[논문]원자력발전소의 부지감시시스템의 운영과 활용

박동희; 조성일; 이용희; 최원학; 이동훈; 김학성

doi:10.9719/eeg.2018.51.2.185

원자력발전소의 부지감시시스템의 운영과 활용
Site Monitoring System of Earthquake, Fault and Slope for Nuclear Power Plant Sites 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.51 no.2, 2018년, pp.185 - 201

박동희 (한국수력원자력 중앙연구원 부지구조그룹) , 조성일 (한국수력원자력 중앙연구원 부지구조그룹) , 이용희 (한국수력원자력 중앙연구원 부지구조그룹) , 최원학 (한국수력원자력 중앙연구원 부지구조그룹) , 이동훈 (한국수력원자력 내진기술실) , 김학성 (한국수력원자력 중앙연구원 부지구조그룹)

초록
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원자력발전소는 부지선정, 부지조사, 설계, 건설 및 운영의 전 과정에 걸쳐 지질조사, 단층 및 지진 특성 분석, 탄성파 탐사, 시추조사, 지반특성 분석 등 모든 가능한 지질학적, 지진학적, 지구물리학적 조사와 자료 분석을 통하여 자연재해 및 인위적 재해에 대하여 건전성을 확보할 수 있도록 견고하게 건설, 운영되고 있다. 본 단보에서는 한국수력원자력(주)에서 자연재해에 대해 원자력발전소 부지의 안전성을 평가하기 위하여 구축하여 운영 중인 지진관측시스템, 단층감시시스템, 사면감시시스템 등 일련의 부지감시시스템의 현황 및 주요 관측 자료에 대한 분석결과를 소개하고자 한다. 원자력발전소에는 발전소의 구조물 및 자유장에 여러 대의 가속도계와 지진 트리거로 구성된 지진감시계통을 구성하여 내진설계의 적절성 평가, 지진으로 인한 운전기준 초과 판정, 지진 신속 대응에 활용하고 있다. 이와는 별도로 단층과 지진과의 상관성 분석, 지진발생 특성 연구, 지진재해도 평가 등 원전 부지의 지진안전성 확보를 위하여 1999년부터 원자력 발전소 부지 내 및 인근 지역에 총 13개소의 지진관측소를 운영하고 있으며, 2017년 최신의 지진관측 장비로 교체 설치하였다. 또한 원전 인근의 단층의 활동성을 감시하기 위하여 국내에서 처음으로 체계적으로 단층감시 기반을 확립한 읍천단층 감시시스템(Eupcheon Fault Monitoring System, EFMS)을 2012년 1월부터 운영하고 있다. EFMS는 시추공 변형률계 및 지진계, 지표변위계, GPS, 지하수위계 등으로 구성되며, 상기 계측기의 자료분석 결과 읍천단층은 한반도 동남부 일대에서 발생된 지진에 의해서도 영향을 받지 않는 안정된 단층임을 입증할 수 있었으며, 단층의 지진 안전성 해석과 지진예측 연구에도 단층 감시시스템이 매우 유용하게 활용될 수 있음을 확인하였다. 추가적으로, 2016년부터는 원전 부지 내 사면의 안전성 평가를 위하여 한울원전 배후사면을 대상으로 지중경사계, 지표경사계, 사면변위계, 강우량계 등을 설치하고 K-SLOPE 시스템을 구축하여 사면 거동을 감시하고 있으며, 전체 사면의 거시적 변형거동 평가를 위해 지상 LiDAR를 활용한 분석을 실시하였다. 상기와 같이 한국수력원자력(주)에서는 원자력발전소의 지진 등 자연재해에 대한 부지 안전성 평가를 위하여 실시간 부지 감시기반을 구축, 운영하고 있으며 지속적인 관측자료의 분석기법 고도화, 지진 및 단층과의 상관성 분석, 단층 장기 거통특성예측 기술개발을 통하여 보다 견고하게 원자력발전소의 지진안전성 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Nuclear power plants(NPP) are constructed and operated to ensure safety against natural disasters and man-made disasters in all processes including site selection, site survey, design, construction, and operation. This paper will introduce a series of efforts conducted in Korea Hydro and Nuclear Power Co. Ltd., to assure the safety of nuclear power plant against earthquakes and other natural hazards. In particular, the present status of the earthquake, fault, and slope safety monitoring system for nuclear power plants is introduced. A earthquake observatory network for the NPP sites has been built up for nuclear safety and providing adequate seismic design standards for NPP sites by monitoring seismicity in and around NPPs since 1999. The Eupcheon Fault Monitoring System, composed of a strainmeter, seismometer, creepmeter, Global Positioning System, and groundwater meter, was installed to assess the safety of the Wolsung Nuclear Power Plant against earthquakes by monitoring the short- and long-term behavioral characteristics of the Eupcheon fault. Through the analysis of measured data, it was verified that the Eupcheon fault is a relatively stable fault that is not affected by earthquakes occurring around the southeastern part of the Korean peninsula. In addition, it was confirmed that the fault monitoring system could be very useful for seismic safety analysis and earthquake prediction study on the fault. K-SLOPE System for systematic slope monitoring was successfully developed for monitoring of the slope at nuclear power plants. Several kinds of monitoring devices including an inclinometer, tiltmeter, tension-wire, and precipitation gauge were installed on the NPP slope. A macro deformation analysis using terrestrial LiDAR (Light Detection And Ranging) was performed for overall slope deformation evaluation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 단보에서는 한국수력원자력(주)에서 원자력 부지 및 인근 지역에서의 지질학적 안전성 평가를 위하여 구축한 지진, 단층, 사면 감시시스템의 구축 사례 및 운영현황을 소개하고 주요 관측 자료에 대한 분석결과를 소개하고자 한다.

제안 방법

본 단보에서는 13개 원전부지 지진관측소에서 관측된 배경잡음 중 각기 다른 시간대에서 추출된 10개의 배경잡음 파형 및 포항지진 본진(‘17.11.15, 지역규모 5.4)의 S파에 대한 스펙트럼의 H/V비를 분석하여 Fig. 6에 도시하였다. H/V비는 선정된 시간창(timewindow)의 동서성분, 남북성분의 수평 두 성분 지진파형과 수직성분의 지진파형에 대하여 기기보정, 평균값 제거, 5% cosine 테이퍼링 과정을 거쳐 푸리에스펙트럼으로 변환한 후 수평 및 수직성분의 스펙트럼의 비율을 분석하였으며.
8)은 국내 계기지진 관측 이래 최대 규모의 지진으로, 진앙지는 EFMS 관측소로부터 약 27 km 떨어져 있다. 본 연구에서는 경주지진의 전진(‘16. 9. 12, ML 5.1) 및 본진(‘16. 9. 12, ML 5.8), 여진(‘16. 9. 19, ML 4.5) 발생 시 EFMS에 관측된 단층변위 및 지중응력, 지하수위 변화를 해석하였다. 변형계에서 관측된 지중응력의 경우, 전진 및 본진, 여진 모두 순간적인 이상변화를 나타내었으나 응력의 누적현상은 관찰되지 않는다(Fig.
본 연구에서는 원전 부지내 사면에 대한 보다 체계적이고 정량적인 사면 모니터링을 위하여 한울 원전 배후사면에 현장설치 계측기를 활용한 미시적 거동분석과 지상 LiDAR(Light Detection And Ranging) 시스템을 활용한 거시적 거동분석을 실시하였다.

성능/효과

읍천 단층감시시스템 관측자료 해석결과, 읍천단층은 한반도 동남부 일대에서 발생된 지진에 의해서 영향을 받지 않는 비교적 안정된 단층임을 입증할 수 있었으며, 향후, 단층의 지진 안전성 해석과 지진예측 연구에 유용하게 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한, 원전 부지내 사면에 대한 체계적인 모니터링을 위해 사면감시시스템인 K-SLOPE 시스템을 구축하였으며, 원전 배후사면을 대상으로 지중경사계, 지표경사계, 사면변위계, 강우량계 등을 현장 설치 및 분석하고, 전체 사면의 거시적 변형거동 평가를 위해 지상 LiDAR를 활용한 분석을 실시하여 강우, 지진 등의 영향에 따른 사면 거동특성을 감시하고 있다.
또한 원전 인근의 단층의 활동성을 감시하기 위하여 역단층인 읍천단층의 상반 및 하반에 각각 시추공 변형률계 및 지진계, GPS, 지하수위계를 설치하고, 지표에서 단층의 변위가 추적되는 위치에 지표변위계를 설치한 단층감시시스템을 구축하여 읍천단층의 장기·단기 거동특성을 감시하고 있다. 읍천 단층감시시스템 관측자료 해석결과, 읍천단층은 한반도 동남부 일대에서 발생된 지진에 의해서 영향을 받지 않는 비교적 안정된 단층임을 입증할 수 있었으며, 향후, 단층의 지진 안전성 해석과 지진예측 연구에 유용하게 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한, 원전 부지내 사면에 대한 체계적인 모니터링을 위해 사면감시시스템인 K-SLOPE 시스템을 구축하였으며, 원전 배후사면을 대상으로 지중경사계, 지표경사계, 사면변위계, 강우량계 등을 현장 설치 및 분석하고, 전체 사면의 거시적 변형거동 평가를 위해 지상 LiDAR를 활용한 분석을 실시하여 강우, 지진 등의 영향에 따른 사면 거동특성을 감시하고 있다.

후속연구

원자력발전소는 발전소의 부지선정, 건설의 전체 과정에서 국내의 어느 구조물보다도 면밀하고 세밀한 부지조사를 통하여 부지 안전성을 확보하고 있지만, 자연현상의 불확실성에 대비하여 발전소가 운영되는 동안에 지속적으로 지진, 단층활동, 사면거동, 지하수 유동 등에 대한 부지 감시를 수행하고 있다. 향후, 상기와 같은 부지감시 시스템의 다양한 감시체계는 일차적으로는 자연재해 발생 시 신속한 대응과 영향 평가, 원전 설계 적절성을 확인하는데 간접적으로 활용되고 있으나, 축적된 자료를 분석하는 기법을 다각적으로 고도화하고, 복합적으로 발생하는 자연재해에 대한 영향평가, 단층 거동 예측 등의 기술개발을 통하여 보다 정량적으로 자연재해에 대한 원자력발전소의 부지 안전성을 평가할 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	원자력발전소의 건설, 운영 방식은 무엇인가?	원자력발전소는 부지선정, 부지조사, 설계, 건설 및 운영의 전 과정에 걸쳐 지질조사, 단층 및 지진 특성 분석, 탄성파 탐사, 시추조사, 지반특성 분석 등 모든 가능한 지질학적, 지진학적, 지구물리학적 조사와 자료 분석을 통하여 자연재해 및 인위적 재해에 대하여 건전성을 확보할 수 있도록 견고하게 건설, 운영되고 있다. 본 단보에서는 한국수력원자력(주)에서 자연재해에 대해 원자력발전소 부지의 안전성을 평가하기 위하여 구축하여 운영 중인 지진관측시스템, 단층감시시스템, 사면감시시스템 등 일련의 부지감시시스템의 현황 및 주요 관측 자료에 대한 분석결과를 소개하고자 한다.
	원자력발전소의 건설 이후에 지질학적 부지 안정성 평가를 위해 어떤 활동을 하고 있는가?	원자력발전소는 원자력안전법 및 관련 고시, 기술기준에서 요구하는 바에 따라, 발전소의 부지선정, 부지조사, 설계 건설, 운영에 이르는 동안 지질조사, 단층조사, 지진발생 특성 평가, 지구물리탐사, 기상, 폭풍우, 지진해일 영향평가, 시추조사 등 다양한 지질학적, 지진학적, 지구물리학적 특성을 면밀하고 심도 깊게 조사하여 평가하고 있다. 뿐만 아니라, 원자력발전소의 건설 이후 발전소의 운영 동안에는 원자력발전소의 지질학적 부지 안전성을 평가하기 위하여 지진감시, 지하수 모니터링, 기상, 지진해일 평가 등 자연재해에 대한 지속적인 부지감시 활동이 이루어지고 있다. 특히, 원자력발전소 부지의 경우, 발전소 인근에 활동성단층이 존재하는 경우 해당 단층에 의해 발생 가능한 지진동과 지표단층 작용에 대한 안전성 평가를 수행하여 발생 가능한 지진동과 지표단층 작용에 의한 안전성을 평가한 후 원전의 안전성에 영향을 미치지 않음을 요구하고 있다.
	단층감시시스템을 구축하여 읍천단층의 장기·단기 거동특성을 측정 결과 어떤 해석 결과가 나왔는가?	또한 원전 인근의 단층의 활동성을 감시하기 위하여 역단층인 읍천단층의 상반 및 하반에 각각 시추공 변형률계 및 지진계, GPS, 지하수위계를 설치하고, 지표에서 단층의 변위가 추적되는 위치에 지표변위계를 설치한 단층감시시스템을 구축하여 읍천단층의 장기·단기 거동특성을 감시하고 있다. 읍천 단층감시시스템 관측자료 해석결과, 읍천단층은 한반도 동남부 일대에서 발생된 지진에 의해서 영향을 받지 않는 비교적 안정된 단층임을 입증할 수 있었으며, 향후, 단층의 지진 안전성 해석과 지진예측 연구에 유용하게 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한, 원전 부지내 사면에 대한 체계적인 모니터링을 위해 사면감시시스템인 K-SLOPE 시스템을 구축하였으며, 원전 배후사면을 대상으로 지중경사계, 지표경사계, 사면변위계, 강우량계 등을 현장 설치 및 분석하고, 전체 사면의 거시적 변형거동 평가를 위해 지상 LiDAR를 활용한 분석을 실시하여 강우, 지진 등의 영향에 따른 사면 거동특성을 감시하고 있다.

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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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