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- 상용원전에 쓰이는 인코넬690 응력부식균열 예측기술 세계 최초 개발 -- 가동 원전 및 수출형 원전의 안전성 향상 기대 -
집에서 쓰는 수도꼭지는 금이 가서 물이 새면 바꾸지만, 원전에 사용하는 노즐은 그럴 수 없다. 원전을 안전하게 운영하기 위해서는 부품이 언제 부식되고 언제 균열이 생길지 예측해서 미리 적절하게 교환해야 한다. 원자력 안전 연구에서 예측기술이 매우 중요한 이유다.
한국원자력연구원(원장 박원석)은 우리나라 원전에서 최근 사용중인 소재, 인코넬690의 부식균열을 예측하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 7월 2일 밝혔다.
원전에서는 정기적인 초음파 검사 중 관통관 노즐에서 균열 신호를 발견하면 정밀 검사를 통해 균열의 깊이를 측정하고, 균열의 추이를 예측하는 부식균열 예측식 등을 이용해 기기 건전성을 평가하고 정비 여부를 결정한다. 인코넬690은 앞서 사용하던 인코넬600에 비해 부식균열 저항성이 우수하지만, 부식균열의 추이를 예측하는 수식은 따로 개발하지 않아, 기존 인코넬600의 예측식을 그대로 사용해왔다. 이 때문에 미국 등 각국에서는 경쟁적으로 인코넬690에 맞는 예측식 개발을 서두르던 참이었다.
원자력연구원 김성우 박사 연구팀은 이번 예측식 개발을 위해 300℃ 이상, 압력 150기압 이상의 원전 내부 환경에서 수 마이크론(머리카락 굵기의 1/100 수준)의 균열까지 실시간으로 측정할 수 있는 세계 최고 수준의 실증장비를 앞서 개발했다. 이 실증장비를 이용해 모은 데이터를 바탕으로 실제 원전 가동 환경에서 인코넬690의 응력부식균열 속도를 정확하게 예측할 수 있는 예측식을 세계 최초로 만들어내는데 성공했다. 이에 따라, 출력제어봉의 관통관 노즐 건전성에 대한 정확한 예측이 가능해져, 국내 가동원전 뿐 아니라 수출형 원전의 안전성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다.
현재 연구팀은 예측 정밀도를 높이기 위해 실제 사용된 자재를 대상으로 신뢰성을 검증하는 한편, 현장 적용을 위해 전력산업기술기준(KEPIC) 등 기술 표준화에 노력하고 있다. 이번 성과는 한국원자력학회 원자력학회지(Nuclear Engineering and Technology) 7월호에 게재됐다. 연구원 박원석 원장은 “원자력연구원은 세계 최고 수준의 기술력을 바탕으로 국내 가동 원전의 안전성 향상을 위해 불철주야 노력하고 있다”며 “이번 성과가 해양, 우주, 국방 등 다른 사업분야에도 적용되길 기대한다”고 밝혔다.
※ 인코넬(inconel) : 니켈에 크롬, 철, 티탄 등을 첨가해서 만드는 합금 소재로, 600℃에서도 신장, 인장강도 등 대부분의 특성이 변하지 않을 만큼 내열성이 뛰어나 원전, 원유 채굴장비, 해상장비 등 다양한 분야의 배관, 밸브 등에 사용하고 있다.
※ 우리나라가 개발한 한국형원전 OPR1000에서는 초기에 원자로 출력제어봉의 관통관 노즐에 인코넬600을 사용했다. 이후 안전성을 강화하기 위해 인코넬600보다 크롬 함량이 2배 높아 더욱 안전한 인코넬690으로 소재를 바꿨으며, OPR1000을 개량해 신고리 3, 4호기에 적용하고 UAE에도 수출한 APR1400에서도 인코넬690을 사용하고 있다.
한국원자력통제기술원(원장 김석철, 이하 KINAC)이 독자적으로 개발한 핵물질 분석 장비인 ‘마이크로 X선 형광분석기(MMXRF)’가 유럽연합 공동연구센터 초우라늄 원소 분석 연구소*(EC-JRC/ITU)에 수출될 예정이다.
MMXRF(Monochromatic Micro X-ray Fluorescence)는 원자력통제기술원이 2012년에 개발을 완료하여 2016년 12월에 특허를 등록한 장비로, 미신고 핵활동이 의심되는 시설에서 극미량의 먼지를 채취, 분석해 시료 내 핵물질의 상세 위치와 함량을 파악하여 정밀분석 여부 및 방법을 선택하는 데 활용한다. 또한 MMXRF는 국제원자력기구(IAEA)의 유사장비보다 분해능, 검출하한치 등 성능이 뛰어난 것으로 인정받았으며, 현재 원자력통제기술원과 IAEA가 MMXRF의 소형화를 위한 공동연구를 추진 중이다.
김석철 원장은 “다년간의 연구를 통해 독자적으로 개발한 장비를 해외 연구기관에 수출하게 된 것은 우리 기관뿐만 아니라 국가적으로도 핵비확산 검증에 대한 기술력을 국제적으로 인정받은 의미있는 성과”라고 밝혔다.
한편, 이번 MMXRF 수출계약은 원자력통제기술원이 2017년 2월 MMXRF 특허에 대한 전용실시권을 ㈜아이에스피로 이전하여, 장비를 제작하는 ㈜아이에스피와 유럽연합 공동연구센터 초우라늄 원소 분석 연구소(EC-JRC/ITU)간 계약을 체결(약 25만 유로, 8월 1일 체결)하였다.
※ 유럽연합 공동연구센터 초우라늄 원소 분석 연구소*(EC-JRC/ITU) : 국제원자력기구(IAEA) 사찰 시료 분석 네트워크(NWAL ; NetWork for Analytical Laboratories)에 가입된 국제 공인 연구소 중 하나
한국원자력안전기술원(원장 손재영, 이하 KINS)이 오늘 7월 31일(수) KINS 국제원자력안전학교 대강당에서 NRRC CEO Khalid Aleissa가 참석한 가운데 사우디 규제요원 대상 원자력 안전규제 기술교육 프로그램 종료식을 진행했다.
작년 1월 사우디 규제요원 18명을 대상으로 시작된 이번 교육과정은 약 19개월간의 단계별 학습 과정을 거쳐, 실제 규제현장에서 요구되는 기술력 향상과 더불어 상황 대응능력 강화 중심의 교육으로 성공리에 마무리했다.
KINS 최영준 국제원자력안전학교장은 “이번 교육과정에 참여한 교육생 가운데 3명은 이미 사우디 원자력분야 현장에 투입돼 실제 규제업무를 수행 중”이라며, “앞으로도 KINS가 보유한 다양한 인적·물적 인프라를 바탕으로 글로벌 원자력 안전을 위한 다양한 국제교육과정을 확대해 나갈 예정이다”고 말했다.
※ NRRC(Nuclear and Radiological Regulatory Commission) : 사우디 원자력·방사선 규제 위원회
한국원자력의학원(원장 김미숙)은 8월 8일(목) 국가RI신약센터(KRICP, Korea RadioIsotope Center for Pharmaceuticals) 개소식을 개최했다.
개소식에는 유영민 과기정통부 장관 등 주요 내빈과 출연연·학회·협회, 관련업계 대표 등 약 200여명이 참석했다.
과기정통부 연구개발사업을 통해 의학원은 약 6년간 938억원을 투입하여 ▲독자적인 방사성의약품 개발 지원, ▲국내 제약사들의 신약개발 과정 중 방사성동위원소 기반 안전성·유효성 검증작업을 지원할 목적으로 국가RI신약센터를 구축했다.
지난해 준공된 국가RI신약센터는 1만7112㎡의 연면적에 지상 7층, 지하 2층 규모이며, 초감도가속질량분석기* 등 연구장비와 방사성동위원소 기반의 비임상평가시설, 임상시험시설, 방사성의약품 생산시설 등을 갖추고 있다. 연구장비 설치 등 준비기간을 거쳐 국가RI신약센터에는 최근 의학원과 관련 공동연구를 수행하거나 센터의 첨단 인프라를 활용하는 신약개발 전문기업들이 입주하고 있으며, 올 하반기부터 본격 가동될 예정이다.
이번 국가RI신약센터 개소로 의학원은 신약개발 과정 중 방사성동위원소를 이용한 검증기술을 적용하여 의약품의 합성‧영상평가‧독성평가 및 전임상 시험, 임상 연구까지 연계한 원스톱 지원 체계를 신약개발 기관에 제공하여 신약개발 기간 단축 및 비용 절감에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다.
또한, 방사성의약품 생산 및 판매, 독성평가를 지원하여 국내 시장 수요에 대응하고, 희귀·난치병 치료용 의약품 공급을 지원하는 협업의 장으로 활용할 수 있게 될 전망이다.
한국원자력의학원 김미숙 원장은 “국가RI센터 개소로 신약후보물질의 검증 평가를 국내에서 받을 수 있어 국내 신약개발 효율성 향상과 역량 강화에 기여할 것”이라고 언급하며, “의학원이 가지고 있는 방사성의약품 R&D성과들과 국가RI신약센터의 인프라를 바탕으로 방사성의약품을 개발하고 상품화하여 난치성 암환자들이 시기를 놓치지 않고 치료받을 수 있도록 최선을 다 하겠다”고 밝혔다.
한전원자력연료(사장 정상봉)는 해외원전에서 필요한 원전연료 서비스 분야의 사업개발 협력을 위한 업무협약(MOU)을 미국 DEI사(Dominion Engineering, Inc.)와 지난 8월 28일(미국시간) 체결하였다. 미국 워싱턴 근교에 소재한 DEI사는, 1980년 설립이후 미국 및 전 세계 원자력발전소 운영자 및 원전연료 공급자와 긴밀한 협력관계를 맺고 있으며, 우수한 기술력을 바탕으로 혁신적인 장비 개발, 발전소 유지보수, 연구개발, 기술자문 등의 업무를 제공하고 있다.
한전원자력연료는 2005년부터 DEI사와 크러드(CRUD, Chalk River Unidentified Deposit) 제거용 원전연료 세정 장비를 개발하여 국내 운전중인 발전소에 사용하고 있다. 크러드세정은 연소중인 원전연료에 침적된 부식생성물(크러드)을 초음파를 이용하여 분리하는 기술이며 이를 통해 원자력발전소 효율을 높일 뿐만 아니라 원자로 계통 내 방사선량을 저감시켜 발전소의 안전성도 향상시킬 수 있다.
한전원자력연료는 이번 업무협약을 통해 해외 원전연료 서비스분야를 선점하고 이를 기반으로 향후 해외진출을 확대해 나가겠다는 계획이다.
정상봉 사장은 “DEI사와의 업무협약 체결은 우리 회사의 사업영역을 넓혀 나가는 중요한 계기가 될 것”이라며 “지금까지 숙련된 원전연료 기술과 경험을 바탕으로 해외원전에 필요한 원전연료 서비스 분야 사업개발을 적극 추진하겠다”라고 밝혔다.
