위한 화재 시뮬레이션
강대일 ( Dae Il Kang ),김길유 ( Kilyoo Kim ),장승철 ( Seung Cheol Jang ),유성연 ( Seong Yeon Yoo ) 한국안전학회(구 한국산업안전학회) 2014 한국안전학회지 Vol.29 No.4
In this paper, to systematically assess the abandonment risk of main control room (MCR) fire, fire simulations with FireDynamics Simulator were performed and abandonment probabilities were estimated for the MCR bench-board fire of domestic referencenuclear power plant. The fire simulation scenarios performed in this study included propagating and non-propagating fires of the MCRbench-board, and the availability and unavailability of heating, ventilation, and air conditioning system (HVACS). The following resultswere obtained. First, temperature was the major abandonment impact factor for the MCR bench-board fire if the HVACS was availableand optical density was that if the HVACS was unavailable. Second, the fire scenario contributing the MCR bench-board fireabandonment risk was identified to be only the propagating fire. Third, it was confirmed that the abandonment probability of the MCRbench-board fire for domestic reference nuclear power plant could be reduced by using the fire modeling.
원자력발전소의 화재사건 확률론적안전성평가 모델 구축에 관한 연구
강대일 ( Dae Il Kang ),김길유 ( Kilyoo Kim ) 한국안전학회(구 한국산업안전학회) 2016 한국안전학회지 Vol.31 No.5
A single fire event within a fire area can cause multiple initiating events considered in internal events probabilistic safety assessment (PSA). For an example, a fire event in turbine building fire area can cause a loss of the main feed-water and loss of off-site power initiating events. This fire initiating event could result in special plant responses beyond the scope of the internal events PSA model. One approach to address a fire initiating event is to develop a specific fire event tree. However, the development of a specific fire event tree is difficult since the number of fire event trees may be several hundreds or more. Thus, internal fire events PSA model has been generally constructed by modifications of the pre-developed internal events PSA model. New accident sequence logics not covered in the internal events PSA model are separately developed to incorporate them into the fire PSA model. Recently, many fire PSA models have fire induced initiating event fault trees not shown in an internal event PSA model. Up to now, there has been no analytical comparative study on the constructions of fire events PSA model using internal events PSA model with and without fault trees of initiating events. In this study, the changing process of internal events PSA model to fire events PSA model is analytically presented and discussed.
강대일 ( Dae Il Kang ),조재호 ( Jae Ho Cho ) 한국재무관리학회 2011 財務管理硏究 Vol.28 No.2
본 연구는 부도위험과 주식수익률의 위험-보상 상충관계(trade-off)를 주식포트폴리오를 통하여 분석한다. Merton(1974)의 단순옵션모형을 이용한 Vassalou and Xing(2004)의 연구가 부채 만기 전 부도가 발생하는 일반적인 상황을 반영하지 못 한데 비해, 본 연구는 부채 만기 전 부도 가능성을 모형화한 Down and Out 콜옵션모형(Brockman and Turtle 2003)을 이용함으로써 그 한계를 극복하였다. 본 연구는 Down and Out 콜옵션모형 및 Merton모형으로 부도위험을 측정하여 모형별 식별능력의 차이에 따라 달라질 수 있는 부도 포트폴리오의 성격을 규명하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 부도모형의 식별능력을 평가하는 표본일치분석에서 Merton 모형을 이용할 경우 부도집단과 통제집단이 거의 구별되지 않았으나 Down and Out 콜옵션모형의 경우 두 집단이 구별되었다. 둘째, 개별주식 수익률에 부도위험이 반영되는지를 분석한 Fama-MacBeth(1973)의 회귀분석에서 Down and Out 콜옵션모형의 부도지수가 통계적으로 유의하였고 Merton모형의 부도지수는 유의하지 않았다. 셋째, Fama-French(2000)의 확장(spanning)검정에서 Down and Out 콜옵션모형의 경우 FF-3요인에서 통계적으로 유의했던 규모요인이 부도요인을 추가한 4요인 모형에서는 통계적 유의성이 약해진 반면, Merton모형의 경우 FF-3 요인 및 부도요인 포함 4요인 모두에서 유의하였다. 이러한 결과는 모형별 부도지수의 식별능력 차이가 포트폴리오 수익률의 특성을 다르게 설명할 수 있다는 본 연구의 가설을 지지하는 증거이다. We study the risk-return trade-off between the default risk and the stock return based on portfolio return data. In order to quantify the default risk of a firm, we adopt the down and out call option (DOC) model of Brockman and Turtle (2003), which considers the possibility of default prior to the maturity of debt. By comparison, Vassalou and Xing (2004) used the option pricing model of Merton (1974) that considers the default possibility only at the maturity of debt. This study focuses on examining whether properties of default portfolios under DOC model differ from those under Merton model. The main findings are as follows. First, in sample matching analyses to show the ability of the model to identify a firm`s default, control groups are distinguished from sample groups under DOC model, but not under Merton model. Second, the default index constructed using DOC model is statistically significant in the Fama-MacBeth (1973) type regression the purpose of which is to analyze whether the default risk affects individual stock returns, but the index under Merton model is not. Finally, under DOC model, the size effect is weakened in statistical significance in our 4 factor-model that contains FF-3 factors and the default risk factor, but not under Merton model. These evidences support our hypothesis that the model difference in the ability to identify a firm`s default risk results in the difference between the ways that explain portfolio returns.