NET 논문 소개
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● 제목 : Design characteristics of nuclear steam supply system and passive safety system for Innovative Small Modular Reactor (i-SMR)
● 저자 : 한국수력원자력 중앙연구원 SMR개발연구소 (제1저자 임상규, 교신저자 이상원) (공저자 : 남현석, 이도환) Sang Gyu Lim , Hyun Suk Nam , Do Hwan Lee , Sang Won Lee
- □ 에너지 전환과 기후위기 대응: 탄소중립 목표 달성을 위해 원자력이 재조명되고 있으며, 특히 SMR은 유연한 전력생산과 수소·열공급·담수화 등 다목적 활용이 가능한 차세대 원자로로 주목받고 있습니다.
- □ 한국의 SMR 개발 경험: 한국은 SMART, APR1400, APR+ 등 대형 및 소형 원자로 개발 경험을 보유하고 있으며, 이를 바탕으로 완전 피동안전계통을 적용한 i-SMR을 개발 중입니다.
- □ 수요지 인근 배치를 위한 안전성 극대화: 능동형 계통 대신 중력, 자연순환 등 외부 전력에 의존하지 않는 피동안전계통 개발은 수요지 인근 SMR 배치를 위한 핵심 과제입니다.
- □ 경제성과 건설성 확보: i-SMR은 모듈화, 단순화 설계를 적용해 건설기간 단축과 비용 절감을 목표로 하며, 부지 유연성과 지역 밀착형 전원 공급에 유리한 구조를 지향합니다.
- □ 최상위요건 : 노심손상빈도(CDF) 1E-9, 대량방출빈도(LRF) 1E-10 수준 달성, 비상계획구역(EPZ)을 부지 경계 내로 제한하여 사실상 주민 대피 불필요하도록 최상위요건이 설정되었습니다.
□ 주요 기기 특성 : 캔드모터 RCP 적용으로 SEAL 누설사고 방지, 나선형 코일 SG 적용으로 고효율 열교환 성능이 확보, IV-CRDM 적용으로 제어봉 이탈사고가 배제되도록 설계됩니다.
□ 운전 및 유지보수 최적화 : 모듈화 건물 배치와 건식형 철재 격납용기 설계를 적용하여 유지보수성이 확보된 정비 전략을 확립하였습니다.
□ 계통 동작 원리 : 중력, 자연순환, 열전달 현상에 기반해 외부 전력에 의존하지 않고, 운전원 개입 없이 안전기능 수행되도록 설계됩니다.
□ 안전성능 목표 : 이러한 피동안전계통을 통해 어떠한 설계기준사고시에도 노심 노출을 방지하고 격납용기 설계한도 이하로 유지되도록 설계됩니다.
□ 사고 진행 : PECCS 개방→RCS-CV 압력 평형→PCCS 응축수 형성→PECCS 재순환을 통해 노심 수위가 유지되는 일련의 사고 진행과정을 보입니다.
□ 분석 결과 : 피동안전계통 단독으로 사고시 노심노출이 방지되며, 충분한 설계여유도가 확보됨을 확인하였습니다.
- □ 혁신적 설계 적용 : i-SMR은 무붕산 운전, 일체형 원자로, 완전 피동안전계통 등 차세대 핵심 기술을 집약하여 안전성과 경제성을 동시에 확보하는 것을 목표로 합니다.
- □ 규제 및 시장 경쟁력 : 세계 최고 수준의 안전 목표와 경제성을 충족함으로써 2030년대 글로벌 SMR 시장에서 경쟁 우위를 확보할 수 있을 것으로 기대됩니다.
- □ 향후 과제 : 주요 열수력 현상(자연순환, 응축·비등 열전달 등)에 대한 실험 검증과 안전해석 코드 개선을 지속적으로 추진하고, 설계 최적화를 통해 i-SMR의 조기 상용화를 앞당기는 노력이 요구됩니다.
