『원자력발전소 계통』은 원자력발전소의 구성 및 설계개념에 대한 내용을 원자력발전소의 1차 및 2차 계통을 포함하는 전 계통에 대해 다루고 있는 종합서이다. 또한 이 책의 그림 및 표의 설명을 가급적 한글로 표시하였고, 본문의 용어와 일치시켜 독자들이 스스로 이해가 가능하도록 했다.
원자력발전소는 안전성과 플랜트로서의 효율성이라는 두 가지의 설계 특성을 가지고 있기 때문에 원자력발전소 계통의 구성은 매우 복잡하고, 원자력발전소의 설계 개념에는 모든 공학 분야의 기술이 농축되어 있다. 이 책은 원자력발전소의 구성 및 설계개념에 대한 내용을 원자력발전소의 1차 및 2차 계통을 포함하는 전 계통에 대해 다루고 있는 종합서이다. 또한 이 책의 그림 및 표의 설명을 가급적 한글로 표시하였고, 본문의 용어와 일치시켜 독자들이 스스로 이해가 가능하도록 했다.
특히 원전 기본설계 분야는 보다 기술의 성숙화 및 고도화가 필요하다. 왜냐하면 기본설계의 방법은 ‘많은 입력변수들의 최적화(Optimization)’이기 때문에, 엔지니어의 자질이 품질에 미치는 영향이 매우 크다. 따라서 저자는 원자력발전소 계통에 ‘설계 및 엔지니어링’ 개념을 접목시켜 원자력 실무자들이 수행해야할 업무의 성격을 미리 이해하도록 하였다. 따라서 원자력기관이나 업체에서 원자력발전소에 대한 정책, 기획, 설계, 제작, 건설 및 운영 등 실무를 하고 있는 분들이 원자력발전소의 구성 및 설계개념을 이해하는데 큰 도움이 될 것이다.
원자력발전소 1차 및 2차 계통을 포함하는 모든 계통을 상세하게 다룬 최초의 책
원자력발전소는 안전성과 플랜트로서의 효율성이라는 두 가지의 설계 특성을 가지고 있기 때문에 원자력발전소 계통의 구성은 매우 복잡하고, 원자력발전소의 설계 개념에는 모든 공학 분야의 기술이 농축되어 있다. 이 책은 원자력발전소의 구성 및 설계개념에 대한 내용을 원자력발전소의 1차 및 2차 계통을 포함하는 전 계통에 대해 다루고 있는 종합서이다. 지금까지 원자력발전소의 모든 계통을 상세하게 다룬 책은 없었다는 점에서 출판의미는 매우 크다. 또한 이 책의 그림 및 표의 설명을 가급적 한글로 표시하였고, 본문의 용어와 일치시켜 독자들이 스스로 이해가 가능하도록 했다. 따라서 원자력기관이나 업체에서 원자력발전소에 대한 정책, 기획, 설계, 제작, 건설 및 운영 등 실무를 하고 있는 분들이 원자력발전소의 구성 및 설계개념을 이해하는데 큰 도움이 될 것이다.
원자력발전소 계통에 원자력발전소 ‘설계 및 엔지니어링’ 개념을 접목
원자력발전소 설계 및 엔지니어링 기술의 자립은 되었다. 특히 상세설계 분야는 완전한 기술자립을 달성했다. 왜냐하면 상세설계의 방법은 일종의 ‘절차의 표준화’이기 때문이다. 그러나 원전 기본설계 분야는 보다 기술의 성숙화 및 고도화가 필요하다. 왜냐하면 기본설계의 방법은 ‘많은 입력변수들의 최적화(Optimization)’이기 때문이다. 최적화 과정에 엔지니어의 판단이 많이 들어가야 하기에 엔지니어의 자질이 공학 결과물의 품질에 미치는 영향이 매우 크다. 따라서 저자는 원자력발전소 계통에 ‘설계 및 엔지니어링’ 개념을 접목시켜 원자력 실무자들이 수행해야할 업무의 성격을 미리 이해하도록 하였다. 기본설계를 안전성 및 효율성 관점에서 보다 완벽하게 하기 위해서는 우선 원자력발전소의 계통을 보다 정확하고 상세하게 알아야 하기 때문이다.
원자력발전소의 모든 계통에 대해 대학생 및 실무자를 위한 종합서
제1부는 원자력발전소의 설계개념을 공학의 열역학 사이클 측면에서 그 연관성을 살펴보고, 원자력발전소 열효율 향상을 위해 실제 적용되고 있는 여러 가지 시도들(복수기 압력 낮추기, 증기 압력 및 온도 높이기, 재열사이클 및 재생사이클)에 대해 다루고 있다. 제2부는 우라늄 핵분열이 일어나는 원자로용기를 중심으로 내부의 구조와 기능, 원전연료집합체 및 제어봉집합체 등을 소개하였...으며, 원자로의 운전과 안전측면에서 원자로용기에 직접 연결되어 있는 압력감압 및 기체배기에 대한 계통을 담고 있다.
제3부는 원자로용기에 연결되어 원자로가 운전되는데 직접적으로 도움을 주는 화학 및 체적제어계통 등 5개의 주요 원자로보조계통에 대해, 제4부는 원자력발전소에서 사고가 났을 때 원자로를 안전하게 정지시키는데 필요한 안전주입계통 등 8가지의 공학적 안전설비에 대해, 제5부, 제6부 및 제7부는 원자력발전소를 보호하고 감시하며 제어하는 부분별 계측제어계통을 다루고 있다.
제8부는 증기(물)의 순환과정을 열역학 측면에서 9개의 계통으로 나누어서 상세하게 다루고 있고, 제9부는 증기발생기계통을 보조하는 5개의 보조계통, 제10부는 고압고온 증기를 이용하여 기계적 에너지로 변환시키는 터빈의 에너지변환 원리 및 구조, 터빈에 의해 발생하는 회전력이 전기로 변환되는 발전기에 대해서 체계적으로 서술하고 있다.
제11부는 원자력발전소의 운전 중에 생겨나는 방사성폐기물의 발생과정, 처리과정 및 최종처분과정 등을 기체, 액체 및 고체 방사성폐기물로 나누어서 설명하고 있다. 제12부에서는 원자력발전소 원자로에서 발생된 열이 확산되어 대기나 바다로 전달되는 과정에서 우리가 필요로 하는 전기를 얻게 되는데 이러한 열의 확산과정에서 중간 역할을 하는 여러 냉수계통에 대해서 그 원리와 구성에 대해서 면밀하게 논의하고 있다.
제13부에서는 발전기에서 발생하는 전력을 어떻게 발전소 내부에 사용하며, 외부 송전선으로 연결되어 나가는지? 만약 발전기가 정지되었을 때 발전소 외부전력을 어떻게 수전하는지? 발전소 내부에 정전이 되었을 때 비상디젤발전기로부터 전력을 어떻게 사용하는지? 등 발전소 전력의 생산과정 및 소비과정을 그림과 함께 자세하게 설명함으로써, 체계적인 이해를 돕고 있다.
최근 국내 원자력발전소 부품의 시험성적서 품질 문제로 가동 중인 원전이 정지되었으며 이로 인하여 예상되는 피해액이 클 것이라고 한다. 관련 기관과 업계들은 개선책 찾기에 분주하다. 참 안타까운 생각이 든다. 원자력품질보증에 대한 정확한 이해가 필요하다. 원자력발전소는 안전성을 더욱 중요시해야 하기에 이전의 검사 지향적 품질관리 및 통계적 품질관리 측면에서는 한계가 있어 ‘예방적 품질관리’ 측면에서 ‘품질보증(Quality Assurance)’이라는 새로운 개념이 등장했다. ‘품질보증’의 모태는 1959년에 미국에서 제정된 MIL-Q-9858 A의 품질프로그램의 요구사항(Quality Program Requirements)이다. 이 규격을 기본으로 1970년 미국연방규제법10 CFR 50 부록 B에 18개의 원자력품질보증기준이 규정되었고 원자력분야에 강제적으로 적용되기 시작했다. ‘품질보증’은 원전의 구조물, 계통 및 기기들이 가동 중에 만족스러운 기능을 수행할 것이라 확신을 국민에게 주는 것이다. 다시 말하면 원자력발전소가 충분히 안전하고 효율성이 있다는 사실을 국민들로 부터 인정을 받는 것이다. 원자력 품질활동의 요체는 貞直(정직), 精誠(정성) 및 文化(문화)로 생각된다. 원자력 관련 기관(기업)은 최고경영자의 책임 아래 각 기관(기업) 별 품질보증계획서를 수립하고 수립된 품질보증계획서 아래 업무를 해야 한다. 다시 말하면 최고경영자는 물론이고 종사자들은 설계, 제작, 검사, 시험, 건설 및 운영 등 모든 측면에서 확고한 기준과 절차에 의해 엄격하면서도 정직하며 정성스러운 마음으로 업무를 해야 하며, 이러한 업무 자세가 생활화되고 문화의 차원으로 승화되어야 할 것이다. 이렇게 되기 위해서는 원자력발전소를 보다 정확하고 상세하게 아는 것이 중요하며 이 책이 참고가 될 것이다.
김재근 [저]
서울대학교 기계공학과(학사) 연세대학교 산업대학원 기계공학전공(석사) 한양대학교 대학원 기계공학과(박사) 기계기술사(1983년)
(전) 한양대학교 공학대학원 겸임교수(2002년-2011년) - 발전플랜트, 플랜트 배관공학, 플랜트 품질경영 등 강의
(전) 한국전력기술(주) 근무(1978년-2010년) - 원자력발전소 설계 및 엔지니어링 연수(벨기에, 벨가톰사) - 울진 1,2호기 핵증기공급계통 설계 및 엔지니어링(프랑스, 프라마톰사) - 원자력발전소 표준화사업(기술책임자) - 원자력발전소 설계 및 엔지니어링 연구(연구부서장) - 원자력발전소 품질보증 및 감사 업무(품질보증 및 감사 부서장) - 한국전력기술(주) 사내 대학원 교수 등 * 대통령 표창(원전 설계기술 및 품질보증 자립 유공)(2001년)
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