Design of Human-System Interface for Severe Accident Management Support System based on Human Factors Engineering Program

Abstract

원자력발전소는 설계 당시 정의된 설계기준 사고에 대해서도 안전하게 전력생산을 할 수 있도록 안전계통과 운전 절차서, 그리고 훈련 절차 등이 구비되어있다. 하지만, 운전원에 대한 교육 및 훈련에도 불구하고 사고에 사건이나 사고 상황을 적절히 대처하지 못하게 되면, 핵연료에 있는 방사성물질이 원자로 용기를 거쳐 격납건물 내로 퍼질 수 있게 된다. 만약 이 당시에 노심 냉각 및 격납건물 건전성을 확보하지 못하게 되면 환경으로 누출될 수 있는 것을 고려해야 한다. 이렇게, 노심의 손상과 관계없이 방사성물질이 외부로 누출 가능한 사고를 중대사고라고 하며, 중대사고를 완화 및 관리하기 위한 전략으로 중대사고 관리지침서를 사용한다. 하지만, 중대사고 관리지침서에는 비상 운전 절차서처럼 세세한 절차를 운전원에게 제공하여 운전원이 수행해야하는 내용을 포함하지 않으며, 오직 발전소 상태 완화를 위한 방법만이 제시되어 있다. 실제 상황에서 사고관리를 담당해야 할 기관들이 급박하고 긴장된 순간에 의사결정을 하는 과정에 큰 어려움이 있을 것으로 예상되어왔다. 위와 같은 이유를 포함하여, 중대사고와 중대사고 관리지침서의 몇 가지 이슈를 보완하고자 전 세계적으로 중대사고관리 지원시스템에 대한 연구가 활발히 진행되어왔다. 본 연구도 중대사고 상황에서 운전원에게 정보를 제공하여 적절한 의사결정을 할 수 있도록 도와주는 중대사고관리 지원시스템에 대한 인간-시스템 연계를 개발을 목적으로 한다. 원자력발전소에서 절차서, 디스플레이, 훈련 프로그램 개발을 수행할 때는 NUREG-0711에서 제안하는 인간공학 프로그램을 이용 할 수 있다. 이 연구 역시 디스플레이를 개발하기 위한 연구이기 때문에, 인간공학 프로그램을 이용하여 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 인간공학 프로그램 중 1) 운전 경험 검토, 2) 기능요건분석 및 기능할당, 3) 직무분석, 4) 운전조분석, 5) 인간-시스템 연계 개발과 같이 총 5가지의 활동을 수행하였다. 운전 경험 검토는 이전의 운전 경험을 검토하여 개발될 시스템의 설계요건을 도출하는 목적이다. 운전경험검토에서는 두 가지 활동 1) 9개의 원자력발전소에서 발생한 중대사고 검토, 2) 국·내외에서 개발된 중대사고 지원시스템에 대한 검토를 수행하였다. 각 활동을 통해 도출된 16개의 설계요건은 개발될 지원시스템의 설계요건으로 사용되었다. 기능요건분석 및 기능할당은 중대사고관리에 최종 목적을 달성하기 위해, 필요한 안전기능과 안전기능을 만족하기 위한 성공경로를 계층적 구조 방법을 이용하여 도출하고, 도출된 안전기능과 성공경로에 대한 자동화 수준 할당과 모델링을 수행하였으며, 모델링은 Multilevel Flow Modeling (MFM)을 이용하였다. 또한, 도출된 안전기능에 대한 자동화 수준을 선정하였다. 기능요건분석의 결과는 개발될 지원시스템에서 기능-디스플레이에 표시하였다. 직무분석은 운전원이 직무를 수행할 때 반드시 수행되어야 하는 직무를 식별하고, 그 직무를 수행하는데 필요한 정보 등을 도출하는 목적으로 수행하였으며, 계층적 직무분석을 통해 지침서 전이에 대해 나타내었으며, 직무 분해 방법을 통해 상세 분석을 수행하였다. 직무분석의 결과는 개발될 지원시스템에서 직무-디스플레이에 표시될 예정이며, 이 디스플레이는 운전원이 직무를 수행하는데 필요한 모든 정보(기기, 시스템 및 변수들)를 한 화면에서 확인할 수 있도록 디자인하였다. 본 연구의 결과인 중대사고관리 지원시스템 인간-기계연계는 중대사고 대응거점에 설치되어 불확실성이 높은 중대사고 상황에서 필요한 정보를 적절히 전달하고, 의사결정에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 중대사고 대응조직의 인적오류의 가능성을 줄여 최종적으로 원전의 위험도를 감소시키는데 기여할수 있을 것으로 기대된다. 추가로, 인간공학 프로그램을 적용한 중대사고관리 지원시스템의 개발은 현재 연구수준의 시스템 기능 개발을 넘어, 실제 적용 가능한 기술 수준으로 끌어올리는 기회가 될 수 있을 것으로 사료된다.