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핵심기술
고온 수화학 (pH, E_redox) 센서 제작기술과 측정전극의 성능평가 자료는 원전 냉각재계통의 화학상태를 정확하게 측정하고 자동으로 조절에 필요한 핵심 기술이다.
최종목표
- 원전 수화학 온라인 감시체계 구축을 통한 화학측정 신뢰도 향상
. 일체형 고온 수화학 (pH, E_redox) 측정센서 개발 및 성능 실증
. 수화학 감시체계 구축을 위한 고온화학특성 인자간 상관관계 도출
. 일체형 고온 수화학) 측정센서 냉각재 환경 적용기술 개발
. 원전

핵심기술
고온 수화학 (pH, E_redox) 센서 제작기술과 측정전극의 성능평가 자료는 원전 냉각재계통의 화학상태를 정확하게 측정하고 자동으로 조절에 필요한 핵심 기술이다.
최종목표
- 원전 수화학 온라인 감시체계 구축을 통한 화학측정 신뢰도 향상
. 일체형 고온 수화학 (pH, E_redox) 측정센서 개발 및 성능 실증
. 수화학 감시체계 구축을 위한 고온화학특성 인자간 상관관계 도출
. 일체형 고온 수화학) 측정센서 냉각재 환경 적용기술 개발
. 원전 수화학 온라인 감시체계도 구축
개발내용 및 결과
고온/고압으로 운영되는 원전 냉각재의 수화학 상태를 실시간으로 측정하여 정확하고 정밀하게 제어하기 위하여, 고온 pH 전극, redox 전극, 고온 기준전극을 이용하여 일체형 수화학 측정시스템을 완성하였다. 냉각재계통 모사 환경에서의 성능시험을 통하여 측정시스템이 고온 고압의 현장조건에 적용할 수 있는 가능성을 확인하였다. 본 측정시스템은 향후 개발될 원전 수화학 실시간 제어시스템의 핵심기술로 그 중요도가 높다고 판단한다.
기술개발배경
원전 장주기 운전으로 냉각재계통 수화학 환경이 보다 취약하게 되어, 금속 구조재의 부식에 영향을 미치는 화학인자 (pH, 용존수소)에 대하여 보다 신속하고 정확한 조절이 요구되었다. 현재 원전 냉각수의 pH의 경우, 수동으로 냉각수를 채취하여 B, Li 농도 화학분석을 통하여 간접적으로 고온 pH 값을 산출하고 있다. 용존수소 또한 상시 측정이 어려운 실정이다. 이러한 배경에서 전기화학 기술에 기반한 고온 pH, redox 전위 측정기술을 개발하여 원전 수화학 측정의 신속성과 정확도를 향상시켜, 이를 통하여 구조재의 부식 억제, 방사선량 저감, 그리고 크러드와 같은 방사성물질 생성을 최소화하려는 목적을 가지고 있다.
핵심개발기술의 의의
고온 수용액 조건에서 수화학 센서를 이용한 pH, 전기전도도(mho), 산화환원 전위(E_redox) 측정기술은 핀란드 VTT, 미국 GE, EPRI, 등에서 1980년 초기에 개발하였다. 우리나라는 비록 후발주자이지만, 2007년에 착수하여 현재 최고 수준인 핀란드 VTT와 동등한 기술수준에 도달하였으며, 고온 pH 전극과 고온 기준전극 기술에 대한 주요 지적소유권을 확보하였다. 특히 수화학 실시간 측정기술은 수화학 조절기술의 원천기술로 우리나라 고유 원전을 구축할 수 있는 핵심기술 중 하나이다. 아울러, 고온 냉각수를 사용하는 일반 산업분야에도 수화학 조절 및 제어에 활용할 수 있다.
적용분야
원전 1, 2차 냉각수 및 일반 고온 냉각수의 수화학 측정 및 조절

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목 차 ... 20
• 표 목 차 ... 23
• 그 림 목 차 ... 23
• 제 1 장 서론 ... 26
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 26
• 1. 기술적 측면 ... 26
• 2. 경제 • 산업적 측면 ... 26
• 제 2 절 국내ㆍ외 관련 기술의 현황 ... 28
• 1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 28
• 2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 28
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적.경제적 파급 효과 ... 29
• 1. 기술적 측면의 파급효과 ... 29
• 2. 경제 • 산업적 측면의 파급효과 ... 30
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 32
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 32
• 1. 최종목표 ... 32
• 2. 평가의 착안점 및 척도 ... 32
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 33
• 1. 1차년도 : 2007. 4. 1 ～ 2008. 2. 28 ... 33
• 가. 개발목표 ... 33
• 나. 평가의 착안점 및 척도 ... 33
• 2. 2차년도 : 2008. 3. 1 ～ 2009. 2. 28 ... 33
• 가. 개발목표 ... 33
• 나. 평가의 착안점 및 척도 ... 34
• 3. 3차년도 : 2009. 3. 1 ～ 2010. 6. 30 ... 34
• 가. 개발목표 ... 34
• 나. 평가의 착안점 및 척도 ... 34
• 제 3 절 연차별 개발내용 및 개발범위 ... 35
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 36
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 36
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 36
• 가. 1차년도(2007) 분기별 추진체계 ... 36
• 나. 2차년도(2008) 분기별 추진체계 ... 37
• 다. 3차년도(2009) 분기별 추진체계 ... 37
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 38
• 가. 1차년도 (2007. 4. 1 ～ 2008. 2. 28) ... 38
• 1) 일체형 수화학 측정 센서 (pH, Eredox) 표준사양 결정 ... 38
• 가) 고온 pH 측정에 미치는 온도의 영향 ... 38
• 나) 고온 pH 측정에 미치는 압력 영향 ... 38
• 다) 고온 pH 측정에 미치는 유속 영향 ... 40
• 라) 산화환원 전위 측정에 미치는 온도 영향 ... 41
• 마) 고온 일체형 수화학 측정센서(pH, Eredox) 표준사양 ... 42
• 2) 고온/고압 일체형 수화학 (pH, Eredox) 측정센서 개념 설계 ... 43
• 3) 고온 화학(pH, Eredox) 측정센서 온도보정 자동화 기술 구축 ... 46
• 가) 고온 pH 측정 시스템 구성 및 전극 반응 ... 46
• 나) 온도변화에 따른 고온 기준 전극의 온도보정 ... 46
• 다) 컴퓨터 기반 측정 및 제어 ... 50
• 나. 2차년도(2008. 3. 1 ～ 2009. 2. 28) ... 51
• 1) 일체형 측정센서 주요 구성품 제작 ... 51
• 가) 고온/고압 pH 전극 ... 51
• 나) 고온/고압용 기준전극 ... 51
• 다) 고온/고압용 redox 전극 ... 53
• 라) 기준전극 자동보정 ... 53
• 2) 원전 고온 수화학 조건에서 전극 성능측정 ... 56
• 가) 수산화리튬/붕산 용액에서 고온 pH 전극의 성능 측정 ... 56
• 나) 원전 냉각재 계통내의 용존 수소 농도에 따른 pH 변화 ... 58
• 다) 원전 냉각재 계통 내의 용존 산소의 영향 ... 60
• 3) 일체형 측정센서 자동 측정시스템 제작 ... 61
• 4) 원전 고온 수화학 환경변화가 화학인자에 미치는 영향 평가 ... 62
• 가) 수산화리튬/붕산 용액의 압력변화에 따른 pH 변화 ... 62
• 나) 급격한 압력변화 조건에서 pH 측정시스템 특성 ... 63
• 다) 유속에 따른 고온 pH 변화 ... 65
• 라) 원전 냉각재의 고온 pH 측정 시 미량 금속의 영향 ... 66
• 마) Iodide의 영향 ... 67
• 바) 과산화수소의 영향 ... 68
• 5) 센서도입에 따른 원전 1,2차 측 기술 및 운영상 제반사항 검토 ... 69
• 다. 3차년도 (2009. 3. 1 ～ 2010. 6. 30) ... 71
• 1) 고온/고압 일체형 수화학(pH, Eredox) 측정시스템 제작 ... 71
• 가) 고온/고압 일체형 수화학 측정센서 ... 71
• 나) 고온/고압 일체형 수화학 측정시스템 ... 72
• ① 고온/고압 일체형 수화학 측정시스템 제작 ... 72
• ② 측정장치의 종류 ... 72
• ③ 측정용 소프트웨어 제작 (일부 내용 위탁연구로 수행) ... 73
• ④ 고온/고압 일체형 수화학 측정 시스템 구축 ... 75
• ⑤ 고온/고압 일체형 수화학 측정용 프로그램 ... 75
• 2) 원전 정상 수화학 조건에서 일체형 수화학(pH, Eredox) 측정시스템 성능자료 도출 ... 78
• 가) 수산화리튬/붕산 수용액의 고온 pH 측정 ... 78
• 나) 산화/환원 상태 변화에 따른 pH 측정값의 변화 ... 78
• 3) 원전 수화학 감시체계 구축을 위한 고온 특성인자(pH, Eredox, 전도도)의 상관관계 도출 ... 80
• 가) 고온 pH와 Eredox의 상관관계 도출 ... 80
• 나) 화학조건과 전도도의 상관관계 ... 81
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 87
• 가. 실시간 수화학 측정시스템 설계 기반자료 및 지적소유권 ... 87
• 나. 실시간 고온 수화학 측정시스템과 인자간 상관관계 자료 ... 88
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 90
• 1. 추진전략 및 방법 ... 90
• 가. 시설 및 기자재 활용 ... 90
• 나. 협력 연구 ... 90
• 2. 연구개발목표의 달성도 ... 91
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 92
• 1. 국내 • 외 시장 현황 ... 92
• 2. 사업화 전망 ... 93
• 제 4 장 참고문헌 ... 94
• 제 5 장 부 록 ... 98
• 최종보고서 요약서 ... 157