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[케이스 스터디] 원자력 기술 고도화에 앞장서는 한국원자력연구원
2017-11-02 2,857 22

원전 설비의 절단 시뮬레이션 및 공정 최적화 기술 개발



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한국원자력연구원(http://www.kaeri.re.kr)은 국내 유일의 원자력 종합연구기관으로, 원자력 관련 기술 고도화를 꾸준히 진행하고 있다. 한국원자력연구원은 원전 핵심설비를 안전하고 효율적으로 해체할 수 있는 기술 개발을 진행하고 있는데, 특히 해체 과정에서 다양한 절단공정을 시뮬레이션하고 공정을 최적화할 수 있는 '해체공정통합평가시스템'을 다쏘시스템의 델미아(DELMIA)를 기반으로 개발했다. 

■ 정수진 편집장 sjeong@cadgraphics.co.kr

원자력 종합연구기관으로 기술력 확보 추진 


한국원자력연구원은 자원빈국의 한계를 극복하고 경제발전에 반드시 필요한 에너지를 안정적으로 확보하기 위해 설립한 국내 유일의 원자력 종합연구기관이다. 지난 1959년에 설립한 이후 한국표준원전 기술 구축, 핵연료 국산화, 연구용 원자로 국산화, 방사성동위원소 기술 선진화 등을 통해 국가 경쟁력 및 국민의 삶의 질을 높이는데 기여해 왔다. 

한국원자력연구원의 해체기술연구부는 연구원 내 원자력안전·환경연구소 산하의 부서로, 수명을 다하거나 경제적 또는 안전상의 문제가 있는 원자력 시설을 해체하는데 필요한 기술을 연구한다. 해체기술연구부는 당면한 국내의 해체 관련 문제를 해결하고, 향후 폭발적으로 증가할 것으로 예상되는 미래 해체시장을 준비하기 위한 해체 핵심기술을 독자적으로 확보하는 것을 목표로 하고 있다.

원전 설비의 절단 공정 시뮬레이션 기술 개발 


고방사능의 원전 핵심설비를 안전하고 효율적으로 해체하기 위해, 해체 공정을 시뮬레이션하고 작업자의 피폭량을 예측할 수 있는 소프트웨어 기술이 해외 선진국을 중심으로 개발되어 왔다. 반면, CAD 기술을 기반으로 절단공정을 시뮬레이션할 수 있는 기술이 개발되어 있지 않아, 한국원자력연구원은 다양한 절단공정으로 구성된 해체 공정을 전체적으로 시뮬레이션하고 공정을 최적화할 수 있는 기술이 필요한 상황이었다. 

이러한 필요에 따라, 한국원자력연구원은 다쏘시스템의 델미아(DELMIA)를 기반으로 '해체공정통합평가시스템'을 개발하게 되었다. 해체공정통합평가시스템은 플랫폼을 기반으로 동작하는 소프트 웨어로, 플랫폼 소프트웨어의 성능이 매우 중요하다. 델미아는 CAA(Component Application Architecture)라는 개발도구를 제공해 이러한 요구에 대응할 수 있었다. CAA는 일종의 프로그래밍 라이브러리로, 델미아나 카티아(CATIA) 등의 솔루션에서 사용자가 필요로 하는 기능을 개발하는 도구이다. 


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▲ 원자로의 압력 용기 모델


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▲ 압력 용기의 세그먼트화 계획 예시


절단 공정의 생산성 향상 및 활용 확대 목표 


한국원자력연구원은 CAA를 이용하여 델미아 기반에서 동작하는 절단공정 시뮬레이션 기술을 개발하였다. 델미아로 절단 공정을 시뮬레이션하고 원자력 시설의 핵심 설비를 해체하는 관점에서 필요로 하는 기초자료를 계산할 수 있는 것이 특징이다. 원래 델미아는 주로 조립공정을 시뮬레이션하는 프로그램이기 때문에 PPR 트리에 삽입된 제품을 공정 시뮬레이션 도중에 절단할 수 있는 기능이 없는데, 이에 관한 기능을 추가로 개발한 것이다. 

한국원자력연구원이 개발한 절단공정 시뮬레이션 기술은 기존 기술에서 32단계가 소요되던 과정을 3단계로 단축시켜 시뮬레이션 생산성을 10배 이상 높였다. 비용평가 기술은 해체 시나리오에 소요되는 비용과 소요시간을 산출하며 실험으로 검증한 결과, 최대 5% 가량의 오차를 보이는 것으로 확인되었다. 

한국원자력연구원은 향후 실용화 과제를 통해 고리1호기 원전 해체 사업에 참여하는 산업체에서 해체공정통합평가시스템을 활용하고 그 성능을 검증할 계획이다. 또한 실용화 과제가 완료된 후에도 국내 원자력 시설 해체에 활용할 예정이어서, 그 결과에 따라 활용 범위을 넓힐 수 있을 것으로 전망하고 있다.


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▲ 해체 공정 통합 평가 시스템


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▲ 다양한 절단공정을 델미아에서 시뮬레이션함으로써, 사전에 검증할 수 있다. 



기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.

정수진 sjeong@cadgraphics.co.kr


출처 : CAD&Graphics 2017년 11월호

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