원자력발전소설계

원자력 발전소설계

원자력발전소 설계는 종합설계사(A/E), 주기기공급사(NSSS, T/G), 보조기기공급사, 시공사에 의해 수행되며, 방사성물질에 대한 안전성 및 신뢰성이 최우선 고려된 설계를 하게 된다. 즉, 국내 원자력발전소 건설사업에서 설계 주체는 크게 4개 부류로 나누어 수행된다. 종합설계사(A/E)가 담당하는 각종 발전소에 필요한 계통 및 구조물 설계, 기기 및 계약자 간 간섭사항(Interface) 설계를 포함한 종합설계, 주기기공급사(NSSS, T/G)가 담당하는 주기기 기기설계, 보조기기공급사가 설계하는 기기설계, 현장 시공사가 수행하는 현장 상세설계로 구분된다. 이는 각기 사업주와 계약에 의해 범위와 책임이 결정된다.

1. 일반적인 설계요건

원자력발전소의 설계는 안전성, 신뢰성, 경제성, 시공성, 운전성 및 보수성을 최대한 하는 데에 그 목표를 두고 있다. 안전설계의 기본개념으로는 다중성(Redundancy), 다양성(Diversity), 독립성(Independency), 심층방어(Defense in Depth)를 바탕으로 하고 있다. 이와 같은 원자력발전소의 설계 목표를 달성하기 위하여 주요 설계요건이 법령으로 제정 및 시행되고 있다. 특히, 원자력발전소인 경우 인간생명 존중 차원에서 방사능방호 개념도 각종 규제요건으로 법제화되어 있다. 이에 관한 규제요건은 미국의 경우 10 CFR 50(Code of Federal Regulation) 및 NRC(Nuclear Regulator Commission)의 Regulatory Guide가 있으며, 우리나라의 경우 원자력안전법. 환경보전법, 소방법, 전력산업기술기준(Korea Electric Power Industry Code, KEPIC)이 있다.

2. 설계업무 수행절차 원자력발전소 설계는 각종 설계요건, 인허가요건, 기술기준 및 표준, 품질보증기준, 사업주요건, 참조발전소의 설계경험 등을 토대로 설계기준을 수립하고, 각종 설계해석 및 계산을 통하여 계통 및 구조물의 설계, 구매, 시공 및 시운전에 필요한 도면, 기술규격서(시방서), 지침서 등에 준하여 설계하고 건설 합니다.

사업이 착수되면 종합설계사(A/E)는 이들 각종 요건과 기술기준에 따라 설계입력 자료를 검토 반영하면서 개념설계, 기본설계, 상세설계의 3단계로 나누어 설계를 진행하게 됩니다.

∎개념설계 단계에서는 아래 그림에서 보듯이 각종 요건과 기술기준, 사업주 요건 등을 기준으로 발전소 설계의 기본이 되는 부지조건, 구조물 기본배치(Site Plot Plan), 발전소 설계개념 정립, 각종 최적설계보고서, 일반설계기준서(General Design Criteria, GDC), 계통설계기준서(System Design Criteria, SDC), 품질보증계획서(Engineering Quality Assurance Program, EQAP), 사업관리지침서(Project Procedure Manual, PPM) 등을 검토 및 작성한다.

∎기본설계 단계에서는 개념설계에서 확정된 설계 하에 상세 일반배치 및 기기배치 설계, 계통흐름도, 각종 해석 및 계산, 시공 및 기기구매 기술규격서 등을 작성한다. 원자력발전소 건설사업의 인허가에 중요한 예비안전성분석보고서 (Preliminary Safety Analysis Report, PSAR)도 이 단계에서 작성되어 인허가 기관에 제출합니다.

∎상세설계 단계에서는 개념 및 기본설계에서 확정된 설계개념 및 기본설계에 대해 최종 수치를 검토 및 확정하고, 기기 제작 및 시공에 필요한 상세 설계도서들을 최종적으로 확정 발행하는 단계이다. 설계도서가 최종 확정되기 전 사업주의 승인이 필요한 중요 설계도서는 사업주에 제출되어 사업주의 설계관리 절차에 따라 검토 및 승인을 받도록 되어있습니다.

그림1 발전소 설계 단계별 주요 설계업무 및 설계도서

그림2. 설계 단계별 흐름도

3. 설계 검토 및 승인

설계검토 및 승인은 원자력발전소 건설사업에 계약자로 참여하는 종합설계사(A/E), 주기기공급사(NSSS, T/G) 및 시공사가 제출하는 각종 설계도서의 적정성을 사업주 입장에서 검토 확인함으로써 설계완전성을 확보하는 과정이다. 계약자가 사업주에게 제출하는 설계 도서를 승인용, 검토용, 참조용으로 구분하는 것은 사업주와 계약자 간 계약에의해 결정되며, 그 절차 및 설계도서 목록은 계약서 및 사업관리지침서(Project Procedure Manual, PPM)에 상세히 명시하여 관리한다.

국내 원자력발전소 건설사업의 경우 기본적으로 사업주의 사업관리 정책, 사업비, 건설기간, 안정성, 신뢰성 등에 미치는 영향이 큰 설계도서는 사업주의 승인을 받도록 하고 있다. 이에 해당하는 설계도서는 사업주의 의사결정이 중요한 설계도서로서 주로 개념 및 기본설계와 관련된 설계도서, 사업관리를 위한 지침서, 절차서, 공정표 등이다.

각 계약자가 설계하고 작성하는 상세설계의 대부분은 최종분이 제출되기 전 참조용으로 사업주에 제출되고, 계약자에게 설계확정 승인이 위임된 설계도서는 최종 확정된 설계도서가 사업주에 제출된다.