원전 속 케이블 열화상태 체크하는
원전 케이블 열화상태 진단 무선 로봇

작년 3월 동일본대지진 이후로 재난재해 분야의 전문서비스로봇에 대한 관심과 목소리가 높아졌고, 이후 세계적으로 언제 닥쳐올지 모를 재해에 대비한 로봇 개발이 활발히 이뤄지고 있다. 금번에 소개할 ‘원전 케이블 열화상태 진단 무선 로봇’ 역시 이러한 재난을 미연에 방지하고자 개발됐다. 이에 한국수력원자력 중앙연구원이 세계 최초로 개발한 원전 케이블 열화상태 진단 무선 로봇을 본지에서 소개하고자 한다.

접근조차 어려운 극한 지역 케이블 위해 “로봇이 나가신다!”
가동 중인 원자력발전소 내에는 수많은 안전성 관련 기기들이 설치되어 있다. 대부분의 안전성 관련 기기들은 전기기기로 되어 있고, 필요할 때에 제대로 기능을 하기 위해서는 전원공급 및 계측, 제어 신호를 전달하는 케이블의 역할이 필수적이다. 원자력발전소의 안전을 위해 원전사업자는 이러한 모든 안전성 관련 기기 및 케이블들이 설계기준사고(DBA) 전, 중, 후에 공통원인고장(Common Cause Failure) 없이 기능을 수행하도록 검증해야 한다. 이러한 이유로, 가혹한 환경 하에 있는 모든 안전성관련 기기 및 케이블들은 IEEE Std 323에 따라 기기검증(Equipment Qualification) 및 검증 수명이 다할 때까지 상태감시(Condition Monitoring)를 실시해야 한다. 특히 가동 중 원전에 설치된 케이블의 주기적인 상태감시는 케이블의 열화 상태 파악 및 기기검증 수명 연장을 가능하게 하므로, 원자력발전소 운영에 아주 중요한 작업이라고 할 수 있다.

원전용 케이블의 상태감시방법은 여러 가지가 있는데, 현재 세계 대부분의 원자력발전소는 가동 중 원전의 케이블을 철거하여 실험실에서 연신율을 측정하는 파괴적인 방법을 사용해 왔다. 하지만 가동 중인 원전의 케이블을 철거하는 것은 매우 어려운 작업이므로 비파괴적인 케이블 열화상태 진단방법이 필요하게 되었다. 또한 고방사능 지역이나 고온지역에 있는 케이블은 사람의 접근조차 쉽지 않아 열화상태 평가가 더욱 어려웠다.
이에 비파괴적 방법인 압입시험을 통해 케이블의 열화 상태를 진단하고, 사람의 접근이 어려운 지역에서 진단작업을 할 수 있도록, 케이블을 따라 스스로 이동하면서 케이블의 열화 상태를 평가할 수 있는 ‘원전 케이블 열화상태 진단 무선 로봇’을 개발하였다.

케이블의 적절한 수명, 로봇으로 알 수 있다!
앞서 말한 바와 같이 케이블 열화상태 진단 무선 로봇은 케이블 자켓의 경화도를 측정해 케이블 열화정도를 평가하는 압입시험법을 사용한다. 이 로봇은 측정자와 거리가 이격돼 있어도 데이터 송·수신 및 원격제어가 가능하도록 Bluetooth 모듈이 장착되어 있다. 또한 케이블 위를 이동하기 위해 경량화, 소형화를 실현해 검침대상이 될 케이블의 부담을 줄였고, 아울러 고르지 않은 케이블 위를 움직이기 위해 중력을 이용한 센서를 장착, 스스로 자세를 보정할 수 있다.

한국수력원자력 중앙연구원 관계자는 “이 로봇을 사용하면 발전소 현장에서 간단한 작업만으로 케이블의 열화상태를 진단할 수 있다”며 “이 로봇을 사용해 케이블의 주기적인 열화상태 진단이 가능하다면 조기 노화된 케이블 적기 교체는 물론 케이블 수명만료 시점을 명확하게 알 수 있어 상태가 좋은 케이블을 보다 오래 사용할 수 있다”고 밝혔다.
한국수력원자력 www.khnp.co.kr

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