NET 논문 소개

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● 제목 : SAMG-based Human Reliability Analysis Method in Support of Level 2 PSA – Part I: Table-Top eXercise Experiments

● 저자 : 한국원자력연구원 리스크평가연구부 (제1저자 김재환) (공저자: 조재현, 박수용, 박진균) Jaewhan Kim, Jaehyun Cho, Sooyong Park, Jinkyun Park

배경
  • □ 후쿠시마 사고 이후 원자력 산업계에서는 설계기준초과 자연재해(BDBEE)와 중대사고(SA)에 대응하기 위한 다양한 사고관리 전략과 이동형 설비를 도입해 왔습니다. 한국에서도 2015년 원자력안전법 개정을 통해 사고관리계획서(AMP) 제출이 의무화되었으며, 확률론적 안전목표 달성을 위해 Level 2 PSA와 연계된 인간신뢰도분석(HRA)의 중요성이 확대되었습니다.
  • □ 기존 HRA 방법들은 주로 Level 1 PSA를 대상으로 개발되었으며, 중대사고관리지침서(SAMG)에 기반한 Level 2 HRA 방법론은 매우 제한적이었습니다. 특히, 기술지원센터(TSC)의 전략 의사결정, 이동형 설비를 이용한 현장 조치, 전략 실행에 따른 부정적 영향과 이를 고려한 판단 과정 등을 체계적으로 반영할 수 있는 방법론이 부족하였습니다.
  • □ 본 논문은 이러한 한계를 극복하기 위해 SAMG 기반 Level 2 HRA 방법(SAM-L2HRA) 개발을 목표로 한 첫 번째 연구 부분(Part I)으로서, SAMG 직무의 구조와 특성 정립, 핵심 직무 단계 및 인지적 특성 분석, Table-Top eXercise (TTX) 실험을 통한 실증적 근거 확보에 초점을 두고 있습니다.
연구내용 1. SAMG 구조 및 직무 특성 분석
  • □ 연구 대상 SAMG는 크게 주제어실(MCR) SAMG와 기술지원센터(TSC) SAMG로 구분됩니다. 사고 대응의 주도권은 초기에는 MCR에 있다가 TSC가 구성되면 TSC로 전환됩니다. TSC SAMG는 다음 요소들로 구성됩니다: (1) 진단 흐름도(DFC): 사고상태 평가 및 적용할 중대사고지침(SAG) 선택, (2) 중대사고지침(SAG): 개별 사고관리 전략, (3) 장기 감시(LTM) 및 종료지침(TERM).
  • □ 특히 이동형 설비 활용 가능성이 높은 전략은 SAG-01 (증기발생기 주입), SAG-03 (원자로냉각재계통 주입), SAG-04 (격납건물 주입), SAG-05 (방사성물질 방출 저감), SAG-06 (격납건물 상태 제어) 등이며, 이들 각 SAG는 공통적으로 그림 1과 같은 6단계 기본 직무 구조를 가집니다:

  • □ 이 중 T2 (전략 결정) 및 이동형 설비를 포함하는 T3–T4 단계는 인지적 복잡성이 높고, 인간 오류 및 조직 간 협력 실패 가능성이 큰 핵심 단계로 파악되었습니다.

    • 2. SAM-L2HRA 개발을 위한 기술적 접근 방법
  • □ SAM-L2HRA 방법은 SAMG 직무 특성을 반영하여 두 가지 상보적 접근을 제안합니다. 첫 번째는 시간 기반 접근(Time-based approach) 방법이며, 전략 수행 가능 시간(Time available)과 실제 소요 시간(Time required)의 분포를 비교하여 콘볼루션(convolution)을 계산하는 방식입니다. 여기에는 중대사고 현상의 불확실성, 이동형 설비 설치·운전 시간, 전략 효과 확인 시간을 통합적으로 고려합니다.
    □ 두 번째는 직무 기반 접근(Task-based approach) 방법이며, DFC 진입 판단, 수단 가용성 평가, 부정적 영향 평가, 전략 실행 및 검증 단계를 개별적으로 분석합니다. 특히 부정적 영향 평가에 따른 전략 의사결정 확률을 정량화하기 위한 새로운 방법이 필요합니다. 퍼지이론 기반 연구를 확장 및 단순화하여 의사결정 수목 기반의 전략 결정 확률 평가(DTA) 개념을 도입하였습니다(그림 2 참고).




    • 3. SAMG Table-Top eXercise (TTX) 실험 및 결과
  • □ SAM-L2HRA의 실증적 기반 확보를 위해 중대사고 시나리오 기반 TTX 실험을 수행하였습니다. 실험에는 SAMG 개발자 및 숙련 운전원 등 5명의 전문가가 참여하였습니다. 실험 시나리오는 일차 기기냉각수 완전상실(TLOCCW) 사건을 기반으로 하며, RCS 저압 시나리오와 고압 시나리오 두 가지로 구성하였습니다.
    □ TTX를 통해 다음과 같은 중요한 특징이 도출되었습니다. (1) SAG 수행은 원칙적으로 하나의 전략 효과 확인 후 다음 전략으로 전환함, (2) 전략 결정에는 지침서의 기준뿐만 아니라 사고 추이에 대한 인식이 강하게 작용함, (3) 방사성물질 방출 가능성이 있는 전략(SAG-01)은 EOF와의 협의가 필수적으로 요구됨, (4) 격납건물 주입 및 살수 전략(SAG-04, 06)은 부정적 영향에 대한 판단 부담이 특히 큼.
    □ TTX 결과를 바탕으로 각 SAG 수행에 요구되는 시간이 도출되었으며(표 1), 전략별로 약 10~30분 수준의 전략 결정 시간이 필요함이 확인되었다. 전문가별 차이는 세부 검토 정도와 판단 신중성에 기인하였다.

    □ 또한, 부정적영향 평가규칙을 텍스트기반(TRBJ) 및 계산보조기반(CABJ)으로 분류하고, AHP 기법을 활용하여 상대적 복잡도를 정량화하였습니다. 이를 통해 각 판단 유형에 대해 진단오류확률(HEP)을 산정하였으며, 해당 결과는 Part II에서 제시될 SAM-L2HRA의 의사결정 확률 모델에 직접 활용됩니다.

    • 결론
    • □ 본 논문은 SAMG 기반 Level 2 HRA 방법인 SAM-L2HRA 개발을 위한 기초 연구로서 다음과 같은 의의를 가집니다 :
         (1) SAMG 작업의 구조, 인지적 특성, 오류 가능 단계를 체계적으로 정리하고 있으며,
         (2) TTX 실험을 통해 시간 정보 및 실제 의사결정 특성을 실증적으로 도출하였으며,
         (3) 부정적 영향 평가에 따른 전략 의사결정 오류를 정량화할 수 있는 기반을 마련하였습니다.
    • □ 본 연구결과를 기반으로 후속 논문(Part II)에서는 SAM-L2HRA의 정량분석 절차와 실제 적용사례를 제시합니다.