연구목표

ㅇ 실시간 운전자료(PI) 기반 3차원 고속 노심 감시 및 예측 - 실시간 발전소 운전자료 기반 3차원 고속 노심 출력 분포 계산 기술 개발 및 검증 - 운전전략 시나리오 예측 정확도 향상 방법 개발 - 운전제한인자 실시간 감시(노심 첨두계수, 연료봉 PCI) 기능 개발 - 탄력운전에 따른 동적 노심 거동 분석 기능 개발

연구범위

ㅇ 1차년도: 운전지원 통합시스템 구축을 위한 고속 노심 출력 계산, 예측, 감시, 해석 기능의 모듈별 개발 계획 수립과 핵심 기술 요소별 구현 착수 - 고속 노심계산모듈의 제논 과도 모사, 병렬 구조 및 계산 안전성 검토 - 군정수 함수화, 병렬 인스턴스 기술 구현 및 제논 정확도 향상 - 노내계측기 기반 출력분포 adaptation 요건 수립 및 구현 시작 - AI 기반 장전모형 탐색용 학습데이터 생산 및 모의냉각 탐색 모듈 착수 - 운전데이터 및 CECOR 기반 adaptation 기술 개념화 - 이상상태 조기 예측 위한 실측 데이터 변수 분석 및 알고리즘 설계 - 운전제한인자 감시 요건 정립 및 신호검증 알고리즘 개념 설계 - 고속 동적 해석모듈 및 GUI 기반 가시화 구성요소 설계 - 운전지원 통합시스템 구성요소 및 기능 요건 정의 착수 ㅇ 2차년도:운전지원 통합시스템 각 기능 모듈의 상세 설계 및 고도화 구현을 통한 실시간 예측·감시 기능 본격 개발 - 병렬 고속 노심계산 엔진 고도화 및 제논 상태 반영 기능 고도화 - 실시간 PI 및 CECOR 기반 출력분포 adaptation 모듈 구현 - 운전전략 Surrogate AI 모델 구현 및 예측 정확도 검증 - 실측 기반 이상상태 조기 예측 모델 구현 및 성능 평가 - Drift 반영 계측기 신호검증 알고리즘 개발 및 데이터 연계 - PCI/첨두계수 실시간 감시기능 구현 및 위험도 평가 방법 개발 - 과도 해석을 위한 제어봉 군정수 처리 및 동특성 인자 산출 - 운전지원 계산 기능 통합 및 통신 인터페이스 구현 - Snapshot 기반 출력분포 계산 시스템 연동 환경 구축 ㅇ 3차년도: 운전지원 통합시스템 기능 모듈별 성능 검증 및 통합 적용을 위한 형상관리 체계 마련 - 고속 노심계산, 장전모형 탐색, adaptation 모듈 성능 검증 - 실시간 예측 및 감시 기능의 정확도, 적용성 통합 시험 - PCI/첨두계수 감시기능의 실시간 검증 및 평가보고서 작성 - 고속 동적 해석 모듈과 GUI 연계 해석 화면 기능 구현 - 운전지원 통합시스템의 각 기능 화면 완성 및 통신 기능 통합 - 설계·시험·운영 문서 형상관리 체계 수립 - 주요 기술성과 기반 SCI 논문 및 기술보고서 초안 작성 ㅇ 4차년도: 운전지원 통합시스템 시제품 구축 및 현장 실증을 통한 기능 고도화 - 전체 기능 모듈 통합, 통신 연계 기반 시스템 시제품 완성 - 발전소 현장 시범 적용 및 공인시험 인증 대응 - Snapshot 기반 Flux 평가 및 출력 예측 정확성 실증 - 이상상태·시나리오 예측·감시 기능 통합 최적화 - 동적 노심해석 시스템 운영 Feedback 반영 및 개선 - 시스템 구성별 설치·시험·운용 문서 작성 및 매뉴얼 완성 - 기술성과 기반 SCI 논문, 방법론 보고서, 성능평가 결과 정리

기대효과

1. 활용 계획 본 과제에서 개발한 실시간 운전자료 기반 3차원 고속 노심 감시 및 예측 시스템은 운전제한인자(Peaking Factor, PCI) 실시간 감시 및 예측, - 운전전략 시나리오 예측 기능, - 탄력운전에 따른 동적 노심 거동 해석 기능 등을 통해 국내 원전의 탄력운전 대응성과 운전 안전성을 향상시키며, 원전 운전 전략 최적화 및 운 전 효율성 개선에 직접 기여함. 또한, 운전 절차 자동 반영 기능, 고장 재기동 시나리오 지원, 체코/UAE 등 전수출 대상국 요건 충족을 위한 기반 기술로 활용 가능하며,국내 신규 원전에도 확장 적용이 가능함. 2. 기대 효과 (1) 기술적 측면 - 원전의 출력 분포 및 제한 인자 예측 정확도 향상을 통해 운전 신뢰성과 안전성 강화 - 고속 3차원 노심 계산 및 예측 알고리즘 고유화 → 설계 기술 자립 기반 확보 (2) 경제적/사회적 측면 - 국내 상업운전 중인 OPR1000(10기), APR1400(4기) 총 14기 기준, 해외 시스템(GARDEL 등) 적용 시 설치·유지 총비용은 약 1,527억 원에 달함 - 자체 개발 시스템 적용 시 동등 성능 확보와 함께 외화 유출 방지 및 유지보수비 절감,국산화 기술료 창출, 수출 경쟁력 제고 등 약 1,527억 원 규모의 경제적 이익 예상 (3) 인프라 측면 - 실시간 감시·예측 기능을 통해 탄력운전 시 출력 변동 대응 역량을 확보하여 전력망의 안정성을 강화함. - 재생에너지와 공존 가능한 유연한 운전전략 실현을 통해 탄소배출 저감, 에너지믹스 최적 스마트플랜트 기반 기술 확보 등 전력 인프라 전반의 디지털 전환과 연계 발전에 기여함.

자료실