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913 검색 결과: 원자력

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중국의 원자력안전 정책동향

원자력안전은 원자력시설, 원자력활동, 원자력소재와 방사성폐기물에 대해 충분한 모니터링, 보호, 예방과 완화 등의 안전조치를 취하여 그 어떤 기술적 원인이나 인위적인 원인이나 자연재해로 인한 사고를 방지하고 사고 상황에서의 방사성 피폭을 최대 한도로 경감함으로써 사업인력, 대중과 환경을 피폭 위험에서 보호하기 위한 사업이다.

광범위한 의미에서는 원자력시설 안전, 원자력소재 안전, 핵기술이용 안전, 방사능안전, 방사성물질 운송안전 및 방사성폐기물 안전이 포함된다.

동 보고서는 중국의 원자력안전 위상, 원자력안전시스템, 대표적인 원자력안전 사업, 국제협력 및 시사점 등에 대해 정리했다.

목차

Ⅰ. 원자력안전, “국가안전” 차원으로 격상
Ⅱ. 원자력안전 시스템
Ⅲ. 대표적인 원자력안전 사업
Ⅳ. 국제협력 및 시사점

상세한 내용은 첨부파일 참조
이미지 출처 : http://www.shenling.com/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=92&id=96

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중국 첫 원자력 쇄빙선 제조 계획 발표

2018년 6월 23일, 중국핵공업그룹유한회사 전자상거래플랫폼은 “원자력 쇄빙 종합보급선 시범공정 기술자문 및 서비스 외부위탁 프로젝트” 공개입찰 소식을 발표하였다. 이로써 중국은 원자력 수상 선박 추진 프로젝트를 최초로 발표하였다. 중국핵공업해양원자력발전유한회사의 위탁을 받고 상하이중국핵공업푸위안(浦原)유한회사가 해당 프로젝트의 입찰에 나선다.

소식에 의하면 해당 프로젝트는 기존의 기술을 기반으로 중국 최초의 원자력 쇄빙 종합보급선을 제조하게 되는데 쇄빙, 극지항로개척, 전력공급, 해상보급 및 응급구조 등에 이용될 전망이다. 해당 쇄빙선의 동력시스템은 중국핵공업그룹유한회사의 소형 원자로 기술을 이용할 예정이다. 해당 기술은 ACP10S, ACP25S, ACP100S 등 다양한 출력 규모의 부양식 원자력발전소 원자로 유형을 포함하며 해당 기술을 기반으로 단일/이중 원자로를 조합하여 다양한 출력 규모를 통합한 부양식 원자력발전소를 구현할 수 있다.

소형 원자로는 중국핵공업그룹유한회사에서 60년간 원전 건설, 운영 관리 경험을 토대로 자체로 개발한 신형 원자력 종합 이용 기술로서 오염제로, 무공해, 기동성 위치선택 및 폐로가 편리한 등 특성을 보유하고 있다. 운행 과정에서 원자로가 선체 흘수선 아래에 위치하기에 원자로 노심의 냉각에 유리하여 고유 안전성이 높다.

부양식 원자력발전소, 원자력 쇄빙선은 소형 원자로 기술의 중요한 응용 분야이다. 부양식 원자력발전소는 부양식 플랫폼을 통하여 소형 원자력발전 장치를 탑재하며 발전, 해수 담수화, 열공급, 증기 공급에 이용된다. 아울러 섬, 해상 시추 플랫폼, 해상 자원 개발, 극지 및 궁벽한 지역에 에너지를 공급하게 되며 향후 해양전략 및 해상안전에 중요한 보장을 제공할 전망이다.

부양식 원자력발전소에 비하여 원자력 쇄빙선은 항행 요구를 만족시켜야 하기에 동력에 대한 요구가 더욱 높고 출력 전력이 더욱 안정되고 신뢰도가 높아야 하며 특히 쇄빙 과정에서 더욱 높은 출력 전력을 요구한다. 현재 소형 원자로 기술은 타당성 연구 단계이며 향후 중국국가에너지관리기관의 허가를 거친 후 원자로를 쇄빙선에 탑재할 예정이다. 중국 첫 원자력 쇄빙 종합보급선의 구축은 해상 부양식 원자력발전소 동력 시스템 개발에 기반을 마련할 전망이다.

20세기 50년대 초에 구소련에서 원자력 쇄빙선을 제조하기 시작하여 지금까지 모두 9척을 제조하였다. 현재 러시아는 세계에서 유일한 원자력 쇄빙선 제조 능력을 보유한 국가이며 모두 6척의 원자력 쇄빙선을 운영하고 있다.

원자력 쇄빙선의 제조는 러시아의 대형 원자력 군함 개발에 풍부한 경험을 축적하였을 뿐만 아니라 해상 부양식 원자력발전소 구축에 기술 지원을 제공하였다. 2018년 4월 “세계에서 가장 큰 이동 전원”으로 불리는 세계 첫 해상 민용 부양식 원자력발전소가 가동되었다. 해당 부양식 원자력발전소는 핵연료를 탑재한 후 2019년 여름 북극 항구 페베크에 이동되어 본격 투입될 예정이다.

중국 원자력쇄빙선 제조 방식은 러시아 원자력 쇄빙선과 다르지만 동력 시스템은 모두 3세대 원자로에 속한다.

최근 북극의 얼음층은 융해되고 있으며 많은 나라에서 북극에 대한 고찰을 수행하고 있다. 원자력 쇄빙 종합보급선 제조는 향후 중국의 극지 지역 종합 과학고찰 능력을 향상시켜 극지에 대한 인식 수준을 한층 더 제고시킬 전망이다.

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옌타이, 중국 최초의 원자력 산업도시 구축

최근, 옌타이시(煙臺市)는 총 100억 위안(한화 약 1.7조)에 달하는 원자력 발전(신에너지) 산업자금을 설립하여 국가급 원자력 발전 산업 기술 혁신 플랫폼 구축을 가동하였다. 이를 통하여 옌타이시는 원전 재료 개발, 원전 장비 제조, 원자력 발전소 건설 및 운영 유지보수 등이 통합된 원자력 발전 산업 클러스터 육성을 가속화하여 옌타이를 중국에서 선진적인 3세대 원전 기술 및 원전 혁신 인력 선점지역, 원자력 발전 설비 및 원자력 종합 이용 산업 시범지역 그리고 중국 원자력 발전 산업이 세계의 중요한 교두보(Bridgehead)로 구축하기 위해 노력하고 있다.

옌타이에 위치한 중국 원자력 산업 신도시에서는 이미 “1개 연구개발센터 3개 산업단지” 형식의 산업 배치를 완성하였다. “1개 연구개발센터”는 국가급원자력발전연구개발센터를 의미하며 혁신 플랫폼 구축 및 운영 지원 실체로서 주로 원자력 발전 기술개발 및 성과 산업화 연구를 수행하고 기술성과 산업화 측면에서 인큐베이터(Incubator) 역할을 발휘하는 외에 혁신 플랫폼의 조화적 계획 확정, 일상적 운영 등 책임을 담당하고 있다. “3개 산업단지”는 라이산(萊山), 하이양(海陽), 자오위안(招遠) 3개 지역 산업단지를 의미한다. 라이산원전장비제조산업단지는 주로 인재를 끌어들이는 임무를 담당하며 하이양원전산업단지는 하이양 원자력 발전 프로젝트를 중심으로 주로 3세대 원자력 발전 AP1000 기술 관련 과학연구 성과 사업화를 담당하고 원자력 발전과 관련된 대형 설비 제조, 공정 설계 및 관리 등 산업을 중점적으로 발전시키며 계획 건설 중인 자오위안신에너지장비과학기술단지는 주로 화룽 1호(華龍一號) 기술 관련 과학연구 성과 사업화를 담당한다.

최근 10년 동안 옌타이시는 AP1000 프로젝트를 중심으로 연구개발, 제조, 보급 응용이 통합된 원자력 발전 산업 체계를 구축하였다. 현재 원자력 발전 산업 종사자가 2만 명에 달하며 그 중 연구자가 900명이 넘는다.

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원자력 발전소 긴급구조 로봇 핵심 기술 파악

최근, 상하이(上海)교통대학 교수 가오펑(高峰)이 담당한 중국 국가중점기초연구발전계획(973계획) “원자력 발전소 긴급구조 로봇의 기초 과학 문제” 프로젝트에서 원자력 발전소 긴급구조 로봇 “기능-형태-구조” 혁신설계 요구에 근거하여 3대 26종 GF 과구속 서브그룹을 구축한 후 3대 8종 실용 보행 로봇 GF 서브그룹를 선발하여 원자력 발전소 긴급구조 로봇 전체 형태 설계 방안을 형성하였다. 또한 이를 기반으로 기계-유압 결합 원리를 제안하였고 모터-유합 복합 구동 기술을 형성하였으며 내오염 능력이 강할 뿐만 아니라 출력밀도가 높은 새로운 모터-유압 복합 드라이버(Driver)를 발명하였고 소방구조, 민첩한 조작, 과부하 운송, 민첩한 탐측 등 기능을 보유한 8종 원자력 발전소 긴급구조 로봇을 개발하였다.

중국에서 구축한 원전 설비 용량은 세계 앞자리를 차지한다. 원전 안전 문제는 세계 관심사로 떠오르고 있는 중대한 문제이다. 원자력 발전소 건설, 사용 과정에서의 안전을 확보하고 원자력 발전소 긴급구조 능력을 향상시키기 위해 원자력 발전소 긴급구조 장비의 개발은 시급한 문제로 나서고 있다. 원자력 발전소 긴급구조 로봇은 원자력 발전소 긴급구조 분야의 최우선 선택이다. 하지만 긴급구조 로봇 설계에서 과부하 운전 및 작은 공간에서의 민첩한 운동, 다자유도 중복 구동으로 인한 장치 및 구조의 과구속 충돌 등 문제로 개발 어려움을 겪고 있다.

해당 프로젝트를 통하여 중국은 핵심 기술을 파악함으로서 원자력 발전소 긴급구조 로봇 설계 핵심 기술 능력을 구현하여 자체 지식재산권을 보유한 원자력 발전소 긴급구조 장비 개발에 과학적 도구를 제공하였다.

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中, 우주 원자력 연구 수행

최근, 중국항공우주과학기술그룹 제6연구원은 중국의 원자력 관련 연구 설계 기관과 공동으로 우주 원자력 방안 논증 및 핵심기술 연구를 수행하고 있으며 향후 열핵반응, 원자력발전 등 다양한 방안을 마련하여 우주 임무의 적응성을 확장할 예정이다.

열핵반응 추진은 비추력(단위 추진제에서 생성되는 추진력)이 높고 추진력이 크며 작동 수명이 긴 등 장점을 보유하고 있으며 현재 인간의 기술 수준이 예측할 수 있는 차세대 우주 추진 시스템일 뿐만 아니라 유인 심우주 탐사 등 대규모 심우주 탐사 임무의 이상적인 동력이다.

중국이 발표한 “2017~2045년 우주 수송 시스템 발전 로드맵”에서는 2040년쯤에 원자력 우주왕복선을 개발할 계획을 확정하였다.

현재 사용하고 있는 액체 로켓 엔진은 화학추진에 속하기에 비추력은 추진제화학에너지의 제한을 받으므로 향후 유인 화성 탐사 및 대형 행성 간 화물 수송 등 임무 요구에 적응되기 어렵다.

핵열 로켓 엔진은 수소를 추진제로 하고 100MW 이상의 원자로를 이용하여 수소를 초고온으로 가열하기에 비추력은 수소·산소엔진의 2배 이상에 도달할 수 있고 추진력은 이론적으로 100톤급에 도달할 수 있다. 그러므로 현재 지구에서 화성에 도착하려면 약 8개월 걸리지만 대추력 원자력 우주선을 사용하면 비행시간을 1개월 반으로 줄일 수 있다.

하지만 우주 원자력 기술은 어려움이 아주 크다. 미국, 구소련에서 20세기 50년대에 시스템 방안, 핵심 기술 및 프로토타입 연구를 수행하였지만 테스트 검증 조건, 핵안전 및 방호 등 어려움으로 지금까지 실용적인 성과를 거두지 못했다. 원자력 시스템은 규모 및 중량이 크고 보조 시설이 복잡하기에 우주에 이용하려면 여러 방면의 조건이 모두 제한을 받는다. 또한 원자력을 유인우주선에 이용하려면 복사방지 기술을 파악하여야 하는데 그 원인은 해당 복사가 우주비행사에게 미치는 영향이 매일 X선 검사를 8차 받는 것과 같기 때문이다.

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세계 최대 구경 원자력발전소 방폭 밸브 구동 장치 개발

최근, 중국공정물리연구원 화공재료연구소에서 자체로 개발한 세계 최대 구경-450mm 방폭 밸브(explosion valve)가 열상태 개방 밸브 테스트에 통과되었다. 이는 CAP 시리즈 3세대 원자력발전소용 방폭 밸브가 모두 검증에 통과되었음을 의미한다.

방폭 밸브는 3세대 가압수형 원자력발전소 특유의 안전장치이며 중국에서 자체로 개발한 CAP 시리즈 원자력발전소에서 난이도가 아주 높은 핵심 기술이다. 해당 밸브는 원자력발전소 중대사고 발생시 밸브 개방으로 방폭 밸브를 작동시켜 고압 기체를 생성하여 밸브를 구동시킨다. 이를 통하여 비능동적인 압력 방출을 구현하며 최종적으로 원자로에 냉각수를 주입함과 아울러 원자로 코어를 냉각시켜 효과적으로 중대사고 발생을 완화시키고 예방하여 원자력발전소의 안전을 확보한다.

방폭 밸브는 작약통 구동 장치 및 밸브 개폐기 2개 부분으로 구성된다. 이번에 진행한 열상태 개방 밸브 테스트는 방폭 밸브의 신뢰성을 검증하는 핵심 단계로서 관로 내부에 고온 수증기 압력이 존재하는 실제 상황 조건에서 방폭 밸브의 작약통 구동 장치에 대한 정상적인 작용 및 밸브 개방 기능을 검증하는 테스트이다.

화공재료연구소에서는 6년 시간을 들여 자체 지식 재산권을 보유한 작약통 구동 장치를 개발하였다. 개발 과정에서 폭발약 분야의 핵심 기술을 축적하였고 폭발약 선택 및 검증 과정에서 새로운 경로를 사용하였으며 방폭 밸브 본체와 구동 장치 구조 및 파라미터 매칭 설계 면에서 시뮬레이션 계산, 자체 설계 등을 통하여 많은 혁신을 진행하였다. 또한 다롄(大連)다가오(大高)밸브주식유한회사, 상하이원자력공학연구원 등 기관과 공동으로 방폭 밸브 원리 프로토타입 연구, 공학적 프로토타입 설계 등 다양한 기술을 파악하여 자체 지식 재산권을 보유한 원자력발전소 방폭 밸브 전체 기술을 확보하였다.

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원자력 발전 기술 분야에서의 4대 획기적 성과

2017년 10월 31일 베이징에서 진행된 중국 국가에너지국의 기자회견에 의하면, 중국은 “대형 첨단 가압수형 원자로 원자력 발전소 및 고온가스냉각 원자로 원자력 발전소” 국가 과학기술 중대 특별 프로젝트 실행 10년간 이미 입안한 프로젝트가 201건이고 중앙재정지원 자금은 130.33억 위안(약 2.2조 한화)에 달하며 3세대 패시스(Passive) 원자력 발전 기술을 전면적으로 파악함과 아울러 4세대 특징을 보유한 고온가스 냉각 원자로 기술, 핵심 설비 제조, 기초 재료 제조, 원자력 발전 범용기술 개발 등 4개 측면에서 획기적인 성과를 거두었다.

4대 성과에는 주로 다음과 같은 내용이 포함된다.

(1) 세계 첨단 패시브 설계 기술을 파악하였으며 또한 CAP1400 및 “화룽(華龍) 1호” 설계 과정에 성공적으로 응용하여 원자력 발전소의 안정성을 대폭 향상시켰다. 그리고 고온가스 냉각 원자로 기반의 4세대 특징을 보유한 원자력 발전 기술 분야에서 일련의 기술, 설비의 어려움을 극복하고 산업화 응용에서 세계 앞자리를 차지하였다.

(2) 3세대 원자력 발전소 압력용기, 증기 발생기, 주관로 등 일련의 설비 국산화를 실현하였고 캔드 모터 메인 펌프, 디지털 계기 제어 시스템, 블라스팅 밸브(Blasting valve) 등 핵심 설비는 프로토타입 제조를 완성하였으며 고온원자로 제어봉 구동 장치, 연료 주입 및 배출 시스템 등은 이미 제품 공급을 구현하여 연간 6~8대의 원자력 발전 설비 제조 능력을 확보함으로써 3세대 원자력 발전 종합 국산화율을 2008년의 30%로부터 현재 85%이상으로 향상시켰다.

(3) 초대형 단조품, 690 합금 파이프, 압력용기 밀봉부품, 원자력 발전 등급 지르코늄 재료 등 핵심 재료 가공 제조 기술을 파악하였으며 고온원자로 연료 소자는 이미 산업화 생산 단계에 진입하였다. 원자력 발전 등급 용접 재료의 개발 성공은 중국에서 원자력 발전 용접 재료를 장기적으로 수입하던 국면을 개변시켰으며 최초로 지르코늄 스펀지에서 완제품 파이프, 플레이트, 봉, 스트립 재료를 생산하는 완정한 생산라인을 구축하였다. 그리고 기초 재료 개발에서도 아주 큰 성과를 거두었다.

(4) 원자로 노심 및 안전 분석 핵심 기술 연구, 중대사고 메커니즘 및 현상학 연구, 원자력 발전소 핵심 재료 성능 연구 등 범용기술 측면에서 심층적 연구를 진행하여 세계 첨단 대형 받침대 및 테스트 시설을 구축하여 새로운 타입의 원자력 발전기형 설계, 원자력 발전 혁신적 개발 능력을 지속적으로 향상시키는데 보장을 제공하였다.

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중국 원자력발전 중대 특별 프로젝트, 일련의 아이코닉 성과 획득

2017년 8월 31일 중국과학기술부에 의하면, 중국 원자력발전의 자체적 혁신 능력은 뚜렷하게 높아져 원전 강대국 목표의 기반을 마련하였다. 원자력발전 특별프로젝트 이행 10년간 신제품, 신소재, 신공법, 신장비 등 980가지 기술장비를 개발하였으며 지적재산권 3,000개 신청, 업계 및 업체 표준 849가지 편성, 41개 혁신팀과 각종 과학기술인력 양성, 청년학술 및 기술리더 800명을 육성하는 성과를 거두었다.

원자력발전 중대 특별프로젝트는 “국가중장기과학 및 기술발전 계획요강(2006~2020)”에서 확정한 16개 국가과학기술 중대 특별 프로젝트 중 하나로서 주로 대형 선진적 가압 경수로 원자력발전소 및 고온 가스 냉각 원자로 원자력발전소 두 가지 원자력발전 기술을 포함한다. 10년간 지속된 특별 프로젝트를 거쳐 일련의 획기적인 성과를 거두었으며 중국 원자력발전 개발 설계 및 관리 수준은 대폭 향상되었고 중국 원자력발전의 안전 고 효율적 발전을 더한층 추진하였다. 이러한 성과는 원자력발전의 “국외수출”에 큰 도움을 주었을 뿐만 아니라 원자력발전 강대국과 제조업 강대국 목표에 튼튼한 토대를 마련하였다.

가압 경수로 연구에서 중대한 기술 연구 성과를 거두었을 뿐만 아니라 중대 장비 및 시스템 개발의 중요한 성과를 얻어 원자력발전 산업 체인의 변환 및 업그레이드를 이끌었고 실험검증기술과 플랫폼 건설에서도 중요한 성과를 거두어 자체적 혁신 능력을 향상시켰다. CAP1400시범공정의 적극적인 추진과 지적재산권, 원자력발전 표준 및 인재 양성 등 측면에서 중대한 성과를 이루어냈다. CAP1000은 국외에서 수입한 AP1000 원자력발전 기술을 기반으로 비능동형 설계 개념을 이용하여 개발된 지적재산권과 독자적 수출권을 보유한 중요한 과학기술 성과이다. CAP1000은 지적재산권을 소유한 원자력발전 모델 번호를 갖고 있을 뿐만 아니라 핵심설비와 재료는 전부 자체적 설계 및 국산화 제조를 구현하였다. 2016년 12월 31일까지, 가압 경수로 중대 특별 프로젝트에서 지적재산권 총 2,894개를 보유하여 원전 설계, 시험, 안전 평가, 협력혁신체계, 장비 제조 등 측면에서의 국가 기술 능력을 전면적으로 향상시켰다. 현재, 수입된 AP1000에 대한 기술 연구는 기본적으로 완료되었으며 저장싼먼(浙江三門) 의탁 프로젝트의 첫 기계 유닛 열 시험 주요작업도 완료되어 핵연료 장전이 곧 이루어질 전망이다.

고온 가스 냉각 원자로 프로젝트는 4세대 원자력발전 기술을 타겟으로 진행되고 있다. 현재, 20만 KW 모듈러 고온 가스 냉각 원자로 원자력발전소 시범 공사가 곧 산둥룽청스다오만(山東榮成石島灣)에서 준공될 예정이다.

4세대 원자력발전 기술에서 중국의 고온 가스 냉각 원자로 시범 공사는 글로벌 시범 공사 중 완성도가 가장 높으며 상업화에 제일 접근하고 안전성이 가장 높은 4세대 원자력발전 시범 공사이다. 중대 특별 프로젝트 개발을 거쳐 중국의 고온 가스 냉각 원자로 시범 공사는 90% 국산화를 구현하였다. 산둥룽청스다오만 시범 공사는 중국 4세대 원자력발전 기술발전에 중요한 기반으로 될 것이다.

4세대 원자력발전은 현재 가장 안전한 기술로서 익스트림 사고 상황에서도 인간의 개입이 없이 재료 자체의 능력으로 노심용융, 방사선 물질 대량 누출을 방지할 수 있다. 특별 프로젝트에 대한 지원으로 중국의 3세대 원자력발전 기술은 대폭 향상되었으며 4세대 원자력발전 기술도 점차 세계 선두에 나서게 되었다. 원전 관련 장비 제조의 업그레이드를 완성하였고 중국은 원자력발전 강국 목표를 향해 매진하고 있다.