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기술의 정의
○ 인지공학과 인공지능 기법을 활용한 인적수행도 개선 및 향상 기술
- 인공지능을 활용한 핵심안전기능의 자동 복구/유지 시스템
- 디지털 데이터의 시각화/추적/예측 기술을 활용한 의사결정 지원 시스템
- 인지공학과 리스크정보를 활용한 이동형 기기의 인지적 의사결정 및 운영 기술
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국내 기술개발 수준 및 현황
항목 주요 내용 개발대상 핵심 요소기술
Ÿ 비상최적대응을 위한 EOP 운전전략 평가
Ÿ 운전노형별로 비상운전절차서의
운전전략 분석 및 최적의 운전대응을 위한 운전전략 평가
Ÿ 국내외 원전의 절차서 활용전략 조사 Ÿ 전문가 검토와 설문을 통한 기존
운전전략들의 비교분석
Ÿ 최적의 운전전략 도출 및 개선 사항 도출
Ÿ 절차서 PSA 영향 종합평가
Ÿ 원전 사고시 발생가능한 다양한 사고전개와 그에 따른 기기 신뢰도를 고려한 비상운전절차서 최적화 기술
Ÿ PSA 사고전개 시나리오 및 각 기기/운전행위 신뢰도 재평가 Ÿ 주요 운전행위 신뢰도에 대한
성공기준 분석
Ÿ 텍스트마이닝 기법을 통한 리스크 정보 기반 절차서 평가모델 구축
Ÿ 운전절차서 최적화 Ÿ 리스크 정보 기반 비상운전절차서 개선기술
Ÿ 리스크 정보 기반 주요 운전조치 도출 Ÿ 운전조치 variation 인자 도출
Ÿ 다양한 운전조치에 따른 시뮬레이션 결과 분석 및 개선 방향 도출
Ÿ 개선 절차서의 리스크 영향 재평가
Ÿ 운전절차서 자동화
Ÿ 리스크 정보 및 운전전략기반
비상운전절차서 주요 직무 자동화 기술
Ÿ 주요 직무 특성별 자동화 수준 결정 Ÿ 자동화에 따른 리스크 및 운전전략
영향 평가
○ 최근 인공지능 기법들의 발전에 따라 원전 운영에 대한 인공지능 기법들이 여러 대학, 한수원 중앙연구원, 원자력연구원 등 다양한 기관에서 원전 안전 을 향상시키기 위한 방도를 모색 중임.
○ 디지털 주제어실의 운영에 따라 다양한 운전원 지원 기능이 전산화절차서 에 적용되어 있으나, 운전변수 경향성 판단이나 상황 진단/예측 등 다양한 인적수행도 이슈들에 대한 지원 또한 필요한 상황임.
○ 이동형기기 활용 절차와 기법들이 개발/적용 중에 있으며, 최적 활용방안을 지속적으로 논의 중임.
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국외 기술개발 수준 및 현황
○ NRC는 최근 Regulatory Information Conference 등을 통해 원전의 인공지능 활용을 강조하고 있으며 INL에서는 인공지능에 따른 자동화 전략에 대한 연구를 오하이오 주립대와 함께 연구 중임. HRP은 자동화 시스템과 인간과 의 상호작용에 대한 수많은 실험을 수행중임.
○ BNL은 adaptive procedure 개념을 제안하고, 이를 통한 운전원-자동절차기 능을 통합하는 시스템을 개발할 필요성을 강조함.
○ 미국의 각 발전소들은 이동형 기기 활용방안을 개발하고 있으며, NRC는 이 러한 경향을 반영하여, 인적 신뢰도를 평가하고 개선하는 방안을 개발 중임.
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미래동향 예측
○ 정보의 디지털화, 발전소 데이터의 수집, 인공지능의 원전분야 적용은 시간 에 따라 점점 가속화될 것이라 예상됨. 이에 따라, 인간의 인지적 부담을 최 소화하고 인간-기계 시스템의 통합적 성능 향상을 위한 연구가 활발하게 이 뤄질 것이라 예상함. 효과적인 운전원 지원 기술의 선점이 매우 요하는 상 황임.
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기술개발 수행체계
○ 인적수행도 향상 기술은 학제적 분야로 기존에도 다양한 분야에서 시도되 었으나, 최근에는 추가적으로 디지털 정보의 합성, 빅데이터의 수집, 인공지 능 등의 새로운 분야와의 연결이 매우 중요히 여겨지고 있음. 이에 따라 다 양한 분야 전문가들간의 상호 협력이 크게 요구되고 있음.
○ 시스템 환경에 대한 정보 및 데이터 제공, 실증실험을 위한 운영기업의 협
력, 시스템 개발과 적용/실험 운영에 대한 연구기관의 협력, 새로운 기법 및 다양한 기술 모색을 위한 대학 연구소의 협력이 매우 긴밀하게 이뤄질 필요 가 있음.
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세부기술의 구성 및 주요 내용
1.4 원자로건물 건전성 유지 기술 1.4.1 개요
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후쿠시마 원전 사고 이후 , 중대사고에 대한 원전 안전성 확보는 세계 각 국의 최우선 공익 과제가 되었음 . 다수기 부지가 인구 밀집지역에 가까 이 있는 국내 원전 특성을 고려하면 , 중대사고 시 대량 방사성 물질 방 출을 배제하는 수준의 중대사고 관리 및 대처 능력을 확보하는 것이 원 자력 안전의 최우선 과제가 되었음 .
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2015년 IAEA의 비엔나 선언을 이행하기 위해 중대사고 관리 및 대처능 력 향상을 위한 노력을 기울이고 있음 . 2016년 원자력안전법의 개정으 로 「사고관리 범위 및 사고관리능력 평가의 세부기준에 관한 규정(원 자력안전위원회 고시 제 2017-34호, 2017.12.26.)」에 따라 중대사고 완화
항목 주요 내용 개발대상 핵심 요소기술
Ÿ 핵심안전기능 (자동)복구/유지 시스템
Ÿ 인공지능에 기반한 원전 핵심 안전기능 자동 관리 시스템 개발
Ÿ 비상/비정상 상황의
핵심안전변수의 데이터 수집 Ÿ 자동복구/유지 알고리즘 개발 Ÿ 운전원 협력 지원 시스템 개발
Ÿ 디지털 주제어실 비상운전
인간신뢰도 향상
Ÿ 디지털 정보 합성, 변환 및 시각화를 통한 시스템 진단 및 예측 지원 시스템 개발
Ÿ 디지털 주제어실 운전원 행동/인지 이슈 도출
Ÿ 원전 시스템의 추적/진단/예측 알고리즘 개발
Ÿ 디지털 데이터의 추상화, 시각화 기법 개발
Ÿ 실증실험을 통한 시스템 개선 효과 검증
Ÿ 이동형기기 운영조직 신뢰도 향상
Ÿ 리스크정보와 인지공학에 기반한 의사결정 및 조직운영, 기기사용 최적화 기술
Ÿ 리스크정보활용을 통한 최적 운용 전략 도출
Ÿ 인지공학에 기반한 운전원 의사결정 및 인력운영의 최적화 Ÿ 인적오류 최소화를 위한
지침서/절차서 체계
능력 평가 (제7조)를 통해 중대사고 시 방사성물질의 대량방출을 방지하 기 위한 원자로격납건물의 건전성을 확인하여야 함 . 또한 동 고시 제9 조에 의하면 부지 인근 주민의 발전용원자로시설 사고로 인한 초기사망 위험도 및 암사망 위험도가 각각의 전체 위험도의 0.1% 이하이거나 또 는 그에 상응하는 성능목표치를 만족하며 , 방사성핵종 Cs-137의 방출량 이 100TBq을 초과하는 사고 발생 빈도의 합이 1.0×10-6/년 미만이 되도 록 중대사고 예방 및 완화능력을 확보하여야 함 .
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중대사고 관리 및 대처를 위해서는 우선적으로 중대사고 현상을 실시간 으로 계측/모니터링하는 것이 가장 중요함. 현재 설치된 대부분의 원전 계측기는 중대사고 환경에서 생존성 보장이 되지 않으므로 중대사고 환 경에서 생존하여 주요 중대사고 현상을 감시할 수 있는 센서/계측기술이 원천적으로 요구됨.
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중대사고 시 대량 방사성 물질 방출을 배제하는 수준의 중대사고 관리 및 대처 능력을 확보하기 위해서는 불확실한 중대사고 현상을 규명하 고 , 이를 평가하기 위한 코드를 개발해야 함. 또한 중대사고 완화를 위 한 관리전략을 최적화하고 , 대처능력을 보강하여야 함. 중대사고 완화를 위한 관리능력 향상을 위해서 현 중대사고 관리 전략의 검증 및 개선 , 주요 쟁점 현안 해결을 위한 최신기술개발이 필요함 . 즉, 중대사고 시 방사선 위해 저감을 위해서 사고관리 절차의 개선 (소프트웨어)과 대처 설비 및 구현 방안 (하드웨어)이 필요함.
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본 절에서는 위에서 언급한 원자로건물 건전성 유지를 위한 기술을 아 래와 같이 3개로 분류하고, 분류된 기술의 세부기술을 기준으로 기술개 요 , 개발의 필요성, 국내외 기술수준, 기술개발수행체계, 세부기술의 구 성 및 주요 내용을 정리함 .
○ 중대사고 환경 계측/제어
○ 중대사고 관리 최적화
○ 중대사고 현상 규명 및 평가 기술
1.4.2 중대사고 환경 계측/제어 및 무인대응 기술
가. 기술 개요
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이슈 및 문제점
○ 후쿠시마 사고 이후 중대사고 대응조치 법제화로 인해 고온 고방사선에서 생존할 수 있는 계측기/감시설비기술개발 등 후쿠시마 사고 후 후속조치에 따른 기술개발의 시급성이 요구됨.
○ 최근 국내 경주, 울산 지역 지진으로 인한 국민적 불안감이 확대되고 있고, 향후 강진으로 인한 중대사고 발생 가능성이 있으므로 계측기/감시설비기술 개발이 시급함.
○ 노심, 원자로, 원자로건물 내부의 상황을 파악하기 위해서는 중대사고에 따 른 고 방사선, 고온, 고습 등과 같은 극한환경에서도 계측기의 생존 지속성 과 유효성을 확보하는 것이 핵심적인 문제임.
○ 후쿠시마 원전사고 발생 시에 신속 조치를 위한 장비들이 부족하여, 작업자 에 의존하였고 작업자 접근이 어려워 신속대응을 못 하였음. 결국, 수소 폭 발 및 방사성물질 누출까지 발생함.
○ 후쿠시마 원전사고 이후에 가동 원전에 대한 다양한 안전대책이 수립되고 있으며 예측된 사고에 대하여 피동형 및 사고대응 설비/시설들이 원전에 반 영되고 있지만, 예측하지 못한 원전사고 시에 작업자의 안전을 확보하고 사 고를 완화하는 무인 기술을 준비할 필요가 있음.
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기술개발 필요성
○ 후쿠시마 원전 사고를 통해 어떠한 사고환경(극한환경)에서도 발전소 상태 를 지속적이고, 정확하게 감시할 수 있는 계측설비가 반드시 필요하다는 공 감대가 원자력규제기관을 중심으로 형성됨.
○ 중대사고 계측기의 기능과 성능을 확인하기 위해서는 중대사고 환경(고온, 고압, 고방사선, 고습도) 시험 시설을 통해 실증해야 함. 원자력연구원은 고 방사선 시험시설, 열수력시험시설, 중대사고시험시설, 다목적 연구로 시설 을 보유하고 있어 개발된 계측기의 실증시험이 원활하게 수행될 수 있음.
○ 원자로건물 등 주요 원전 시설에 적용되고 있는 계측기들은 대부분 외국제 품을 사용하고 있어 시급히 이에 대한 원천기술을 확보할 필요가 있고, SMART 등의 미래원전 기술 개발을 위해서는 반드시 국산화된 계측기 및 감시설비 기술이 필요함.
○ 사고 현장의 구조물의 손상 상태를 3차원으로 사각지대 없이 신속 정확하게 측정하기 위해서는 현재 급격하게 발전하고 있는 ICT와 로봇 기술을 활용