한국수력원자력,
4차 산업혁명 기술 도입으로 안전 강화

4차 산업혁명 기술이 가져온 변화

초연결·초지능·초예측으로 상징되는 4차 산업혁명 시대가 본격화되면서 경제·사회 전반에 혁신적인 변화가 나타나고 있다. 특히 사물 인터넷, 빅데이터, 인공지능 등의 첨단 기술과 제조업의 융합은 시스템, 업무, 생산 등의 효율성 향상에 큰 영향을 미친다.

한국수력원자력(이하 한수원)은 원자력 운영사 중 세계 최초로 4차 산업혁명 기술을 도입하여 원자력 발전소(이하 원전)의 안전성을 높이고자 한다. 원전은 가장 견고한 건축물 중 하나로 규모 7.0 수준의 지진에도 견딜 수 있도록 내진 설계가 되어 있다. 여기에 4차 산업혁명의 기술을 적용하면 보다 정확하고 신속한 진단으로 더욱 안전한 운영이 가능하다.

사례로 보는 4차 산업혁명 기술

글로벌 제조업체들은 4차 산업혁명 기술을 이미 적용하고 있다.


롤스로이스는 자동차뿐만 아니라 선박, 비행기 엔진 제조사로도 유명하다. 롤스로이스 엔진이 탑재된 항공기를 운용하는 항공사는 85개 업체에 이른다.
항공기 엔진에 문제가 생기면 항공사뿐만 아니라 승객까지 불편해지고, 안전에도 큰 위협을 받게 된다. 롤스로이스는 이러한 문제를 개선하기 위해 일찍이
4차 산업혁명 기술을 도입했다. 롤스로이스는 비행기 엔진에 사물인터넷 센서를 부착했다. 센서를 통해 진동, 압력, 온도, 속도 등의 데이터를 실시간으로
수집하고 분석하여 엔진 결함 및 교체 시기 등을 예측할 수 있다.

사람이 발견 못한 엔진 부품 문제, 인공지능이 찾아냈다!

롤스로이스 엔진을 탑재한 항공기가 런던에서 뉴욕으로 가기 위해 막 이륙했다고 가정을 해 보면, 이륙 전 운항점검을 마쳤으며 비행 중에도 기장과 부기장은
                                            어떠한 문제 징후도 느끼지 못했다. 하지만 실제로는 엔진의 특정 부품에 문제가 있었다. 비행기 엔진에 부착된 사물인터넷 센서가 데이터를 수집한 후 이것을
                                            인공지능을 통해 분석, 엔진 부품의 문제를 먼저 감지해낸 것이다.

사물과 소프트웨어의 융합… GE의 디지털 트윈 혁신

GE는 현실 속 공장과 똑같은 가상 공장을 만들어 시뮬레이션을 할 수 있는 디지털 트윈 팩토리 시스템을 개발했다. 디지털 트윈은 실제 공장 내 모든 장비에
부착한 센서를 통해 데이터를 수집하고 분석한다. 이 시스템은 다양한 시뮬레이션을 통해 실제 공장에서 발생할 수 있는 문제들을 미리 예방할 수 있다.

GE는 4차 산업혁명 기술의 도입을 통해 설계부터 제조, 서비스에 이르는 모든 과정의 효율적인 운영뿐만 아니라 인력과 시간에서도 엄청난 절감 효과를
누릴 수 있게 됐다.

  • ▲ 디지털 발전소 사례
  • ▲ 디지털 발전소 사례
사진출처 : GE코리아

4차 산업혁명 기술은 인간보다 문제를 먼저 인지하고 신속하게 조치할 뿐만 아니라,
인공지능과 연결된 수많은 네트워킹을 통해서 여러 곳의 문제들을 동시에 해결한다.

원자력발전소, 4차 산업혁명 기술로 더 똑똑해진다

원전이 똑똑해 지고 있다. 원전의 Life Cycle은 크게 건설, 운영, 정비, 해체 등 4단계로 구분된다.
한수원은 주요 4차 산업혁명 기술을 Life Cycle 단계별로 적용하여 감시, 분석 기능 등을 한층 더 강화한다.
이를 지능형 원전이라 하며, 정확한 현장 진단으로 더욱 안전하고 효율적인 운영을 가능하게 한다.

01원자력발전소 건설

시뮬레이션 통한 효율적 운용 ‘사이버 플랜트’

원전은 1개의 발전소당 건설비만 10조원을 웃돈다. 건설 중에 문제가
생기면 엄청난 물적 손실이 발생하는 것은 물론 안전에도 심각한
문제가 생긴다. 그렇기 때문에 실제 원전을 건설하기 전에 가상의 디지털
사이버 플랜트를 구축하여 시뮬레이션을 하면 원전 돔 건설, 원자로 관련
주요 설비의 설치 등 실제 건설에서 일어날 수 있는 문제를 줄여 효율성을
높일 수 있다.

원전 돔 건설뿐 아니라 원자로 관련 주요 설비의 설치 및 효율적 운용 계획 수립 가능

02원자력발전소 운영

24개 원전을 통합 관리 ‘Smart E-Tower’

한수원은 현재 전국에 24개의 원전을 운영 중이다.
기존에는 특정 원전에서 문제가 발생했을 경우 종합상황실과 일대일로
문제를 해결했다. 그러나 종합상황실에 4차 산업혁명 기술을 적용한
Smart E-Tower는 특정 원전의 문제 해결에만 그치지 않고 24개의
원전을 연결하여 모든 원전을 동시에 점검하는 등 통합 관리가 가능하다.

유사 사례 발생 가능성 점검 및 향후 문제의 재발 방지를 위한 정보로 축적

03원자력발전소 정비

원전 고장 예측 진단 ‘빅데이터 시스템’

보통 정비는 매뉴얼에 따른다. 그러나 매뉴얼대로 한다고 해도 고장·사고의
가능성이 전혀 없는 것은 아니다. 매뉴얼의 기초가 되는 정보와 경험, 판단력은
인간 능력의 범위 내에 있다. 더 나은 의사결정을 위해서는 더 많은 데이터가
필요하고 그 데이터를 신속하게 분석할 수 있어야 한다.

한수원은 원전 정비를 위해 설비에 사물인터넷(센서)을 부착하고 과거부터
현재까지 발생한 빅데이터들을 모아서 클라우딩 시스템을 통해 인공지능에
전달한다. 인공지능은 실시간으로 빅데이터를 분석해 인간보다 빠르게 최적의
의사결정을 내린다. 이것이 바로 4차 산업혁명 기술의 가장 기본이면서도
핵심인 예측진단 시스템이다.

유지보수가 필요한 시점을 예측, 기기 고장 방지 및 정비 효율 향상

04원자력발전소 해체

다 쓴 원전, 로봇으로 해체

최근 에너지 정책 변화와 글로벌 원자력 산업계의 상황에 따라 원전 해체
산업의 중요성이 크게 높아지고 있다. 한수원은 4차 산업혁명 기술을 통해
글로벌 원전 해체 시장을 선점하고자 한다.

원전 해체의 핵심은 오랜 기간 동안 강한 방사선에 노출된 원자로를 절단
하여 처리하는 기술이다. 원자로 내부는 고방사능과 고압력의 환경으로
사람들이 쉽게 접근할 수 없기 때문에 정밀한 작업이 가능한 로봇으로 원전
해체 작업을 대신함으로써 작업자의 피폭을 줄이고 안전성을 향상시킬 수 있다.

유지보수가 필요한 시점을 예측, 기기 고장 방지 및 정비 효율 향상

끊임없는 혁신으로 원전에 안전과 안심을 더하다

원자력발전소는 싸고 안정적으로 전기를 공급해 대한민국 산업과 경제의 든든한 기반이 돼 왔다. 한국수력원자력은 2017년부터 세계 최초로
원자력발전소에 예측진단 시스템, Smart E-Tower, Cyber Plant 등 4차 산업혁명 기술을 적용해 효율성과 안전성이 극대화 된 지능형
원자력발전소를 개발 중이다. 한국수력원자력은 지능형원자력발전소의 수출에 힘써 글로벌 원자력 업계의 리더로 자리매김 할 계획이다.