초록 ▼

III. 사업결과:
1. 원자력 주급수 유량계 교정설비 구축
본 연구과제의 1차년도에는 국내에서 최대 용량의 중량식 유량계 교정장치를 설계하고, 2차년도에는 설계된 도면을 근거로 최적의 설치와 불확도를 최소화하기 위한 연구를 수행하였다.
1차 및 2차년도의 수행결과를 바탕으로 3차년도에는 액체용 중량식 교정설비를 구축 완료하고 교정설비의 신뢰성 운전을 통해 유체유동분야의 KOLAS 인정 및 정확도 향상을 위한 유량계 교정기술 축적을 중점적으로 수행하였으며, 추진현황은 다음과 같다.
가. Conceptual D

III. 사업결과:
1. 원자력 주급수 유량계 교정설비 구축
본 연구과제의 1차년도에는 국내에서 최대 용량의 중량식 유량계 교정장치를 설계하고, 2차년도에는 설계된 도면을 근거로 최적의 설치와 불확도를 최소화하기 위한 연구를 수행하였다.
1차 및 2차년도의 수행결과를 바탕으로 3차년도에는 액체용 중량식 교정설비를 구축 완료하고 교정설비의 신뢰성 운전을 통해 유체유동분야의 KOLAS 인정 및 정확도 향상을 위한 유량계 교정기술 축적을 중점적으로 수행하였으며, 추진현황은 다음과 같다.
가. Conceptual Design : 2010.05.01 ~ 2011.02.20
나. Detail Design : 2011.02.21 ~ 2011.09.26
다. 단위기기 Spec. 확정 및 구매 : 2011.03.01 ~ 2011.11.30
라. 교정 설비동 구축 : 2010.04.25 ~ 2011.03.15
마. 원자력 주급수 유량계 설비 구축 : 2011.12.13 ~ 2012.09.12
바. 신뢰성 운전 및 설비개선 : 2012.09.13 ~ 2013.04.30
2. 유량계 교정설비 교정.측정능력(CMC) 산출
교정. 측정능력(CMC)이란 규정된 실험실 조건하에서 기 확립된 교정 및 교정 유형에 대하여 교정기관이 달성할 수 있는 최소의 측정불확도를 말한다. 교정. 측정능력을 결정하는데 있어서 교정대상기기는 이상적으로 작동하는 것으로 간주한다.
본 원자력 주급수 유량계 교정설비의 교정. 측정능력을 산출하기 위해 적용된 불확도 성분은 중량측정에 의한 불확도, 시간측정에 의한 불확도, 물의 밀도에 대한 불확도, 공기밀도에 대한 불확도, 분동의 밀도에 의한 불확도이며 이들 각각 성분들에 대한 총괄표를 나타내었다. 여기서 구한 각각 성분들의 불확도를 합성하여 합성표준불확도를 구한 후, 신뢰수준 95%의 포함인자 k=2를 적용해 구한, 원자력 주급수 유량계 교정설비의 교정.측정능력은 다음과 같다.
- 10ton Weighing Tank System의 교정, 측정능력(CMC) : 1.2 × 10^-3
- 75ton Weighing Tank System의 교정, 측정능력(CMC) : 1.2 × 10^-3
차압식 유량계의 불확도는 차압을 측정하는 압력계의 불확도가 영향을 미치게 되며 ASME PTC 6 Code 에서 요구하는 차압계(불확도 0.05%)를 사용해 차압식 유량계의 측정불확도를 추정하게 될 경우 기준기 불확도가 0.23%와 차압계의 불확도 0.05%를 합성하게 되면 ASME PTC 6에서 요구하는 측정불확도 0.25%를 만족할 수 있다.
따라서 ASME PTC 6 Code를 만족하는 원자력 주급수 유량계 교정설비를 구축하기 위해서는 산술적으로 기준기의 교정.측정능력(CMC)이 각각 0.12%, 0.13%로 산출되었으나, ASME PTC 6 Code를 만족하는 교정설비의 최소 요구조건을 고려하여 효율적인 설비운영을 위해 원자력 주급수 유량계 교정설비의 교정.측정능력(CMC)를 다음과 같이 선언하였다.
- 10ton Weighing Tank System의 교정, 측정능력(CMC) : 2.3 × 10^-3
- 75ton Weighing Tank System의 교정, 측정능력(CMC) : 2.3 × 10^-3
3. 국가교정기관 인정
가) 환경심사
환경평가는 KOLAS 인정 교정기관이 측정환경을 적절하게 유지관리하기 위해 적합여부를 평가하는 것으로 교정기관은 KOLAS 인정 신청 전 환경평가 기관을 통해 온도, 습도, 먼지, 소음 조명 등 환경기준에 의한 표준실 환경평가를 받아 그 적합여부를 평가 받아야 한다.
그러나 본 연구과제를 통해 인정 받고자 하는 유체유동분야의 경우 보편적으로 기준시험설비의 규모가 커 기준시험설비의 일부가 외부에노출되어 있는 경우가 많아 기준시험기를 유지관리하기 위한 교정실에 대하여 2013년 01월 22일에 환경평가가 진행되었다. 기술표준원 고시 제2012-571호(2012.10.23) 환경평가 수행을 위한 지침 제2조 별표1에서 규정한 환경기준 중 소음, 조명 등의 항목에 대하여 측정을 실시한 결과 교정표준실의 환경유지 상태가 유체유동 측정분야 교정업무에 적합한 수준으로 평가되었다.
나) 측정심사
측정심사란 교정가관과 국가측정표준대표기관 사이의 측정기의 정밀정확도를 비교하는 시험을 말하며, 이 측정심사는 국가교정기관으로 인정받고자 하는 자가 인정신청 전에 인정신청 분야에서의 측정능력을 보유하고 있는지를 사전에 검증하기 위하여 실시하는 심사를 의미한다.
측정심사는 국가교정기관지정제도운영요령 제26조에 근거하며, 측정심사는 단위사용의 적합성, 데이터의 작성 및 처리의 적합성, 불확도 평가 및 방법의 적합성, 측정결과의 적합성(En 값) 등을 종합적으로 판정하여 측정결과 En값이 1보다 작아야 합격판정을 받을수 있으며, 식은 다음과 같다.
(수식)
여기서, Χ: 참가시험소의 측정값((주)에네스지)
X : 기준시험소의 기준값(한국표준과학연구원)
U_lab: 참가시험소의 불확도(k = 2)
U_ref: 기준시험소의 불확도(k = 2)
원자력 주급수 유량계 교정설비에 대한 측정심사는 10ton Weighing Tank System은 2013년 05월 14일부터 배관지기경 250mm의 기준 유량계를 사용하여 10ton Weighing Tank의 수집용량인 (100~600)㎥/h 범위 이내인 100㎥/h, 300㎥/h, 500㎥/h의 각 유량 측정지점에서 5회 반복시험을 수행하였다. 또한 75ton Weighing Tank System은 2013년 08월 19일부터 배관직경 400mm의 기준 유량계를 사용하여 75ton Weighing Tank의 수집용량인 (600~4500)㎥/h 범위 이내인 500㎥/h, 1000㎥/h, 2000㎥/h,3000㎥/h의 각 유량 측정지점에서 5회 반복시험을 수행하여 측정된 시험유량계의 측정편차를 데이터로 제출하였다.
제출된 데이터는 한국표준과학연구원과의 측정편차와 비교하여 En값이 1보다 작아야 하며, 본 원자력 주급수 유량계 교정설비에 대한 측정심사 결과는 다음과 같으며, 모두 En갑이 1보다 작아 한국표준과학연구원의 물유량 표준시스템과 측정 동등성을 입증 받았다.
다) KOSAS 인정 현황
국가표준기본봅 제 26조에 근거한 유체유동분야 국가교정기관 인정을 받기 위해서는 기술표준원에 국가교정기관 인정신청서와 KS Q ISO/IEC 17025의 규격에 적합한 품질문서, 유량계 교정절차서, 환경평가 및 측정심사 결과, 기타 서류들을 준비하여 2013년 06월 24일 제출하였으며, 추진현황은 다음과 같다.
가. 국가교정기관(신규) 인정신청서 제출 : 2013.06.24
나. 문서심사 : 2013.07.03
다. 문서심사 시정조치 : 2013.07.04 ~ 2013.074.09
라. 현장평가 : 2013.08.12 ~ 2013.08.14(3일간)
마. 현장평가 시정조치 : 2013.08.15 ~ 2013.09.13
바. 인정위원회 상정 및 교정기관 인정 공고 : 2013년 10월 28일
문서심사는 제출된 서류에 대하여 선임평가사의 평가를 받아, 적합성 여부를 심사 받아 적합판정을 받았다.
유체유동분야 국가교정기관 현장평가는 3일간 선임평가사(평가반장), 기술평가사로 구성되어 품질분야와 기술분야에 대한 적합성 여부에 대한 심사가 진행되었다.
선임평가사는 KS Q ISO/IEC 17025 규격의 품질문서 적합성여부와 작성된 품질문서에 의해 교정품질 및 교정설비가 운영되고 있는지에 대하여 평가가 이루어졌으며, 그 결과 3개의 부적합 판정을 받았다. 기술평가사는 12개 액체용 유량계 교정절차서의 유효성평가, 교정실무자에 의하 ㄴ유량계 현장입회시험을 실시하여 교정능력 여부 판정, 기술책임자의 측정불확도 추정능력 판단 등을 실시하였으며, 그 결과 3개의 부적합 판정을 받았다.
이에 원자력 주급수 유량계교정설비는 현장평가 종료와 동시에 부적합 판정을 받은 6개 사항에 대해 즉각적인 후속조치를 시해앟였으며, 그 결과를 선임평가사와 기술평가사에 검토를 거쳐 최종 완료 제출을 하였다. 이후 원자력 주급수 유량계 교정설비에 대한 국가교정기관 인정은 인정위원회의 검토를 거쳐 기술표준원 KOLAS 사무국을 통해 최종 공고를 받았다.

Abstract ▼

The construction for the nuclear power plant primary flow element calibration facility was performed from May 1, 2010 to September 30, 2013 and we were able to secure flowmeters calibration technique power by operating this facility.
This facility mainly utilizes the gravimetric calibration metho

The construction for the nuclear power plant primary flow element calibration facility was performed from May 1, 2010 to September 30, 2013 and we were able to secure flowmeters calibration technique power by operating this facility.
This facility mainly utilizes the gravimetric calibration method when we calibrate flowmeters for liquid.
The CMC (Calibration and Measurement Capacity) of this facility is declared 2.3 x 10^-3 for both of 10 ton and 75 ton weighing bridge systems. Thus, its measurement uncertainty is lower than 0.25% which satisfies the ASME PTC (American Society of Mechanical Engineers Performance Test Code) 6 requirement.
In order to obtain the international credibility and reliability of flowmeters calibration, we set up our own Quality Manual, Quality Policies, and Calibration Procedures which are appropriate for requirements of Frame Act on National Standards and KS Q ISO/IEC 17025 and it is expected to get the KaLAS (Korea Laboratory Accreditation Scheme) approval for 6 type flowmeters calibration in the field of fluid flow from KATS (Korean Agency for Technology and Standards) in the middle of October, 2013.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 전력산업인프라구축지원사업 최종보고서 제출서 ... 2
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 14
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 19
• 제 1 장 사업의 개요 ... 22
• 제 2 장 국내외 현황 ... 25
• 1. 원자로 출력 측정의 문제점 ... 25
• 2. 벤츄리 노즐 파울링에 따른 출력 손실 ... 25
• 3. 국내외 유량 교정설비 현황 ... 27
• 제 3 장 사업 수행 내용 및 결과 ... 29
• 1. 원자력 주급수 유량계 교정설비 구축 ... 29
• 가 교정설비 개념 설계 ... 29
• 1) 표준장치의 유량측정 ... 29
• 2) 유량 직관부의 조건 ... 30
• 나 측정원리 및 구성 ... 32
• 다 기본설계 및 상세설계 ... 35
• 라 유량계 교정설비 구축 ... 37
• 2. 교정 설비동 구축 ... 38
• 3. 원자력 주급수 유량계 교정설비의 교정.측정능력 산출 ... 38
• 가 수학적 모델 ... 39
• 나 중량측정 표준불확도 ... 41
• 다 물 수집시간 측정 표준불확도 ... 41
• 라 물 밀도 표준불확도 ... 45
• 마 공기 밀도 표준불확도 ... 45
• 바 분동 밀도 표준불확도 ... 46
• 사 감도계수 ... 46
• 아 합성표준불확도 ... 47
• 자 유효자유도 및 포함인자 ... 47
• 차 확장불확도 및 교정 • 측정능력 (CMC) ... 49
• 1) 10ton Weighing Tank의 확장불확도 ... 49
• 2) 75ton WWeighing Tank의 확장불확도 ... 50
• 4. 유량계 측정불확도 평가 ... 51
• 가 원자력 주급수 유량계 교정설비를 이용한 유량계 측정불확도 추정 ... 51
• 1) 측정불확도 추정 ... 52
• 나 차압식 유량계의 측정불확도 추정 결과 ... 53
• 1) 측정 데이터 ... 53
• 다 전자기유량계의 측정불확도 추정 결과 ... 65
• 1) 측정데이터 ... 65
• 2) 유량계 반복 측정에 의한 A형 불확도 산출 ... 65
• 3) 분해능 불확도 ... 67
• 4) 합성표준불확도 ... 67
• 5) 자유도 및 포함인자 ... 67
• 6) 확장불확도 ... 67
• 라 와유량계의 측정불확도 추정 결과 ... 67
• 1) 측정데이터 ... 68
• 2) 유량계 반복 측정에 의한 A형 불확도 산출 ... 68
• 3) 분해능 불확도 ... 69
• 4) 합성표준불확도 ... 69
• 5) 자유도 및 포함인자 ... 69
• 6) 확장불확도 ... 70
• 마 초음파유량계의 측정불확도 추정 결과 ... 70
• 1) 측정데이터 ... 70
• 2) 유량계 반복 측정에 의한 A형 불확도 산출 ... 71
• 3) 분해능 불확도 ... 71
• 4) 합성표준불확도 ... 71
• 5) 자유도 및 포함인자 ... 72
• 6) 확장불확도 ... 72
• 5. 교차 측정 및 결과 분석 ... 72
• 가 교차측정을 통한 신뢰성 검증 및 보완 ... 72
• 나 교차측정을 통한 결과 분석 ... 75
• 6. 국제교정기관 인정 ... 79
• 가 인정기준 ... 79
• 1) 인정제도의 개요 ... 79
• 2) 인정기준 ... 80
• 나 인정절차 ... 81
• 1) 국가교정기관 인정절차 ... 81
• 2) 환경평가 ... 81
• 3) 측정심사 ... 82
• 4) 인정신청 서류 제출 ... 90
• 5) 문서심사 ... 91
• 6) 현장평가 ... 92
• 7) 인정위원회 심의 및 국가교정기관 인정 ... 93
• 7. 결 론 ... 100
• 가 원자력 주급수 유량계 교정설비 구축 ... 101
• 나 KOLAS 인정 ... 107
• 제 4 장 사업 목표달성도 ... 109
• 1. 원자력 주급수 유량계 교정설비 구축 ... 109
• 가 교정 설비 구축 ... 109
• 나 선진 교정기관과의 교차시험 수행 및 결과 분석 ... 110
• 2 KOLAS 인정 획득 ... 111
• 제 5 장 사업 결과의 활용계획 ... 114
• 제 6 장 참고문헌 ... 116
• 끝페이지 ... 118