[논문]APR+ 표준설계에 대한 경제성 분석

하각현; 이재호

doi:10.5855/energy.2015.25.1.043

APR+ 표준설계에 대한 경제성 분석
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에너지공학 = Journal of energy engineering, v.25 no.1, 2016년, pp.43 - 47

하각현 (한수원 중앙연구원) , 이재호 (한수원 중앙연구원)

초록
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한수원 중앙연구원은 2007년부터 정부과제의 하나로 전기출력이 1500MWe급인 GEN III+ 원전 APR+를 개발해 왔다. APR1400 보다 안전성이 진전된 노형을 개발하기 위해 국내외에서 건설되거나 설계중인 ALWR의 개선된 설계특성을 조사하였다. 국내외의 원전건설 사업에 적합한 APR+ 표준설계를 개발하기 위해 신개념설계특성과 후쿠시마 원전사고 경험을 설계에 반영하였다. APR+의 안전성향상 표준설계 단계(2013.1 ~ 2015.12)에서 한 번의 경제성평가를 수행하였다. 설계 안전성향상 기술개발 단계에의 경제성 평가 결과 APR+ N-th호기는 국내석 탄화력 1000MWe급 대비 39.2% 경쟁력 우위인 것으로 평가되었다. 또한 APR+원전은 해외 원전 선진국 ALWR에 비해 동등 이상 수준의 경쟁력을 확보하는 것으로 평가되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

KHNP CRI has developed APR+ nuclear power plant since 2007, which is GEN III+ model with 1500 MWe capacity. To develop safer nuclear power plant than APR1400, we investigated advanced design features of ALWR being constructed in Korea and being developed/constructed in foreign countries. We applied the advanced design features and lessons learned from Fukushima accident to develop APR+ standard design suitable for both domestic construction and overseas construction business. One economic assessments have performed during safety design improvement phase(2013.1 ~ 2015.12) of APR+. The result of the economic analysis for APR+ safety inhancement design showed that APR+ N-th plant is about 39.2% more economical than coal-fired 1,000MW power plant. Also APR+ plant is more cost advantage over foreign advanced nation ALWRs.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한, 세부적으로 평가에 적용된 이용률, 환율, 가격기준일 등의 세부 평가기준은 APR+ 경제성 평가 기준과 상이하다. 따라서 본 경제성 평가의 주요결과인 APR+의 발전원가를 OECD NEA/IEA 2015 보고서의 해외 경쟁노형 자료와 비교하기 위하여 OECD NEA/IEA 2015 보고서의 사용한 경제변수와 동일하게 APR+의 발전원가를 재산정하였다.

제안 방법

APR+ 건설비는 APR1400 건설실적 및 계약자료, APR1400 대비 주요설계변경내역, GA 변경 및 후쿠시마 사고 후속대책 설비 등을 고려하여 산정하였다. APR+ 직접건설비는 설계변경으로 인한 기자재의 가격증감과 시공물량의 변화를 반영하기 위하여 신고리 3,4호기의 직접건설비에 용량보정계수(CSF, Cost Scaling Factor)를 적용하여 산정하였다.
APR+ 발전원가 산정은 가격기준일 및 설계기준일을 정하고, 주요 통계자료, 설계자료를 이용하여 적용변수를 결정한다. APR+ 원전의 건설비는 신고리원전 3,4호기(APR1400) 계약자료를 근거로 물가상승률, APR1400 대비 설계변경 사항 및 후쿠시마 사고 후속대책에 따른 변경/추가 사항을 반영하여 가격기준일의 불변가로 산정하였다. 운전유지비는 10년 이상 운전 실적이 있는 국내 1,000MWe급 원전의 운전유지비 실적자료와 원전사후처리비 산정에 대한 관련법령을 근거로 산출하였다.
APR+ 건설비는 APR1400 건설실적 및 계약자료, APR1400 대비 주요설계변경내역, GA 변경 및 후쿠시마 사고 후속대책 설비 등을 고려하여 산정하였다. APR+ 직접건설비는 설계변경으로 인한 기자재의 가격증감과 시공물량의 변화를 반영하기 위하여 신고리 3,4호기의 직접건설비에 용량보정계수(CSF, Cost Scaling Factor)를 적용하여 산정하였다.
1% 증가, 증기발생기 전열관 높이 1 ft증가 등이 있다. 또한 항공기 충돌을 고려하여 안전관련건물(원자로건물, 보조건물)외벽두께를 증가시켰다. 기타 설계개선항목으로는 주증기배관에 LBB적용, 사이버보안 설계적용, 중대사고대처설계 강화 등이 있다.
APR+ 원전의 건설비는 신고리원전 3,4호기(APR1400) 계약자료를 근거로 물가상승률, APR1400 대비 설계변경 사항 및 후쿠시마 사고 후속대책에 따른 변경/추가 사항을 반영하여 가격기준일의 불변가로 산정하였다. 운전유지비는 10년 이상 운전 실적이 있는 국내 1,000MWe급 원전의 운전유지비 실적자료와 원전사후처리비 산정에 대한 관련법령을 근거로 산출하였다. 원전연료비는 APR+ 노심설계를 기준으로 18개월 주기기준 연료교체 방식에 따른 재장전 모델을 수립하여 산정하였다.
운전유지비는 10년 이상 운전 실적이 있는 국내 1,000MWe급 원전의 운전유지비 실적자료와 원전사후처리비 산정에 대한 관련법령을 근거로 산출하였다. 원전연료비는 APR+ 노심설계를 기준으로 18개월 주기기준 연료교체 방식에 따른 재장전 모델을 수립하여 산정하였다.
APR+는 기존의 능동형 보조급수계통을 대신하여 피동보조급수계통을 채택하였는데 피동보조급수계통은 자연대류 냉각방식에 의해 1차 측의 냉각 및 붕괴 열을 제거하는 역할을 한다. 피동보조급수계통은 피동응축냉각탱크, 피동응축열교환기, 역지밸브, Class 1E 급 배터리에 의해 동작되는 차단밸브, 배관, 계측제어설비로 구성되며, 각 계열에 100%의 용량에 독립 2계열로 설계되었다.

성능/효과

APR+ 비교 발전원인 석탄화력1000MW와 발전원가를 비교해보면, 표 3과 같이 APR+ 1st 호기는 33.7%, APR+ N-th호기는 39.29%의 석탄화력 대비 경쟁력 비교우위에 있는 것으로 평가되었다.
12)를 진행하고 있다. APR+ 설계기본요건 중 경제성 목표는 국내석탄화력 1000MWe 대비 20% 이상의 경쟁력 우위를 갖는 것으로 설정되었다.
APR+는 전기출력 1500MWe(열출력 4,361 MWt)급의 개량형 PWR 원전으로서 단순화, 충분한 설계여유도, 인간공학 고려, 입증기술 사용, 친환경설계, 신규요건과 신기술에 대한 관련계통 최적화를 원칙으로 설계되고 있으며, 해외의 3세대 원전과 경쟁하는 한국의 해외수출 주력노형으로서 APR+ N-th호기 기준으로 국내 석탄화력 1,000MWe급 대비 20%이상의 경쟁력 우위를 확보하는 목표를 충족시키는 것으로 평가되었다.
APR+의 안전성강화 설계를 기준으로 한 발전원가 산정 결과, 기저부하에서 APR+ 원전이 충분한 경쟁력을 보유하고 있는 것으로 분석된다. 반복건설에 따른 표준설계효과가 극대화되는 APR+ N-th호기는 APR+1,2호기 대비 5%～6%정도 경쟁력이 좀더 개선되는 것으로 분석되었고, 대용량 석탄화력 대비 충분한 경쟁력 우위를 확보할 수 있을 것으로 분석된다.
결론적으로 APR+는 용량증대에 따른 규모의 경제성, 60년 설계수명, 설계최적화 및 금리의 인하 등의 원인에 의해 국내 대용량 석탄화력 발전원 대비 충분한 경쟁력 우위를 확보하고 있다고 평가된다.
반복건설에 따른 표준설계효과가 극대화되는 APR+ N-th호기는 APR+1,2호기 대비 5%～6%정도 경쟁력이 좀더 개선되는 것으로 분석되었고, 대용량 석탄화력 대비 충분한 경쟁력 우위를 확보할 수 있을 것으로 분석된다. 또한 유럽, 일본, 미국등의 경쟁노형대비 동등 이상의 경쟁력을 갖는 것으로 분석되어 APR+가 해외 수출용 노형으로도 손색이 없는 것으로 평가되었다.
APR+의 안전성강화 설계를 기준으로 한 발전원가 산정 결과, 기저부하에서 APR+ 원전이 충분한 경쟁력을 보유하고 있는 것으로 분석된다. 반복건설에 따른 표준설계효과가 극대화되는 APR+ N-th호기는 APR+1,2호기 대비 5%～6%정도 경쟁력이 좀더 개선되는 것으로 분석되었고, 대용량 석탄화력 대비 충분한 경쟁력 우위를 확보할 수 있을 것으로 분석된다. 또한 유럽, 일본, 미국등의 경쟁노형대비 동등 이상의 경쟁력을 갖는 것으로 분석되어 APR+가 해외 수출용 노형으로도 손색이 없는 것으로 평가되었다.
본 경제성 평가는 2015년 6월 30일 불변가격과 할인율 3.76%, 이용률 85%, 소내소비율 4.1%에서 APR+1st 발전원가는 44.26원/kWh, N-th호기 발전원가는 40.59원/kWh로 분석되어 석탄화력 1,000MWe급의 발전원가인 66.80원/kWh 대비 33.7%∼39.2% 우위에 있는 것으로 분석되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	피동보조급수계통은 무엇으로 구성되는가?	APR+는 기존의 능동형 보조급수계통을 대신하여 피동보조급수계통을 채택하였는데 피동보조급수계통은 자연대류 냉각방식에 의해 1차 측의 냉각 및 붕괴 열을 제거하는 역할을 한다. 피동보조급수계통은 피동응축냉각탱크, 피동응축열교환기, 역지밸브, Class 1E 급 배터리에 의해 동작되는 차단밸브, 배관, 계측제어설비로 구성되며, 각 계열에 100%의 용량에 독립 2계열로 설계되었다.
	운전유지비에 포함되는 수선유지비는 어떻게 구분되는가?	2원/kWh)으로 구성되며, 그중 인건비는 발전소 현장에 상주 근무하여 발전소 운전, 보수 및 행정업무 등에 종사하고 있는 발전소 종사자들의 급여, 제수당 등의 인건비를 말한다. 수선유지비는 정규적인 보수작업에 소요되는 비자산성 자재 비용인 보수자재비와 발전소 운전 보수에 소요되는 물품비용 및 장비비용 등으로 구분되고, 경비는 보험료, 인허가 비용, 관리 및 지원 등에 소요되는 기타 경비적 비용를 말한다. 원전사후처리비는 중․ 준위방사성 폐기물처분비, 원전철거비, 사용후핵연료처리비 구성된다.
	APR+가 채택한 피동보조급수계통은 무슨 역할을 하는가?	2011년 3월 11일 발생한 지진과 해일로 인해 일본 후쿠시마 원전에 전원공급이 끊기고 원자로 냉각 기능이 상실되어 노심용융 및 수소폭발 사고가 발생하였다. APR+는 기존의 능동형 보조급수계통을 대신하여 피동보조급수계통을 채택하였는데 피동보조급수계통은 자연대류 냉각방식에 의해 1차 측의 냉각 및 붕괴 열을 제거하는 역할을 한다. 피동보조급수계통은 피동응축냉각탱크, 피동응축열교환기, 역지밸브, Class 1E 급 배터리에 의해 동작되는 차단밸브, 배관, 계측제어설비로 구성되며, 각 계열에 100%의 용량에 독립 2계열로 설계되었다.

참고문헌 (8)

EPRI, Technical Assessment Guide, Volume 1, Rev.7, 1993
EPRI, Technical Assessment Guide, Volume 3, Rev.7, 1997
EPRI, ALWR Cost Estimating Groudrules, 1995
KHNP CRI, Cost Estimate Report for APR+ Standard Design Development Phase III, Oct. 2015
Ministry of Knowledge Economy, 5th Electricity Supply Plan, Dec. 2010
Ministry of Industry Trade, 5th Electricity Supply Plan, Feb. 2013
KEPCO, Final Cost Estimate Report for KNGR Development Phase II, Feb. 1999
Notice 2013-63 of Ministry of Industry Trade, June 2013

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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