Clean Nuclear, Safety First!! 안전해석의 과거, 현재, 그리고 미래 2014 안전해석 심포지엄 2014. 7. 17 서 종 태 Clean Nuclear, Safety First!!

들어가면서…… 1

들어가면서…… 2

감사합니다 수출 고도화 맺 음 말 자립 성장 태동 24 (Turnkey) 2nd Generation (non-Turnkey) 3rd Generation (Technology Upgrade: KSNP+) (Standardization: KSNP) Next Generation Kori 2 Wolsong 1 Kori 1 Ulchin 1&2 Yonggwang 1&2 Kori 3&4 Yonggwang 5&6 Wolsong 2-4 Ulchin 3&4 Yonggwang 3&4 Ulchin 5&6 Shin Wolsong 1&2 Shin Kori 3&4 1970 1st Gen. KEDO 1&2 Shin Kori 1&2 Framatome AECL 1980 1990 2000 9 3 (Units) New NPP 1&2 2015 2010 자립 성장 감사합니다 태동

목 차 1. 안전해석 개요 2. 안전해석 기술의 회고 3. 안전해석 기술의 발전 방향 4. 맺음말 4

1 Part 안전해석 개요 안전해석의 목적 안전해석의 역할 종합적 안전성 평가 안전과 성능 5

안전해석 목적 안전해석의 목적 안전해석 도구 안전에 중요한 사항에 대한 설계기준의 수립 및 확인 설계 안전성 입증 전체적인 발전소 설계가 방사능 누출/피폭에 대한 규제에 명시된 허용기준을 만족함을 확인 안전해석 도구 원전 계통의 물리적 현상을 모사할 수 있는 정교하고 복잡한 컴퓨터 코드 패키지 계통 열수력, 노심 동특성 및 핵연료, 격납건물 해석, 세부 정밀 모 사를 위한 CFD 등 6

안전해석의 역할 안전해석 설계기준사고 및 설계기준초과 사고에 대한 발전소 거동 분석 인허가 요건 만족 여부 확인 설계기준 정의 설 계 안전해석 허용기준? 안전성분석보고서 인허가 지원 건설/운영 허가 안전해석 설계기준사고 및 설계기준초과 사고에 대한 발전소 거동 분석 인허가 요건 만족 여부 확인 인허가 요건을 충족시키기 위한 설계 요구조건 제공 건설/운영허가 신청을 위한 사 고해석 (PSAR/FSAR) 7

종합적 안전성 평가 상호 보완 결정론적 안전해석 확률론적안전성분석 설계기준 사고 대상 명시된 규제 허용기준을 만족함을 입증 명시된 규제 허용기준을 만족함을 입증 설계 및 운전 요건 설정에 필요한 기본 정보 제공 LSSS 및 LCO 설정 안전요건 충족을 위해 사용된 기술의 적합성 입증 원전에서 발생할 수 있는 모든 사건 대상 발생 빈도와 발생시의 영향을 정량적으로 평가함 시설의 전체적인 안전성 수준 과 상대적인 약점을 파악 8

안전과 성능 상호 보완 안 전 성 능 명시된 안전관련 허용기준을 만족함을 입증 효율적인 전력생산 안 전 성 능 상호 보완 명시된 안전관련 허용기준을 만족함을 입증 안전요건 충족을 위해 사용된 기술의 적합성 입증 효율적인 전력생산 과도상태에서 지속적인 출력 운전을 보장 9

2 Part 안전해석 기술의 회고 국내 안전해석 기술의 발전 과정 단계별 주요 성과 안전해석 기술의 현주소 10

원자력 산업 발전에 핵심적 역할 담당 국내 안전해석 기술의 발전과정 2014 원자력 산업기술 안전해석 기술 2000s 기술도입 및 자립 최초 원전도입 원자력 산업 육성 기술고도화 원전 수출 및 고유모델 개발 APR1400 수출 APR+ 개발 OPR1000 개발 APR 1400 개발 고리 1호기 도입 원자력 확대 원자력 산업 발전에 핵심적 역할 담당 원자력 산업기술 안전해석 기술 기술 고도화 및 고유화 기술 도입 및 자립 기술성장 기술의 태동 11

단계별 주요 성과 - 태동기 기술적 준비 원전 인허가를 위한 안전해석 기술의 중요성 인식 원전 인허가를 위한 안전해석 기술의 중요성 인식 열수력 연구의 일환으로 안전해석 전산코드 도입 및 설치, 운용 시작 전문인력 양성 12

단계별 주요 성과 - 성장기 기술 기반 구축 가동 및 건설 원전에 대한 본격적 안전해석 및 연구 수행 가동 및 건설 원전에 대한 본격적 안전해석 및 연구 수행 KAERI 안전해석실 창설 (1981) 원자력안전센터 설립(1982) 안전연구 본격 추진 13

단계별 주요 성과 – 기술 도입 및 자립기 기술 도입을 통한 독자 수행능력 확보 경수로 핵연료 기술도입 계약 (1986) 영광3,4호기 계통설계 및 기술전수 계약 (1987) 외국 원천기술 및 전산코드 package 도입 OPR1000 개발을 통한 안전해석 기술자립 달성 OPR1000 반복설계를 통한 Know-why 확보 중수로 안전해석 기술 도입 14

단계별 주요 성과 – 기술 고도화/고유화 기술 고도화 및 고유화 도입기술 개선 보완 차세대원전(APR1400) 개발 완료 가동/신규원전 안전성 향상 대체코드 개발 APR1400 건설 및 최초 수출 고유코드 개발 (SPACE, CAP) APR1400 NRC DC 추진 APR+, EU-APR1400 개발 15

앞으로는? 안전해석 기술의 현주소 핵심 기술로 국내 원자력 기술과 산업 발전에 중추적 역할 수행 핵심 기술로 국내 원자력 기술과 산업 발전에 중추적 역할 수행 국제적으로 경쟁력 있는 기술 보유 지속적인 연구 개발 및 국내 원전건설 경험 축적 고유기술 확보 및 경쟁력 있는 인적자원 보유 후쿠시마 사고 이후 원전의 안전성 증진과 안전해석 기술 향상에 대한 요구 확대 앞으로는? 16

3 Part 안전해석 기술의 발전 방향 원자력 산업 환경과 현안 기술개발의 목표 안전해석 기술의 발전 방향 17

원자력 산업 환경과 현안 후쿠시마 사고 이후 안전성 강화 요구 수출 성장산업으로 원자력 산업 육성 후쿠시마 사고 이후 안전성 강화 요구 극한재해 대처 기능 확보 설계기준의 확장 예상 (DEC) 피동 안전기능 및 중대사고 대처기능의 중요성 확대 수출 성장산업으로 원자력 산업 육성 안전성을 중심으로 경쟁력 확보 시장별 접근에 따른 노형 포트폴리오 구축 국가별로 상이한 안전요건 수용을 위한 유연성 확보 신규원전 안전성 증진을 위한 기술 개발 최상의 안전성 확보를 위한 혁신형 안전개념 개발 지속가능한 원자력 기술개발: 미래형 원전 친환경 에너지원으로 원자력의 중요성 유지 안전문화 정착 및 발전 가동원전 안전성 향상 폐기물 처리 및 해체 기술 개발 원전에 대한 대중의 신뢰도 저하 18

최적의 안전성을 바탕으로 원자력 강국으로 도약 기술개발의 목표 최적의 안전성을 바탕으로 원자력 강국으로 도약 경쟁력 향상 기술개발 주력 노형 개발 혁신/미래형 원전 개발 핵심 기반기술로 안전해석 기술 혁신 안전해석 코드 개발 방법론 개발 인프라 개발 고유코드의 성능 향상 고정밀 다차원 코드개발 코드/방법론 다양성 확보 중대사고 분석 능력 향상 포괄적 안전해석 기반 설계방법 개발 DEC 해석 방법론 통합해석 방법론 중수로 해석 방법 선진화 인력 양성 주요 안전개념 실증 설비 구축 19

안전해석기술 발전 방향 – 안전해석 코드 고유코드의 성능향상 현황 발전방향 고유코드 (SPACE) 개발 완료 코드 및 방법론에 대한 인허가 진행 중 안전 성능 해석에 단일 코드체계 사용 예정 현황 고유코드 적용 효율 향상을 위한 성능 향상 지속적인 성능 향상을 위한 코드 관리체계 구축 코드의 적용성 확장을 위해 지속적인 모델 개선 성능 개선 및 기술 홍보를 위해 국제 공동연구 참여 확대 발전방향 20

안전해석기술 발전 방향 – 안전해석 코드 고정밀 다차원 코드 개발 현황 발전방향 주로 1-D 기반 해석모델 적용 현재 적용 중인 코드로 3차원 해석 능력 한계 존재 주요 기술현안 해결, 신개념 안전기능 및 혁신형 원전 분석을 위해 고정밀 다차원 코드 개발 필요 현황 고성능 컴퓨터 기술 적극 활용 현재 고유코드 기반으로 고정밀 다차원 해석 코드체계 개발 고정밀 해석 및 효율 향상을 위한 CAD 기반 입력 생산기술 개발 혁신형 안전개념의 검증과 SMR 등 신형 노형 개발에 적용 고려 발전방향 21

안전해석기술 발전 방향 – 안전해석 코드 코드/방법론 다양성 확보 현황 발전방향 2006년 대체코드 개발 완료 UAE 원전 수출: LOCA 등 일부 방법을 제외하고 CE 코드체계 적용 핀란드 OL4 사업 준비: RELAP, RETRAN 체계로 준비 현황 원전 수입국의 인허가를 고려한 국가별로 상이한 요구를 충족하기 위해 안전해석코드 체계의 다양성 확보 체계적인 대체코드 및 방법론 구축 안전해석 관련 기간간 밀접한 협력 필요 발전방향 22

안전해석기술 발전 방향 – 방법론 개발 포괄적 안전해석 기반 설계방법 개발 현황 발전방향 현재 안전해석의 주기능: 수행된 설계에 대한 안전성 확인 DBA/BDBA 분석, PSA, 중대사고 해석을 개별적으로 수행 유사 원전의 반복 설계에 매우 효과적인 방법 현황 대규모의 설계변경과 신개념 원전 설계에 포괄적 안전해석 (DBA/BDBA 분석+PSA+중대사고 해석)을 기반으로 설계기준 수립 및 설계요건 개발 설계 안전성 향상과 최적화에 반드시 필요 포괄적 안전해석을 계통설계 초기 과정에 포함시키는 방법 개발 발전방향 23

안전해석기술 발전 방향 – 방법론 개발 포괄적 안전해석 기반 설계방법 개발 24

안전해석기술 발전 방향 – 방법론 개발 Design Extension Condition (DEC) 해석 방법론 개발 현황 후쿠시마 사고 이후 극한 자연재해와 중대사고에 대한 안전성의 중요성 확대 현재의 규제요건에 따라 정해진 설계기준초과사고에 대한 대처방안 구비 현황 중대사고를 포함한 DEC 개념으로 설계기준이 확장되는 추세 포괄적 안전해석을 바탕으로 DEC 선정기준 개발 DEC 대처 기능 설계 및 해석 방법론 개발 발전방향 25

안전해석기술 발전 방향 – 방법론 개발 통합해석 방법론 개발 현황 발전방향 많은 부분 계통별, 현상별로 개발된 개별적인 코드를 적용하여 단계적 해석 수행 컴퓨터 기술의 발달과 물리적 현상의 이해와 모델에 대한 기술 발달로 통합 방법 기반 마련 현황 계통간 상호 작용을 고려한 물리적 현상의 이해 증진을 기반으로 최적해석방법 개발 노심, 계통, 격납건물을 포함하는 통합 해석체계 구축 다차원 고정밀 노심 모델과 계통 모델의 통합 계통과 중대사고 모델의 통합 개발 발전방향 26

안전해석기술 발전 방향 – 방법론 개발 중수로 해석방법 선진화 현황 발전방향 중수로 원천기술 보유국은 안전성 제고를 위해 지속적 연구 수행 국내 가동 중인 중수로에 대해 최신 국제 기준을 반영하기 위한 사전 연구 요구 중수로 안전해석은 원천기술 보유국의 기술에 의존 현황 고유기술 확보를 통한 중수로 안전해석 기술의 선진화 최신요건 반영을 위한 방법론 개발은 국내 기술진의 주도로 개발 전산코드의 확보와 관련된 검증 및 불확실도 평가는 국제 협력을 통해 확보 중수로 안전해석 관련 단위기술 수출을 목표로 개발 추진 발전방향 27

안전해석기술 발전 방향 – 인프라 개발 인력 양성 현황 발전방향 경쟁력 있는 전문인력을 보유하고 있으나 다경험 인력의 축소로 전체적인 전문성 하향 우려 안전해석 전문 인력의 분산으로 시너지 효과 창출이 어려움 신규 인원에 대한 전문성 관점의 기대치 상향 현황 기술력 유지 발전을 위한 지식 전수 체계 구축 단위 분야의 전문성을 바탕으로 원전에 대한 전체적인 지식 수준을 높일 수 있는 교육 프로그램 개발 효율적인 기술개발을 위한 기관간 협력체계 구축 중수로 기술의 유지 발전을 위한 투자 필요 발전방향 28

안전해석기술 발전 방향 – 인프라 개발 주요 안전개념 실증설비 구축 현황 발전방향 현재 적용 중인 주요 안전기능에 대한 실증 설비 보유 혁신적 안전개념 및 신개념 원전 개발과 관련된 실증 설비에 대한 수요 증가 예상 현황 기술 고유화 관점에서 실증설비 구축에 대한 투자 확대 기술 개발의 효율성 향상을 위한 실증설비 구축/활용 체계 수립 기술 서비스 수출을 고려하여 실증 설비 개발 및 구축 발전방향 29

4 Part 맺음말 30

맺음말 국제적으로 경쟁력 있는 기술로 국가 원자력 산업 발 전에 지속적으로 기여 안전성을 바탕으로 원전 강국으로 도약하기 위해 더 큰 역할이 기대 기술 자립/고유화 이후 기술을 선도하기 위한 창의적 인 노력 필요 모두가 힘을 합쳐 역동적인 미래를 맞이 31

끝내면서…… Global Nuclear Re-Renaissance Leader 32