□
기술의 정의
○ 원자로계통 주요설비를 포함하여, 배관 계에 발생하는 누설을 조기에 탐지 하여 대형사고 발생을 예방하기 위한 기술
○ 원자로계통의 구조건전성 저하 및 중대형 사고를 유발할 수 있는 균열을 탐 지하는 기술
○ 원전의 안정적인 운영을 위해 필요한 냉각수/급수용 펌프 및 밸브의 고장감 시 및 체계적인 정비계획수립을 위한 상태진단 및 예측 기술
○ 가동 원전의 손상 및 안전성 저하를 초래할 수 있는 금속파편에 대한 감시/
진단 신뢰도 향상을 위한 고도화 기술
○ 노내외 중성자 신호 및 원자로계통 계측신호를 통합 감시하여 원자로계통 내부구조물의 이상상태 및 결함을 진단하기 위한 기술
○ 손상이 발생할 경우, 심각한 누설사고를 유발할 수 있는 증기발생기 전열관 의 누설 예방 및 조기탐지를 위한 기술
□
국내 기술개발 수준 및 현황
○ 국내에서는 한국원자력연구원, 표준과학연구원 등을 중심으로, 누설 탐지 및 진단에 대한 연구를 진행하고 있으며, 최근 한국원자력연구원에서는 발 전소와 같이 기계운전소음이 존재하는 환경에서 매설배관에 대한 누설진단 연구를 수행하고 있음.
○ 최근 다양한 산업분야에서 경쟁력 향상을 위한 방안으로 인공지능 기술의 도입 노력이 한창 중이며, 이와 더불어 플랜트 이상상태 진단 분야에서도 머신러닝/딥러닝 기술 도입을 통해, 실시간 모니터링 데이터를 기반으로 이 상상태 특징추출 및 학습을 통해 진단신뢰도를 향상시키는 연구가 시작되 고 있음.
○ 원자로계통 금속파편 및 내부구조물 진단기술 등을 한국원자력연구원에서 개발하여 산업체에 기술 이전한 바 있으며, 산업체(우리기술)에서도 원전에 음향누설감시시스템 및 금속파편감시시스템을 납품한 바 있음.
○ 최근 원자력연구원 및 대학에서는 원전 안전진단의 신뢰도를 향상시키기
위해서 다양한 실험, 시뮬레이션 데이터 확보 및 기계학습 등의 최신기술을 접목하는 방향으로 원전 안전진단 연구‧개발이 이루어지고 있음.
□
국외 기술개발 수준 및 현황
○ 미국, 프랑스, 독일에서는 원자로계통 구조건전성감시시스템을 개발하여 상 용화한 바 있으며, 감시 및 진단 성능을 향상시키기 위한 연구‧개발을 지속 적으로 수행하고 있음.
○ 영국, 프랑스, 일본 등의 선진국에서는 매설배관을 포함하여, 배관의 누설을 탐지/감시하는 시스템을 개발하여 판매하고 있으나, 아직 복합센싱 및 감시/
진단에 대한 연구는 선진국에서도 활발히 이루어지지 않고 있음.
○ 미국 등 선진국을 중심으로 GE사의 Predix와 같은 산업설비관리 플랫폼에 대한 연구개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 현재까지 플랜트에 대해서 는 터빈, 펌프, 전동기 등 플랜트 운영효율과 직접적인 관계가 있는 주요능 동설비에 대한 효율적인 자산관리에 초점을 맞추어 연구개발을 중점적으로 수행하였으며, 안전관리 강화 추세에 따라 향후 Predix 등의 관리대상이 점 차 확대될 것으로 예상됨.
□
미래동향 예측
○ 최근 IoT, 무선통신 기술을 이용한 산업설비 감시, 진단기술이 개발되고 있으 며, 미국의 경우 원전에도 무선통신을 이용한 감시/진단 기술이 일부 적용되 고 있음. 향후에는 국내 원전 및 발전소에도 IoT, 무선통신을 활용한 기술이 적용될 것으로 예상되며, 이러한 환경에서 사용가능한 원격 감시기반 기기/
구조물 계통 실시간 안전진단 기술을 개발할 필요가 있을 것으로 판단됨.
○ 미국 GE사의 Predix를 비롯하여, 대량의 데이터와 기계학습기술을 활용하 여 이상진단 신뢰도 향상 및 상태예측을 수행하는 플랫폼에 대한 연구개발 이 활발히 진행되고 있으며, 향후 기기/구조물 계통 실시간 안전진단분야에 도 기계학습기술을 접목한 연구가 활성화 될 것으로 예측됨.
□
기술개발 수행체계
○ 기기/구조물계통 실시간 안전진단기술을 연구하기 위해서는 누설, 균열, 펌 프/밸브 결함상태, 금속파편 충격 등의 이상상태를 구현할 수 있는 테스트 베드 구축이 필수적이므로, 실험인프라를 확보하고 있는 연구기관을 중심으 로 첨단알고리즘을 개발할 능력이 있는 대학, 개발된 기술을 상용화 할 수 있는 산업체가 함께 산‧학‧연 협력체계를 구성하여 연구를 수행하는 것이 바
람직함.
○ 원전 및 발전소 현장에서 실질적으로 활용할 수 있는 기술을 개발하기 위해 서는 현장 상황 및 현장의 요구사항을 반영할 수 있어야 하므로, 현장 실무 자와의 기술교류를 적극적으로 실시할 필요가 있음.
○ 최근 이상상태 진단의 신뢰도를 향상시키기 위한 방법으로 기계학습/딥러닝 등의 기술이 도입되고 있으며, 이러한 4차 산업혁명관련 기술을 적극적으로 도입하여 개발기술의 진단 신뢰도를 향상시킬 필요가 있음.
□
세부기술의 구성 및 주요 내용
항목 주요 내용 개발대상 핵심 요소기술
Ÿ 배관누설 복합센싱 및 감시/진단 기술
Ÿ 배관누설 특징추출 기술 개발 및 누설진단시스템 개발
Ÿ 배관누설 사전예방을 위한 복합센싱기법 및 하드웨어 개발
Ÿ 배관누설 특징추출 기술 Ÿ 누설진위판별 기술 Ÿ 복합센싱기반 배관누설
예방시스템 기술 Ÿ 압력경계구조물
균열 복합센싱 및 진단 기술
Ÿ 가동원전 압력경계 균열 조기탐지용 복합센싱 및 진단 원천기술 개발 Ÿ 복합 센싱기술 검증, 진단용 DB 구축,
온라인 감시용 시제품 개발
Ÿ 균열 센싱용 신호처리기술 Ÿ 균열특징 추출 기술 Ÿ 균열발생 진위판별 기술
Ÿ 펌프 및 밸브 성능 감시
Ÿ 펌프 상시 진단 감시 및 밸브 이상상태/외부누설 진단기술 개발 Ÿ 가동중 펌프 고장예측 및 밸브 내부
누설 진단기술 개발
Ÿ 펌프 기계요소 고장예측 및 밸브 내부 누설 진단시스템 개발
Ÿ 펌프 이상상태 진단기술 Ÿ 밸브 결함상태 진단용
신호처리 알고리즘 기술 Ÿ 기계학습기반 결함상태
판별기술
Ÿ 금속 파편
감시/진단 고도화 기술
Ÿ 금속파편 및 이물질 실시간 감시 및 진단 기술 고도화
Ÿ 기존시스템 개선 및 현장 적용 (1차 및 2차 계통 적용 확대)
Ÿ 기계학습기반 금속파편 발생 진위판별 기술 Ÿ 금속파편 진단용
동특성해석 시뮬레이션 기술
Ÿ 노내외 중성자 잡음 이용
원자로내부구조물 및 노심의
구조건전성 통합 감시 기술
Ÿ 노내외중성자 잡음 및 온도센서 잡음을 융합한 노심 및 내부구조물 구조건전성 온라인 감시기술 개발 Ÿ 온라인 융합감시 시스템 시제품 개발
및 검증
Ÿ 노내중성자신호 분석용 신호처리기술
Ÿ 노내 구조물 이상상태진단기술 Ÿ 노내구조물 건전성
평가기술
Ÿ 증기발생기 전열관 누설감시 기술
Ÿ 전열관 누설 예방 및 조기탐지용 신기술 개발
Ÿ 전열관 누설 예방시스템 개발
Ÿ 전열관 누설상태 감시용 센싱 기술
Ÿ 전열관 누설진단용 신호처리기술 및 기계학습/판별 기술 Ÿ 기계계통 설비 및
구조물의 진동해석, 시험평가 및
Ÿ 원전 기계계통 설비 및 구조물의 진동해석 ,시험평가 및 피로해석 기술개발
Ÿ 진동해석 ,시험평가 및 피로해석 기술개발