[조명석]원전 안전성 향상을 위한 구조물 수명관리기술

[사이언스칼럼]조명석 한전 전력연구원 책임연구원

원자력은 녹색성장의 핵심 에너지원으로 2030년까지 전 세계에 300기가 넘는 신규 원전 건설이 예상되고 있다.

▲ 조명석 한전 전력연구원 책임연구원

우리나라의 경우 현재 20기의 원전이 운영 중이며, 전체 발전량의 40% 정도를 차지하고 있어 국가 에너지원의 중추적인 역할을 담당하고 있다. 원전 운영 시 최우선 목표는 안전성으로 격납건물을 비롯한 주요 구조물은 인체와 비교할 때 원자로 등 원자력발전에 필수적인 주요 설비를 지지하고 보호하는 뼈대의 기능을 수행하고 있다.

특히 원전 구조물의 대부분은 철근콘크리트 구조로 이루어져 있으며 콘크리트의 경우 일반적인 인식은 반영구적인 수명을 갖는 것으로 생각하기 쉬우나 침묵의 장기인 간과 마찬가지로 암과 같은 심각한 질병이 발생하기 전까지는 이상 징후를 드러내지 않는 경우가 많다.

그러나 실제적으로는 사용 환경적 요인에 기인한 각종 열화(Aging) 현상이 발생하고 있다. 이와 같은 이상 징후가 발생하여 사후 조치를 취할 경우 막대한 경제적 손실은 물론이고 기계설비와는 달리 교체라는 근원적 조치가 매우 제한적이어서 그 시기를 놓친 경우가 대부분이다.

따라서 원전의 안전성 확보를 위해서는 국내 원전의 특성이 고려된 사전예방적인 구조물에 대한 체계적이고 효율적인 수명관리기술의 개발 및 적용이 필수적인 요소이다.

우리나라의 경우 원전 구조물을 대상으로 한 수명관리연구는 선진 외국과 비교하여 다소 늦게 출발하였다. 그러나 1997년 이후부터 한전 전력연구원이 개발한 점검절차 및 원전 구조물 수명관리시스템(SLMS : Structural Life Management System)에 의해 주기적인 안전성 점검 및 데이터 관리가 이루어지고 있다.

특히 2009년에는 원전 운영 주체인 한국수력원자력(주)와 공동으로 기존 시스템을 획기적으로 개선한 SLMSⅡ를 개발하여 국내 전 가동중 원전에 적용중이다.

SLMSⅡ는 Web을 기반으로 한 수명관리 통합시스템으로 구조물의 사용단계 뿐만이 아니라 설계 및 시공단계에서 발생하는 각종 자료와 이력사항을 체계적으로 관리할 수 있는 데이터베이스 시스템을 중심으로 운영되는 전문가시스템이다.

　즉, 데이터베이스에 축적된 각종 자료로부터 자동적으로 구조물의 현 상태를 정량적으로 평가하여 수명관리의 우선순위를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 평가결과 보수가 필요한 경우에는 보수대상 선정 및 보수설계도 자동화 처리가 가능하다.

　현재 데이터베이스 시스템에는 고리·월성·울진·영광 등 총 20기의 원전 구조물과 관련된 20여만 건의 각종 자료가 관리되고 있으며 향후 건설 예정인 신규 원전에서 생산되는 자료들도 데이터베이스화하여 수명관리의 기본 자료로 활용할 예정이다.

　이와 같은 구조물 분야의 첨단화된 수명관리시스템은 원전 선진국이라 할 수 있는 미국, 일본 및 프랑스 등에서도 갖추지 못한 세계 최고수준의 선진기술이다.

　고유기술로 개발된 원전 구조물 수명관리기술은 국내에서 운영 중인 전 원전에 활용 중으로 안전성 향상을 통한 원전 신뢰도 제고에 기여하고 있을 뿐만 아니라, 현재 우리나라가 의욕적으로 추진하고 있는 원전 해외수출 시에도 건설기술과 함께 운영기술의 요소기술로 활용이 가능하다.

또한 원전 구조물 수명관리기술은 원전 이외의 기타 사회 중요 구조물에도 기본 이론의 확대 적용이 가능한 파급효과가 큰 기술이므로 주도적인 기술 우위를 점할 수 있도록 지속적인 연구개발 노력을 경주할 계획이다.