원자력발전소의 상온수압시험에는 여러가지 목적이 있으며 그 중에서 가장 중요한 것 중 하나는 원전 주요 기기로부터의 누설여부를 알아내는 것이다. 동 시험에서 누설 여부를 알아내기 위해 현재 국내에서는 미국 규격에 따라 육안검사를 수행하고 있으나 프랑스의 경우, 음향방출 누설시험과 육안검사를 수행토록 하고 있다. 저자는 1992년과 1993년 중국 광동 원전 1, 2호기의 가동전검사에 참여하여 프랑스의 RSEM 규격에 따라 실시된 상온수압시험시의 음향방출 누설시험과 누설 육안검사에 대하여 기술 지원 업무를 수행하였다. 동시험에서는 시험 최고 압력인 228bar에서는 음향방출 누설 감시시험과 누설 육안검사를, 감압단계인 155bar 에서는 누설 육안검사를 수행하였다. 본고에서는 동 규격에 따라 최초로 수행된 중국 광동 원전 가동전검사 수압시험시의 음향방출에 의한 누설감시와 누설 육안검사에 대해 검사 기술, 검사 방법, 검사 절차, 그리고 검사 대상부위 등을 기술하였다.
비파괴검사방법에는 여러가지가 있는데 과거에는 주로 방사건 유도시험이 주역을 이루어 왔다고 볼수 있다. 그런데 최근에는 초음파를 이용한 탐상장치의 성능이 향상하였고 초음파를 이용하지 않으면 검사할수 없는 대상물의 검사가 필요하게 되었다는 점에 의하여 초음파의 이용이 상당히 급속하게 확대되어 그 응용범위도 수도관에서 원자연료까지 이루게 되었다. 그러나 방사선 투과식 시험에서는 검출곤란한 균열을 검출할 수 있는 기술적 특성및 고가인 소모품이 필요치 않고 또한 검사속도도 빠르다는 경제성에 주목하여 방사투과시험이 가능한 대상물에 대해서도 이용하게끔 되었다. 초음파에 의한 비파괴시험을 이용목적에 따라 분류하면 탐상과 계측으로 대별할 수 있다. 이하 이들의 각종방법에 대하여 순차적으로 그 개요를 설명하겠다.
원자력발전소(原子力發電所)의 방진기의 역할은 운전중(運轉中) 지진(地震)이나 혹은 수격작용(水擊作用)등 순간적인 동적 하중의 발생으로부터 관련 배관(配管)과 기기(機器)를 보호하는 것이다. 1989년 이후 ASME Sec. XI에서 50kips 이상의 대형 방진기도 ASME/ANSI OM Part 4에 따라 육안검사(肉眼檢査) 및 성능시험(性能試驗)을 할 것을 추가 요구하고 있다. 따라서 본 보고서는 방진기(防震機) 기능, 미국 원전 방진기의 손상 사례, 검사(檢査) 기술기준(技術基準) 및 요구사항(要求事項)을 검토(檢討)하여 검사 및 성능시험을 적절한 제반 기술기준에 의거 수행토록 하며, 수행 결과 수반되는 손상 방진기에 대한 원인규명(原因糾明)과 까다로운 후속조치(後續措置)의 실시로 원전 40여년 수명기간동안 배관계통(配管系統) 및 기기(機器)의 건전성을 확보하는데 기여코자 한다.
본 연구에서는 디젤 차량용 통합형 연료히터 및 성능검사 시스템을 구현한다. 센서와 히터가 분리된 연료히터를 히터내에 센서를 안착시켜 통합함으로써 일체형 통합히터를 개발하고 성능평가시험 시스템 개발을 통하여 시험한다. 디젤 차량은 겨울철 저온환경의 영향을 받아 엔진이 냉각될 경우 일정한 온도 이하로 내려가면 파라핀과 같은 반고체 상태인 왁싱(Waxing)물질을 형성하여 엔진시동이 잘 걸리지 않게 하는 원인이 된다. 이러한 저온시동성을 지원하기 위해 연료히터를 사용하며, 연료히터의 성능을 평가하는 시험챔버가 필요하다. 시험챔버에서 연료히터의 성능검사 항목으로 상온, 극저온, 극고온에서의 동작검사, 시험저항 설정에 따른 저항동작지연시간 및 전류동작지연시간, 온도변화에 따른 바이메탈 지연시간 검사, 블록히터의 전류 및 저항 검사, 히팅 운전검사 등을 수행한다. 이때 연료히터의 시험평가 및 평가 알고리즘을 제시한다.
비파괴검사(NDT)란 시험품에 손상을 주지 않고 내.외부에 존재하는 불연속부(결함)을 찾아내는 방법으로 다음과 같이 그 종류를 분류할 수 있다. (1) 표면결함 검출을 위한 비파괴검사 - 육안검사(VT) : 확대경 등에 의한 치수, 형상확인 - 자분탐상검사(MT) : 강자성체에 적용, 표면(하) 결함검출 - 침투탐상검사(PT) : 금속, 비철금속에 적용, 표면개구 결함검출 - 와류탐상검사(ET) : 도체 표층부(봉, 관 등) (2) 내부결함 검출을 위한 비파괴검사 - 방사선 투과검사(RT) : 결함의 종류, 형상의 판별 우수 - 초음파 탐상검사(UT) : 균열 등 면상 결함검출 등 우수 (3) 기타 비파괴검사 - Strain 측정 : 안전성 평가 - 음향방출시험(AET) - 누설시험(LT) - 중성자 방사선시험(NRT) 이상에서 보는 바와 같이 여러 종류의 비파괴검사가 있으나, 그 중에서 용접부에 적용되는 가장 일반적인 검사방법인 방사선 투과검사에 대해 기술하고자 한다.
본 논문은 가압 중수로형 원자력발전소 압력관의 건전성 평가에 적용하고 있는 각 비파괴검사기술의 특정을 평가하기 위해서 IAEA(International Atomic Energy Agency)주관으로 세계 6개국이 참여하는 수행한 다자간 비교시험(Round-Robin Test)결과를 분석한 내용이다. 이 다자비교시험에는 세계적으로 현재 가압 중수로형 원자력발전소를 운영하고 있는 한국, 카나다, 인도, 아르헨티나, 루마니아, 중국 등 총 6개구깅 참여하였으며, 시험에는 한국에서 제작한 인공결함시험편(시험편명 : "KOR-1")이 사용되었다. 본 연구를 위해 참여 6개국에서 적용한 비파괴검사 기술은 현재 압력관의 건전성 평가에 적용되고 있는 초음파검사와 와전류검사 등의 2가지 기술이다. 결함시험편에는 균열성 노치, 마모 등의 총 12개의 인공결함이 포함되어 있으며, 이 인공결함은 발전소 운전중 발생 가능성이 있는 결함과 유사한 형태를 가지고 있다. 다자비교시험 결과 참여 6개국에서 두가지 비파괴검사법을 적용하여 시험편내에 포함되어 있는 총 12개의 모든 인공결함을 검출하였으며, 결함 검출도는 초음파검사법이 와전류검사법보다 우수하였다. 또한 압력관 시험편 내경측 결함이 외경측 결함보다 용이하게 검출되었으며, 크기 측정 정확도는 결함 검출도와 동일하게 시험편 내경측 결함의 크기가 외경측 결함보다 더 정확하게 측정되었다.
비파괴검사 기술의 레벨 향상과 안정화를 통한 시간적 재현성이 있는 비파괴검사 결과의 확보를 위해서는 비파괴검사 기술자의 자격 인정 및 인증(nondestructive testing qualification and certification of personnel)제도의 확립이 매우 중요하다. 비파괴검사 결과에 대한 유효성은 비파괴검사을 실시하는 사람의 능력이나 비파괴검사에 대한 책임을 지고 있는 사람의 능력에 크게 의존한다. 1974년부터 원자력 선진국들이 중심이 되어 수행된 PISC 프로그램(program for inspection of steel components) 및 EPRI 등에서는 순회시험 (piping inspection round-robin: PIRR trial) 결과 기존 비파괴검사 방법은 모의 시험편에 있는 상당히 큰 결함도 탐지하지 못하거나 정확한 결함크기를 측정하는데 실패한 경우가 있으며, 검사자의 기량 또는 신체조건에 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다[1]. 국제표준화기구(ISO)의 비파괴검사 기술자의 기량인정 및 인증에 대한 국제규격안 DIS(draft international standard) 9712에서는 비파괴검사를 기획 실시 감독 감시 평가를 하기 위한 적절한 이론적 및 실무적 지식을 필요로 하는 기술자의 능력을 평가하고, 문서화하는 방법을 제공하는 절차를 제시하고 있다. 국제표준화기구에 의한 비파괴검사 기술자의 기량인정 및 인증에 대한 국제통합을 추진하는 동기는 제 3자에 의한 체계적인 인증시스템을 가지고 있지 않은 나라와 새로운 NDT 방법에 대해서 인증제도를 적용할 때 세계적인 공통성을 갖도록 유도하기 위함이다. 현재, 우리나라 비파괴검사 기술자의 기술자격 인증제도는 국가기술자격법에 의거하여 한국산업인력공단에서 주관하여 기술사, 기사, 산업기사, 기능사로 구분하여 실시하고 있다. 국제표준화기구의 비파괴검사 기술자의 자격과 인증에 대한 국제 통합화(안)[2]이 거의 마무리 단계에 있고 일본을 비롯한 많은 나라가 국제규격을 기초로 한 새로운 인증제도를 발족시켜 거의 시행 단계에 있다. 반면 국내에서는 한국비파괴검사학회(KSNT)에서 비파괴검사 기술자의 자격인정 및 인증제도의 개선방향이 제시된 바 있고 [3], 표준화위원회에서 나름대로 준비를 하고 있으나 아직 구체적인 실천단계에와 있지 못하다. 본 고에서는 최근 대폭수정 보완된 ISO/DIS 9712 국제규격(안)을 회원들에게 소개하고, 우리나라의 향후 대응방안에 관한 회원 여러분의 의견 수렴에 도움을 주고자 ISO/DIS 9712(1997)를 번역하여 제공한다.
성능인증 제도란? 중소기업이 개발한 기술개발제품을 지방중소기업청 또는 시험연구원에서 그 성능을 검사하여 성능이 확보되었음을 인증하는 제도로써 중소기업이 생산한 기술개발제품을 공공기관에서 안심하고 우선구매토록 정부가 성능을 확인하는 제도이다. 중소기업이 개발한 기술개발제품이면 성능인증을 신청할 수 있으며, 다만, 의약품, 농$\cdot$수산물, 총포, 화약류, 사행성 제품, 비가공 제품 식$\cdot음료품은 제외된다. 신청은 중소기업청에 접수하며, 지방중소기업청에서 신청을 받으면 지방청에서 성능검사가 가능한 사항은 지방청에서 직접 성능검사를 수행하고, 지방청에서 불가능한 일부 항목에 대해서는 시험연구원에 위탁하게 되며, 시험연구원은 성능검사 결과를 지방청에 제출하면 지방청은 그 결과를 토대로 성능인증을 하게 된다. 성능보험제도란? 성능인증을 받은 제품을 공공기관에 납품한 후 성능저하로 인한 손해를 보전해주는 제도로써 구매담당자가 성능보험 가입제품을 구매하여 사고가 나더라도 면책될 수 있으며, 성능보험 가입제품은 제한 또는 지명 경쟁에 우선 입찰할 수 있는 자격을 부여해 준다. 가입은 성능인증을 받은 제품이 성능보험에 가입할 수 있으며, 의무보험이 아닌 임의보험이므로 반드시 성능보험에 가입하지 않아도 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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