원자력 기기검증과 플랜트 안전을 선도하는 기업 주식회사 코넥

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Nuclear Equipment
Qualification
원자력 성능검증

코넥은 원자력 기기와 부품에 대한 안전성능과 품질을 검증하고 있는 기업입니다.

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원자력기기 성능검증이란 안전성능을
정상적으로 수행할 수 있는지 검증

최신의 설계해석기법과 실증실험방법을 활용하여 과학적이고 개관적으로 입증하는
기술로서, 일반적으로 내환경검증 (Environmental Qualification), 내진검증
(Seismic Qualification), 그리고 사고검증 (Accident Qualification)으로 구분
내환경검증(EQ)

원자력기기 및 부품이 정상운전조건에서 장기간의 운전수명기간 동안에 온도, 습도, 압력, 방사선 등의 환경인자에 노출됨으로써
발생되는 재료노화현상, 계속적인 또는 주기적인 기계적, 전기적 작동으로 인해 기기나 부품의 운전수명에 영향을 미치는
운전수명노화현상, 그리고 기기나 부품의 자체 또는 주변에서 방출되는 전자기파, 비정상운전으로 인한 환경변화 등
특수환경인자들에 의한 성능이상이나 고장발생에 따른 안전성능 영향평가 및 정상적인 성능유지 여부가 입증되어야 합니다.

내환경검증은 일반적으로 노화해석(Aging Analysis)과 노화시험(Aging Test)을 수행하며, 계측제어기기나 부품의 경우에는
전자기파내성시험(Electro-Magnetic Compatibility Test) 및 피로시험(Stress Test)등과 같은 특수환경시험을 추가로 실시
합니다.

  • 노화해석
    Aging Analysis

    원자력시설의 정상운전환경상태에서 설계수명기간 동안에 열이나 방사선 등의 환경인자에 노출됨으로써 발생하는 재료의
    노화메카니즘이 원자력기기 및 부품의 안전성능에 미치는 영향을 노화이론이나 과거시험자료분석 등을 통해 평가합니다.
    노화해석은 우선 재료분석(Material Analysis)을 통해 구성재료(비금속재료)의 물성 및 재질특성을 명확히 평가하고,
    수명시험(Life Test)을 통해 얻어진 열수명, 방사선수명 및 운전수명 특성을 결정하고, 그 결과를 근거로 하여 노화민감도 평가
    (Age-Sensitivity Evaluation)    를 통해 노화영향 및 예상수명(검증수명)을 결정하며, 노화시험이 필요한 경우에는 시험온도 및 시험시간을 결정합니다.

  • 노화시험
    Aging Test/ Aging Conditioning

    노화해석 결과에 따라 중대한 노화메카니즘이 있는 것으로 판정된 기기나 부품은 검증수명을 결정해야 하며, 해당 기기나 부품이
    열악한 환경(Harsh Environment)에 설치된다면 검증수명에 해당하는 노화시험을 통해 안전성능을 정상적으로 수행할 수
    있음이 입증되어야 합니다. 온화한 환경(Mild Environment)에 설치되는 기기나 부품은 노화해석을 통해 검증수명을 결정하고
    주기적인 점검이나 감시를 통해 교체 보수가 가능하다면 노화시험을 면제할 수도 있습니다.
    노화시험은 특별히 노화과정에 영향을 미칠 수 있는 노화상승효과(Synergistic Effect)가 밝혀진 경우를 제외하고는
    ①방사선노화시험(Radiation Aging),②열노화시험(Thermal Aging),③운전수명노화시험(Operational Cycling Aging)
    의 순서로 진행함을 원칙으로 합니다.

  • 특수환경시험
    Extreme Environmental Testing

    원자력시설에 설치 운전되는 전자제어기기 및 부품은 전자기파, 비정상운전조건 (급격한 환경변화) 등 특수한 환경인자에
    노출될 경우, 해당기기나 부품이 허용수준 이하의 성능저하나 고장발생 없이 주어진 안전성능을 수행할 수 있음을 입증합니다.
    특수환경시험은 앞에서 언급한 노화시험은 아니며 특수한 환경조건에서의 기기나 부품의 안전성능을 입증하는 시험기술로서,
    일반적으로 전자회로를 포함하는 전자제어기기 및 부품에 대해 전자기파내성시험(EMC Test) 과 피로시험(Stress Test)등을
    수행합니다.

  • 전자기파내성시험
    (Electro-Magnetic Compatibility Test)

  • 피로시험(Stress Test)

  • 재료분석(Material Analysis)

  • 수명시험(Life Test)

  • 노화민감도 평가
    (Age-Sensitivity Evaluation)

  • ① 방사선노화시험(Radiation Aging)

  • ② 열노화시험(Thermal Aging)

  • ③ 운전수명노화시험
    (Operational Cycling Aging)

  • 전자기파내성시험 (EMC Test)

    전자제어기기 및 부품에서 자체적으로 발생되거나 주변으로부터 발생되는 전자기파의 방사 및 흡수로 인한 안전성능 영향평가

    • 전자기파내성검증기준은 미국의 원자력규제지침 (U.S NRC RG-1.18)에 따라 수행

    • 시험방법 및 절차는 미국국방규격(MIL-STD-461/462)을 준용

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  • 피로시험 (Stress Test)

    비정상운전조건(급격한 환경변화 등)에서의 안전성능 수행능력을 평가하기 위해 전자제어기기나 부품에 대해 시험하며,
    다음의 시험순서에 따라 시험을 실시

    • 번인시험 (Burn-In Test): 초기 고장률 제거시험
      상온상태에서 100시간이상 시험(최대/최저부하조건에서 각각 50시간 이상)

    • 열피로시험 (Thermal Stress Test): 비정상운전의 극한환경변화에 대한 성능평가
      극단적인 환경온도 변화(최고 및 최저환경조건 사이클)에 따른 안전성능 평가
      시험사이클(온도습도): 정상환경 최고환경 → 최저환경 정상환경 피로시험은 내진시험 전, 후에 2회 실시하며, 1회 시험시간은 36시간 이내에서 최고 및 최저환경조건에서
      각 8시간을 유지하도록 운전시험을 실시

    • 안정성시험 (System Stability Test): 시스템의 안정성 및 운전성능 평가
      장시간의 연속운전에 따른 기기 전체 시스템의 안정성 및 기능적 건전성을 평가
      정상운전환경조건에서 연속해서 200시간 이상을 운전시험

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  • 재료분석 (Material Analysis)

    검증대상품목을 구성하고 있는 재료의 물리적, 화학적, 기계적 특성과 구성성분을 분석하여 정확한 재질을 확인하여 해당 품목의
    노화메카니즘 분석에 활용

    • 일반적으로 적외선분석시험(FTIR analysis) 수행

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  • 수명시험 (Life Test)

    구성재료의 열노화, 방사선노화, 운전수명노화 등에 관련된 고장메카니즘(Aging-Related Failure Mechanism)을 분석하여
    내열수명, 내방사선수명 및 운전수명 특성을 결정

    • 열수명시험(Thermal Life Test): 온도 시간에 따른 재료의 열수명 특성평가

    • 방사선수명시험: 재료의 임계방사선량(Radiation Threshold Level) 평가

    • 신뢰성분석시험: 제어기기 (전자부품소재)의 고장률 분석 및 평균수명 평가

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  • 노화민감도평가 (Age-Sensitivity Evaluation)

    검증대상기기나 부품에 대해 해당 설치위치 및 조건에서 발생될 수 있는 실제 지진운동에 상당하는 모의지진스펙트럼을 만들어
    내진시험을 실시

    • 설치운전 환경조건에 따른 노화영향 분석 및 예상수명(검증수명) 결정

    • 노화시험 수행을 위한 시험온도시간 결정 (중대 노화메카니즘이 있는 경우)

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  • 방사선노화시험 (Radiation Aging)

    정상운전조건에서 예상수명(검증수명)기간 동안의 방사선피폭이 원자력기기 및 부품의 안전성능에 미치는 노화영향을 평가

    • 설치운전 환경조건에 따른 예상피폭방사선량(Total Integrated Dose) 조사

    • 일반적으로 설계기준사고조건에 대한 방사선피폭량을 합친 총방사선량 조사
      사고검증시, 정상운전조건의 방사선량과 별도로 사고방사선조사시험 수행

    • 방사선조사 전,후에 기능시험을 통해 방사선노화에 따른 안전성능 영향평가

    • 노화상승효과 (Synergistic Effect) 고려하여 열노화시험 전에 방사선노화시험 수행
      온화한 환경(Mild Environment)에 설치되는 경우, 노화상승효과 무시 가능 (근거: EPRI Report NP-2129)

    • 방사선노화시험은 국내 원자력연구원(정읍방사선과학연구소)의 방사선조사시설을 이용

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  • 열노화시험 (Themal Aging)

    정상운전조건에서 재료에 영향을 미칠 수 있는 열적노화인자(온도, 습도, 압력 등)에 대한 가속노화시험 (Accelerated Aging Test)을 실시

    • 온도상승시험 (Self-Heat Rise Test/Temperature Rise Test) 검증대상 기기나 부품이 정상운전상태에서 자체 발열에 따른 온도상승치를 측정하여 가속노화시간에 반영

    • 가속화시험 (Accelerated Aging Test) 검증대상기기나 부품을 정상운전 온도조건에서의 검증수명에 해당하는 시간 동안 가속노화 시키며, 현재까지 입증된
      대표적 재료노화이론인 아레니우스 모델(Arrhenius Model)을 이용하여 시험온도와 시험시간을 계산
      검증대상품목을 구성하는 가장 취약한(최저 활성화에너지를 갖는 재료를 기준으로 가속노화 시험시간을 계산 가속노화 시험온도는 정상운전온도조건 이상의 고온에서 시험하되, 재료의 열변형온도 이하로 설정 (온도상승치를 고려) 가속화시험 전후에 기능시험을 수행하여 열노화에 따른 안정성능 영향 평가

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  • 운전수명노화시험 (Operational Cycing Aging)

    원자력기기 및 부품 설계수명기간 동안에 동작하는 전기적 기계적 운전싸이클로 인한 안전성능 영향 평가시험으로
    전자기제품 (Electro-Mechanical/Electro Magnetic Device)에 적용 (대표적인 제품: Circuit Breaker, Relay. Switch 등)

    • 설계수명(또는 검증수명)에 해당하는 운전사이클 수만큼 가속노화시험 대표적인 전자기제품에 대한 운전수명 노화시험요건은 IEEE-649 기준

    • 운전수명 노화시험 전후에 기능시험을 통해 안전성능 영향평가

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