초록 ▼

III 연구개발 내용 및 범위
수소생산공정 성능평가기술 개발
○ SI 열화학 수소생산공정 연계계통 동특성해석코드(KAERI-DySCo)를 보완하고 코드 입출력을 시각화 하였으며, 부분 검증한 후 최종적으로 사용자 운전메뉴얼을 작성하였음.
○ IHX계통과 SI열화학공정 간의 연계공정도를 제시하고, 이것을 모델로 하여 SI열화학공정의 비정상운전이 초래하는 2차측 순환헬륨의 온도교란을 예측하였으며, 이것을 흡수할 수 있는 헬륨냉각시스템을 예비개념 설계하였음.
원자력수소생산시스템 예비타당성분석 및 평가
○ 초

III 연구개발 내용 및 범위
수소생산공정 성능평가기술 개발
○ SI 열화학 수소생산공정 연계계통 동특성해석코드(KAERI-DySCo)를 보완하고 코드 입출력을 시각화 하였으며, 부분 검증한 후 최종적으로 사용자 운전메뉴얼을 작성하였음.
○ IHX계통과 SI열화학공정 간의 연계공정도를 제시하고, 이것을 모델로 하여 SI열화학공정의 비정상운전이 초래하는 2차측 순환헬륨의 온도교란을 예측하였으며, 이것을 흡수할 수 있는 헬륨냉각시스템을 예비개념 설계하였음.
원자력수소생산시스템 예비타당성분석 및 평가
○ 초고온가스원자로와 결합된 SI 열화학 수소생산공정 설비비를 분석하고 수소생산단가를 산정하였으며, 수소생산단가를 구성하는 여러 가지 인자들이 수소생산단가에 미치는 민감도를 분석하여 초고온가스원자로와 결합된 SI 열화학 수소생산공정 예비타당성 분석하였음
헬륨계통 정화기술개발
○ 헬륨정화계통은 국내에서 운전경험이 전무하여, 일차적으로 국외 고온가스로 헬륨정화계통 운전경험을 조사하고 이차적으로 현재 국외에서 진행되고 있는 헬륨정화계통 관련 연구현황을 조사/분석하였음.
○ 미국 FSV(Fort St. Vrain) 발전소 내에서 운영되었던 헬륨정화계통의 구성, 운전절차 및 운전방법, 유지보수 절차 및 방법 등에 대하여 조사/분석 하였음.
○ 일본의 HTTR, 프랑스 CEA, 중국 HTR-10 등은 해당 발전소에서 사용할 헬륨정화계통에 대한 각종 실험 및 연구가 진행 중인데 이에 대한 기술현황을 조사/분석 하였음.
핵심연구 품질 및 공정관리
○ 원자력수소 핵심기술개발의 과제의 특성을 파악하고 GIF QMS Guideline에 따른 연구개발 단계로 규정하여, GEN-IV 원자력시스템 품질보증 계획서 및 품질보증 절차서를 작성 운영하였음
○ 각 과제간 연구 성과물의 공유 및 자료의 흐름을 원활히 하기 위한 시스템을 개발하였음.
○ WBS를 통해 각 과제별 세부 연구 활동 단위로 분류하였으며 각 과제별 연계사항 및 세부 활동별 일정 확인을 통해 전체 진도를 관리하였음.
수소생산시스템 핵심연구 달성도 평가방법론 개발
○ Safety, Economics, Sustainability, Proliferation resistance를 만족하는 평가지표를 카테고리 별로 분류하여 작성함.
○ 핵심기술 개발의 기술 성숙도를 평가하기 위해 기술수목도와의 연관성확립
○ 개발 초기부터 완료까지 기술성숙도의 절대적 평가를 위한 결과물, 인력, 비용 및 공정관리등과 연계하는 모듈 개발하여 위험도를 평가방법 기본 정립함.
○ 기술수목도를 활용하여 과제할당, 공정관리, 인력관리, 결과물 등을 할 수 있는 통합관리 방법을 확립함

Abstract ▼

III. Scope and Contents of Research and Development
○ Performance Assessment Technology of Hydrogen Production Process
-The computer code, KAERI-DySCo for the dynamic simulation of the SI process coupled to the VHTR through the IHX has been supplemented and partly verified. The operation manua

III. Scope and Contents of Research and Development
○ Performance Assessment Technology of Hydrogen Production Process
-The computer code, KAERI-DySCo for the dynamic simulation of the SI process coupled to the VHTR through the IHX has been supplemented and partly verified. The operation manual for KAERI-DySCo users has been finally prepared.
-The preliminary flow diagram of a coupling system between the IHX and SI thermochemical process through the secondary helium loop has been proposed. Based on this flow diagram, the fluctuations of the secondary helium temperature due to the abnormal operation of the SI process components were anticipated. The preliminary conceptual design of a secondary helium cooling system to mitigate these thermal fluctuations has been carried out.
○ Development of Helium-System Purification Technology
-Research and Analysis of Helium-System Purification Technology Status
-Development of Hydrogen Impurities Eliminator Technology
○ Preliminary Feasibility Study on Nuclear Hydrogen Production System
-Construction cost of SI hydrogen production process combined with VHTR
-Preliminary feasibility study on SI hydrogen production process combined with VHTR
○ Key Research Quality and Process Management
-The GEN-IV nuclear system quality assurance manual and procedures are established and operated by comprehending project's characteries and rules of GIF QMS Guidelines .
-The web-based computer system, the Nuclear Hydrogen Document Management System, is developed for sharing R&D products between sub-projects
-Each sub-project are specified to detailed research activities by Work Break Structure (WBS), Entire progress managed by checking detail schedules
○ Development of the achievement of the R&D technology
-Development of the attainment indices for the safety, the economics, the sustainability and the proliferation resistance
-Development of the connection between TRL and Technical tree to evaluate the assesment of TRL.
- Development of the absolute evaluation is designed to make from the beginning stage and the final stage
-Development of the integrated management system for task management, process control, personnel and results and etc.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 5
• 보고서 요약서 ... 7
• 요약문 ... 9
• SUMMARY ... 15
• CONTENTS ... 21
• 목차 ... 25
• 표목차 ... 29
• 그림 목차 ... 33
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 41
• 제 1 절 연구개발의 배경 및 목적 ... 41
• 1. 연구개발 배경 및 필요성 ... 41
• 2. 연구 목적 ... 42
• 제 2 절 연구개발의 내용 ... 44
• 1. 수소생산공정 성능평가기술 개발 ... 44
• 2. 원자력수소생산시스템 예비타당성분석 및 평가 ... 44
• 3. 헬륨계통정화기술개발 ... 44
• 4. 핵심연구 품질 및 공정관리 ... 45
• 5. 수소생산시스템 핵심연구 달성도 평가방법론 개발 ... 45
• 제 3 절 연구 추진체계 및 전략 ... 46
• 1. 수소생산공정 성능평가기술 개발 ... 46
• 2. 헬륨계통정화기술개발 ... 46
• 3. 원자력수소생산시스템 예비타당성분석 및 평가 ... 46
• 4. 핵심연구 품질 및 공정관리 ... 47
• 5. 수소생산시스템 핵심연구 달성도 평가방법론 개발 ... 47
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 48
• 수소생산공정 성능평가기술 개발 현황 ... 48
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 53
• 제 1 절 수소생산공정 성능평가기술 개발 ... 53
• 1. SI 수소생산공정 연계계통 동특성해석코드(KAERI-DySCo) 개발 ... 53
• 2. IHX-SI 수소생산공정 연계시스템 열유동 안정화 연구 ... 179
• 제 2 절 원자력수소생산시스템 예비타당성 분석 및 평가 ... 206
• 1. SI 공정 장치 및 기기에 대한 설비비 데이터베이스 구축 ... 206
• 2. 열적요동 방지기술, 헬륨계통 정화기술 등의 최신 기술이 반영된 SI열화학 공정 시스템에 대한 경제성 분석 개선 ... 214
• 제 3 절 헬륨계통 정화 기술개발 ... 232
• 1. 헬륨정화 계통 개요 ... 232
• 2. 헬륨정화계통관련기술 조사/분석 ... 233
• 제 4 절 핵심연구 품질 및 공정관리 ... 249
• 1. 핵심연구 품질관리 ... 249
• 2. 품질보증 플랜 ... 249
• 3. GEN-IV 원자력시스템 품질보증계획서 및 품질보증절차서의 개발 ... 250
• 4. ISO 품질 규격과 원자력품질규격과의 비교 ... 267
• 5. 원자력수소 핵심기술개발 품질보증 교육 및 감사 ... 285
• 6. 핵심연구 공정관리 ... 290
• 제 5 절 수소생산시스템 핵심연구 달성도 평가방법론 개발 ... 298
• 1. 수소생산시스템 핵심연구 달성도 평가 ... 298
• 2. 수소생산 시스템 핵심연구 달성도 평가 방법론 구현 ... 310
• 제 6 절 국제공동 연구 지원 ... 319
• 1. 한중 원자력수소 공동연구센타(NH-JRC) 운영 ... 319
• 2. 한미 원자력수소 공동개발센타(NH-JDC) 운영 ... 320
• 3. LOGOS Technologies 사 기술협력 ... 325
• 4. GIF VHTR 프로젝트와의 연계 지원 ... 326
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 342
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ... 342
• 제 2 절 대외 기여도 ... 348
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 351
• 수소생산공정 성능평가기술 개발 ... 351
• 원자력수소생산시스템 예비타당성 분석 및 평가 ... 351
• 헬륨계통정화기술개발 ... 352
• 핵심연구 품질 및 공정관리 ... 352
• 핵심연구 달성도평가 방법론 개발 ... 352
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 353
• 수소생산공정 성능평가기술 개발 ... 353
• 핵심연구 달성도평가 방법론 개발 ... 355
• 제 7 장 참고문헌 ... 356
• 원자력수소생산 연계기술개발 부록(‘07~’08년 연구성과) ... 361