원자로 안전진단 시스템 국산화

영광 원자력발전소 3호기에 설치된 I-NIMS 모습. I-NIMS는 다른 감시 기능을 가진 4개의 개별시스템을 하나로 통합시킨 게 장점이다.

원자력 발전소의 원자로 및 주요기기의 안전성을 감시, 진단하는 '통합형 원자로계통 구조건전성 감시시스템(I-NIMSㆍIntegrated NSSS Integrity Monitoring System)'이 순수 국내 기술로 개발됐다. 한국원자력연구원(원장 양명승) 원자력융합기술개발부 박진호 박사팀이 개발한 I-NIMS는 그동안 외산에 의존해온 진단ㆍ감시 시스템을 국산화한 것으로 각각 서로 다른 감시 기능을 하는 4개의 개별시스템을 하나로 통합한 것이 최대 강점이다. I-NIMS는 원자로를 포함해 증기 발생기, 냉각재 펌프, 가압기, 배관 등 격납용기 안에 들어 있는 원자로 압력계통의 시설을 감시, 진단하는 장치다. 이 장치는 원자력 발전소 가동시 안전성을 확인하는 필수장비로 그동안 수입해온 외산제품보다 성능이 우수한 것으로 평가됐다. 이 장치는 원자로내부구조물진동감시시스템(IVMSㆍInternal Vibration Monitoring System), 금속파편감시시스템(LPMSㆍLoose Part Monitoring System), 음향누설감시시스템(ALMSㆍAcoustic Leak Monitoring System), 원자로냉각재펌프-진동감시시스템(RCP-VMSㆍReactor Coolant Pump Vibration Monitoring System) 등 4개 부속 시스템을 하나로 통합했다. 이를 통해 각 개별시스템에서 체크되는 데이터를 통합 분석할 수 있어 개별시스템을 각각 설치하는 경우보다 우수한 통합 진단 성능을 보유했다. IVMS는 원자로 외부에 설치된 중성자 검출기의 신호를 분석해 원자로 내부 구조물의 상태를 확인한다. 원자로 내부의 구조물에 각각 고유 진동 주파수가 있어 중성자 검출기의 잡음신호를 분석해 진동 주파수의 변화를 확인하는 방식이다. LPMS는 진동 가속도 센서를 이용해 원자로 압력계통 내부에 금속 파편 등의 이물질이 존재하는지 확인한다. 만약 내부시설에서 떨어져나온 금속 이물질이 발생할 경우 다른 구조물에 부딪칠 때 발생하는 진동을 이용해 해당 위치까지 파악할 수 있다. ALMS는 음향센서를 이용해서 원자로 압력계통 시설의 균열이나 방사능이 포함된 냉각재 누설 등을 탐지할 수 있으며 RCP-VMS는 진동 가속도 센서 및 비접촉 변위센서를 이용해 원자로냉각재펌프 회전축의 이상 상태 및 지지 베어링의 결함을 온라인으로 조기에 감시하는 시스템이다. 박 박사팀은 과거 국산화했던 IVMS과 LPMS의 성능을 크게 향상시킨 한편 ALMS와 RCP-VMS를 새로 개발한 뒤 이를 하나로 통합해 I-NIMS를 개발했다. 박 박사는 "그동안 수입에 의존해온 외산제품은 대부분 개별 시스템으로 공급돼 통합관리하기 어려웠는데 이를 해결한 게 I-NIMS"라며 "시스템당 24억원 내외로 공급할 수 있어 약 400억원의 수입대체 효과가 기대된다"고 밝혔다. 박 박사팀은 지난 2006년부터 한국수력원자력ㆍ삼창기업과 공동으로 I-NIMS를 개발했으며 이미 영광 3호기에 설치해 성능 확인 작업을 진행해왔다. 기술이전 대상 기업인 삼창기업은 직원 수 약 800명의 원자력 계측기기 개발 및 유지ㆍ보수 전문업체로 앞으로 연간 2~3기의 원자력 발전소에 I-NIMS를 설치하게 될 것으로 전망된다. 현재 국내에는 총 20기의 원자력발전소가 가동되고 있으며 8기의 새로운 원자력 발전소가 건설되고 있다.