KR100985460B1

KR100985460B1 - 생애주기비용분석이 적용된 방사성 폐기물 운반 시스템

Info

Publication number: KR100985460B1
Application number: KR1020080045335A
Authority: KR
Inventors: 이운장
Original assignee: (주) 코네스코퍼레이션
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2010-10-06
Also published as: KR20090119351A

Abstract

본 발명은 방사성 폐기물 운반 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 안전성 평가 및 운반 장비의 생애주기비용 분석 결과를 포함하는 경제성 평가를 이용하여 최적의 운반 시스템을 도출하기 위한 방사성 폐기물 운반 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 생애주기비용 분석이 적용된 방사성 폐기물 운반 시스템은 중앙처리장치; 최단 경로 탐색 프로세서; 상기 최단 경로에 대한 안전성을 평가하는 안전성 평가 프로세서; 상기 최단 경로에 대한 경제성을 평가하는 경제성 평가 프로세서; 운반 수단에 탑재되는 운반 감시 프로세서를 포함하고, 상기 안전성 평가 프로세서는 기상정보분석모듈 및 안전성 산출 모듈을 포함하고 상기 경제성 평가 프로세서는 생애주기비용분석모듈 및 경제성 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

방사성 폐기물, 운반방법, VE, LCC, 경로, 운반안전성, 경제성, 생애주기비용

Description

생애주기비용분석이 적용된 방사성 폐기물 운반 시스템{System for transporting neuclear waste through life cycle cost analysis}

본 발명은 방사성 폐기물의 운반 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 해상 출발지와 목적지 사이의 거리, 기상상황 등의 기초 조건 을 고려하여 주행동안안전성을 평가하고 생애주기 분석 결과를 포함하는 경제성을 평가하여 안전성 및 경제성을 모두 겸비한 최적의 운반 방법을 도출하기 위한 방사성 폐기물의 운반 시스템에 관한 발명이다.

방사 물질 또는 그로 인하여 오염된 물질을 의미하는 방사성 폐기물은 중저준위 및 고준위 폐기물로 구분된다. 중저준위 폐기물은 방사 물질의 취급과정에서 방사선에 노출된 작업복, 장갑 또는 교체 부품과 같이 방사능의 세기가 낮은 것을 말하고 그리고 고준위 폐기물은 원자력 발전소에서 사용된 핵연료와 같이 방사능의 세기가 높은 것을 말한다. 방사성 폐기물은 형태에 따라 기체, 액체 및 고체로 분류될 수 있고, 그리고 모든 형태의 방사성 폐기물은 밀봉된 용기에 수용이 된 후 각각의 형태에 적합한 방법에 따라 처리될 수 있다. 일반적으로 방사성 폐기물의 생성 장소와 처리 장소는 서로 다른 장소에 위치하므로 밀봉된 용기의 수송이 필요하게 된다. 본 발명은 이러한 밀봉된 용기를 안전하게 운반하기 위한 시스템을 제안한다.

방사성 폐기물은 육상, 해상 또는 항공 수단을 통하여 운반될 수 있고 그리고 운반 형태에 상관없이 운반의 안전성을 확보하기 위하여 필수적으로 아래와 같은 조건이 갖추어져야 한다.

(i) 운반 용기, 운반 차량, 운반 항공기 및 차량의 적합성; (ii) 사고 발생의 경우 안전 조치의 적합성; (iii) 최적 경로의 선택 및 최적 시기의 선택; 및 (iv) 운반 시스템 전체의 실시간 관리

위와 같은 조건들은 크게 안전성 및 안전조치로 구분될 수 있다. 방사성 폐기물 운반 시스템은 기본적으로 이와 같은 안전성이 확보되고 그리고 안전조치가 신속하게 취해질 수 있는 수단을 갖추어야 한다. 아울러 이와 같은 안전성 및 안전 조치를 위한 수단은 국제적으로 인정, 승인 또는 협의된 규칙 또는 규정에 부합되어야 한다.

본 발명은 이와 같은 조건을 구비한 원거리 방사성 폐기물 운반시스템에 관한 것으로 상기에서 설명된 안전성 외에 VE/LCC 분석을 통한 경제성을 평가하여 최적 운반 조건의 선택 수단 및 운반 과정의 실시간 관리를 위한 수단을 가진 운반 시스템을 제안한다.

본 발명의 최적경로 선택을 위한 경로 안전성 평가방법은 선출원된 특허출원번호 제2007-94030호의 "방사성폐기물 운반 안전성 평가 시스템"의 내용을 포함할 수 있다. 특허 출원번호 제2007-94030호는 방사능 누출율 및 사고 통계 데이터를 통하여 위험성을 평가 및 산출하는 프로그램으로부터 위험성을 평가 및 분석하는 안전성 평가 시스템을 제안한다.

방사성 폐기물 운반 시스템에 관한 선행기술로 특허공개번호 2005-0027024가 있다. 상기 발명은 방사성 폐기물을 안전하게 운반할 수 있고 그리고 운반되는 모든 과정을 실시간으로 감시하여 관리할 수 있는 방사성 폐기물 운반관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 이러한 목적을 이루기 위하여 상기 발명은 복수의 프로브를 가진 방사선 계측기; GPS 수신기; 무선 송수신기를 포함하는 컨테이너; 및 컨테이너의 상태정보 및 위치정보를 수신하여 운반 과정을 관리하기 위한 중앙관제센터를 가진 운반관리 시스템을 제안한다. 상기 발명은 방사성 폐기물 운반 과정에서 고려되어야 할 최적의 경로 탐색, 경유지를 통한 운반 과정 통제에 따른 안전성 및 경제성 등에 대하여 전혀 개시하지 않는다. 이에 비하여 본 발명은 안전성 및 경제성을 모두 만족시키는 방사성 폐기물과 같은 위험물의 운반에 가장 적합한 운반 시스템을 제안한다. 따라서 본 발명은 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 방사성 폐기물을 육상운반 경로 및 해상운반 경로를 통해 운반함에 있어서 일어날 수 있는 여러 가지 위험 상황을 최소화할 수 있고 생애주기비용분석을 통한 운반 시설물의 비용 관리를 통한 안전성 및 경제성을 모두 겸비하며, 운반 계속 중 지속적으로 안전성 및 경제성의 분석 및 통제가 가능한 최적의 방사성 폐기물 운반 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 생애주기비용분석이 적용된 방사성 폐기물 운반 시스템은 중앙처리장치; 최단 경로 탐색 프로세서; 상기 최단 경로에 대한 안전성을 평가하는 안전성 평가 프로세서; 상기 최단 경로에 대한 경제성을 평가하는 경제성 평가 프로세서; 운반 수단에 탑재되는 운반 감시 프로세서를 포함하고, 상기 안전성 평가 프로세서는 기상정보분석모듈 및 안전성 산출 모듈을 포함하고 상기 경제성 평가 프로세서는 생애주기비용분석모듈, 현재 가치 산출모듈, 비용 경제성 산출모듈 및 기능 경제성 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 생애주기비용분석모듈에서는 방사성 폐기물 운반의 기획단계에서부터 폐기처분시까지 발생하는 모든 비용을 산출하고, 그리고 상기 비용을 최소화기 위한 분석이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 운반 수단에 탑재되는 운반 감시 프로세서는 방사선 계측 모듈, 경유지 통과 확인 모듈 및 운행 상황 분석 모듈을 포 함한다.

본 발명에 따른 방사선 폐기물 운반시스템은 최적 경로를 미리 결정하고 그리고 감시 경유지를 설정하여 실시간으로 방사선 폐기물 운반 과정을 점검할 수 있다는 이점을 가진다. 그리고 우선순위를 가진 다수 개의 구간별 최적 경로가 결정되고 그에 따라 도로 상황, 재해 또는 기상상황과 같은 예측하기 어려운 상황에 신속하게 대응할 수 있어 방사선 폐기물을 안전하게 처리장까지 운반될 수 있다는 이점을 가진다.

또한 가치공학(Value Engineering, 이하 VE)과 생애주기비용(Life Cycle Cost, 이하 LCC) 분석을 적용하여 방사성 폐기물의 운반에 있어 경제성 및 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

방사성폐기물 최적경로 선택 시 운반 경로 주변에 미치는 피폭 선량이 가능한 한 낮게 유지하는 것이 중요하다. 이와 같은 기준에 맞추어 선정된 경로 중에서 안전하고 경제적인 경로의 선택이 이루어져야 한다.

아래에서 첨부된 도면을 참조하고 그리고 본 발명의 범위를 제한하지 않는 실시 예를 이용하여 본 발명이 상세하게 설명이 된다.

도 1은 생애주기비용분석이 적용된 방사성 폐기물 운반 시스템의 개략도이다.

도 1을 참고하면, 생애주기비용분석이 적용된 방사성 폐기물 운반 시스템은 중앙처리장치(C); 최단 경로 탐색 프로세서(10); 상기 최단 경로에 대한 안전성을 평가하는 안전성 평가 프로세서(20); 상기 최단 경로에 대한 경제성을 평가하는 경제성 평가 프로세서(30); 운반 수단에 탑재되는 운반 감시 프로세서(40)를 포함하고, 상기 안전성 평가 프로세서(20)는 기상정보분석모듈(104) 및 안전성 산출 모듈(105)을 포함하고 상기 경제성 평가 프로세서(30)는 생애주기비용분석모듈(106) 및 경제성 산출모듈(107)을 포함하며, 상기 운반 수단에 탑재되는 운반 감시 프로세서(40)는 방사선 계측 모듈(111), 경유지 통과 확인 모듈(112) 및 운행 상황 분석 모듈(113)을 포함한다.

최단 경로 탐색 프로세서(10)는 데이터베이스(101); 초기조건입력유닛(102) 및 최단경로탐색모듈(103)을 포함한다. 데이터베이스(101)에는 방사성 폐기물 운반경로 즉, 육로운반경로 및 해상운반경로가 구간화되어 저장될 수 있고 그리고 수개의 적절한 경유지, 운반 수단, 운반 거리, 운반 물질 등 방사성 폐기물 운반에 관한 정보들이 저장되어 필요시 선택적인 로딩이 가능하게 된다. 초기조건입력유닛(102)은 예를 들어 키보드 또는 마우스 등이 될 수 있으며, 상기 초기조건입력유닛(102)을 통해 출발지, 목적지, 방사성 폐기물의 수량 및 경유지 등의 운반에 관한 기본 정보가 입력될 수 있다. 경유지는 필요에 따라 적절한 수의 경유지가 입력될 수 있다. 최단경로탐색모듈(103)은 상기 초기조건입력유닛(102)에서 입력된 정보에 기초하여 육로 또는 해상, 필요에 따라 항공을 이용한 최단 경로를 탐색한다. 필요에 따라 수개의 다른 경로가 순차로 나열될 수 있다.

안전성평가프로세서(20)는 상기 탐색된 최단경로에 대한 안전성을 평가하기 위한 부분으로 기상정보분석모듈(104) 및 안전성산출모듈(105)을 포함한다. 기상정보분석모듈(104)은 위성으로부터 기상 정보를 받는 기상청에서 육상, 항공 및 해상의 기상 상황에 관한 정보를 수신 받아 지역별, 시간별로 분류하며, 바람의 세기 내지 강수량 등의 조건을 수개의 등급으로 나눌 수 있다. 상기 기상정보를 분석한 등급에 관한 데이터는 안전성 산출 모듈(105)에 로딩 된다. 안전성 산출 모듈(105)은 운반 시뮬레이션을 통한 안전성 평가를 한다. 안전성 평가 시에는 교통 통계자료 및 상기 기상정보에 관한 자료 등을 활용할 수 있다. 교통 자료를 활용하여 원활한 운반이 이루어질 수 있는지 사고 발생률을 고려하여 안전성을 평가하게 된다. 또한 운반경로 주변의 주민에게 미칠 수 있는 집단 피폭선량을 평가하는데, 이 경우에는 운반 물질의 집단 피폭선량 및 주변 인구 밀도와 차폐 환경 요소가 고려된다. 안전한 운반을 위해서는 주민에게 미치는 영향이 최소화 되어야 하므로 인구밀도가 적은 곳이 더욱 유리할 것이다. 안전성 평가 방법에 관해서는 아래 도 2에서 구체적으로 설명한다.

경제성 평가 프로세서(30)는 상기 탐색된 최단경로에 대한 안전성을 평가하기 위한 부분으로 생애주기비용분석모듈(106) 및 경제성 산출 모듈(107)을 포함한다. 상기 경제성 평가 프로세서(30)는 필요에 따라 기능 경제성 산출모듈(도시하지 않음), 현재 가치 산출모듈(도시하지 않음) 및 비용 경제성 산출모듈(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 생애주기비용분석모듈(106)은 예를 들어 VE/LCC 분석이 될 수 있으며, 방사성 폐기물의 운반을 위한 시설물에 대한 운반 계획별 라이프 사 이클(Life Cycle)에 따른 각종 비용에 대한 데이터를 저장하고 있는 것으로, 예를들어 운반을 위한 시설물의 각 항목별 또는 전체적인 라이프 사이클에 대한 산출값이 계산될 수 있다. 총 생애주기비용(Life cycle cost : 이하 'LCC' 라함)이란 방사성 폐기물의 운반을 위한 시설물의 기획단계에서부터 폐기처분시까지 발생하는 모든 비용 예를 들어, 계획설계비, 유지관리비, 해체비, 방사성 폐기물 처분비용을 합한 것으로 시설물의 생애에 필요한 모든 비용을 말하며, LCC분석은 총 생애주기비용(LCC)을 최소화할 수 있는 비교안의 비교를 통한 분석을 의미한다. 이하 VE/LCC 분석에 대하여 구체적으로 설명하면, VE(Value Engineering)란 '최소의 생애주기비용(LCC : Life Cycle Cost)을 위하여 설계내용에 대한 경제성 및 현장 적용의 타당성을 기능별, 대안별로 검토하는 것'을 말한다. 또한 LCA(Life Cycle Assessment : 전과정평가)는 프로젝트 수행과정에서 사용되는 원료의 생산, 사용, 폐기 등 전 과정에서 발생되는 환경영향, 환경오염물질(대기오염, 수질오염 등) 배출량 등 가능한 정량적으로 분석하여 평가하는 기법이다. 아래 표 1은 생애주기비용(LCC)의 분석의 일예를 설명한다.

[표 1]

ㅇ LCC(Total during LC) = Ci + Cn + Cu (Ci : 초기투자비, Cn : 유지관리비, Cu : 해체처리비)
ㅇ 현재가치	NPV = (NPV : 현재가치, Value : n년 후에 발생비용, i : 할인율(통상, 6%), n : Life Cycle 고려시 설계수명) NPV = ∑ (PV of All Benefits) - ∑ (Pv of All Costs) (총 수익의 현재가치에서 총 소요비용의 현재가치를 차감한 것)
ㅇ IR(실질할인율) = (1+IN)/(1+P)-1 * P : 물가상승율(인플레이션), IN : 명목(또는 공칭)할인율 * 이자소득세(0.75%) 추가 고려여부 결정. * 실질할인율 산출은 정부채권의 수익률, 시중금리, 물가상승율(인플레이션) 등을 종합적으로 고려하여야 함. ㅇ 민감도분석 : 할인율(0% ~ 12%), 분석기간(20년 ~ 65년)은 사업의 성격(BTL, 턴키) 등 고려 ㅇ 연등가액 : 연평균 LCC ㅇ 생애주기비용 분석방법 : 확정적 방법 (DLCCA), 확률적 방법(PLVVA), 신뢰성방법(RLCCA) ㅇ IRR(내부수익률) : 발생된 이익의 현재가치가 초기투자액과 같아지는 할인율로 NPV=0 이 hel는 할인율임. ㅇ B/C Ratio(편익비용비율) : 총 수익의 현재가(∑PV of All Benefits)/총 소요비용의 현재가(∑PV of All Costs), B/C Ratio > 1 경우 투자가치가 있음. ㅇ Break-even Point(손익분기점) : 비용과 수익이 만나는 시점.
ㅇ 타당성분석(Feasibility Study) LCC는 비용만을 고려하여 의사결정을 하는 반면 F/S는 비용과 수익을 함께 고려하여 의사 결정을 함.
ㅇ 정성적인 평가 평가항목선정 => 가중치 결정(AHP기법 또는 Matrix기법(계층분석) => 대안평가

상기 표 1에서 LCC(생애주기비용) 분석은 방사성 폐기물 운반을 위한 설비 등에 적용될 수 있다. 상기 설비는 예를 들어 방사성 폐기물 운반 용기, 운반 차량, 운반 선박 등이 될 수 있다. 즉 방사성 폐기물 운반 용기, 운반 차량, 운반 선박 등의 Ci(초기투자비), Cn(유지관리비), Cu(해체처리비)등이 적절하게 측정될 수 있고, 그리고 이들의 합에 의해 LCC(생애주기비용)가 측정될 수 있다.

또한 상기 표 1에서 보는 바와 같이 운반 장비의 현재가치를 계산하고, 그리 고 P(물가상승률) 및 IR(실질할인율) 등을 계산하여 투자 여부를 결정할 수 있다. 또한 LCC(생애주기비용) 분석은 비용만을 고려하여 경제성을 평가 하는 것과 달리 타당성분석(Feasibility Study)은 비용과 수익을 함께 고려하므로 필요에 따라 타당성분석(Feasibility Study)을 통하여 비용과 수익을 함께 고려하여 경제성을 평가할 수 있다.

아래 도표는 VE/LCC 분석절차를 설명 한 것으로 설계 VE 검토업무는 준비단계(Pre-Study), 분석단계(VE Study), 실행단계(Post-Study)로 나누어 실시한다. 준비단계(Pre-Study)는 정보를 수집, 평가 항목을 선정 및 항목별 가중치를 부여하는 단계가 포함되고 분석단계(VE Study)는 기능 분석, 개선안 선정 및 LCC(생애주기비용) 분석을 통하여 경제성을 평가하는 단계가 포함된다. 그리고 실행단계(Post-Study)는 실행 계획, 실행 사례의 DB구축, 실행 보고서 작성, 적용 및 후속조치가 포한된다. 이하 각 단계별 내용의 일예에 대하여 아래 도표에서 개략적으로 나타낸다.

상기 VE/LCC 분석을 통해 경제성 및 현장 적용의 타당성이 분석되고, 그리고 분석 결과를 검토하여 방사성 폐기물 운반과 관련된 경제성 평가의 한 요소로써 활 용할 수 있다.

VE/LCC 분석은 경제성뿐만 아니라 사회, 환경 등 부가기능에 대한 종합적인 평가를 통하여 최소비용으로 최대 기능향상이 가능한 최적 방안을 선정하기 위한 일련의 수행과정이다. 중저준위 방사성폐기물 운반사업에 대한 경제적 타당성의 분석을 위해 VE/LCC 분석을 활용하고, 사업주체 및 운반방식에 대한 비교안의 구체화를 통하여 최적안선정의 적정성을 제시한다. 중저준위 방사성폐기물 운반사업 주체선정 및 운반방식에 대한 VE/LCC 분석방안 및 분석방향의 다른 예는 아래 표 2 및 표 3과 같다.

[표 2] VE / LCC 분석방안

구분	기능평가(F)	LCC 분석(C)
분석기준	ㅇ 상대 가중평가기법 적용 =>평가항목별 가중치를 고려한 비교 안 검토 ㅇ설계 VE 업무 매뉴얼, 건설교통부	ㅇ분석기간 : 본 사업 운영기간 10년 적용 ㅇ최근 경제지표를 활용한 실질할인율 3.3%를 적용하여 현재가치화법(NPV) 적용
분석범위	ㅇ사회적, 기술적, 환경적 측면 등 비교대안별 기능점수 차등 설정	ㅇ초기투자비 및 유지관리비 고려 ㅇ확정적/확률적 LCC 및 민감도 분석

[표 3] VE / LCC 분석방향

기능경제성산출모듈(도시하지 않음)은 방사성 폐기물 운반과 관련된 시설물에 대한 운반 계획별 라이프 사이클(Life Cycle)에 따른 기능과 경제성 등을 산출한다.

예를 들어 "

"와 같은 수학식 1이 사용될 수 있다. 변수 F는 설계 기능에 대한 수치로서 데이터베이스에 저장된 수치이며, C는 상기 변수 F로 로딩된 설계 기능에 대한 생애주기비용분석모듈(106)의 분석 값을 의미한다. 상기 F를 구하는 수학식2는 "

" 이고 그리고 이때 변수 P는 가중치를 의미하며, e(Evaluation)는 평가점수 그리고 변수 k는 항목의 개수를 의미하는 것으로, 결국 설계 기능치란 가중점수의 합산치라할 수 있다. 상기와 같이 운송 설비의 설계시 요구되는 필요기능의 항목별 비용에 대한 가치(V)가 산출되어진다.

현재가치산출모듈(도시하지 않음)은 방사성 폐기물의 운반을 위한 시설물의 항목별 또는 전체 현제가치를 산출한다. 현재가치는 수학식3 " NPV =

" 으로 계산될 수 있다. 상기 수학식 3에서 NPV는 현재가치, Value는 n년 후에 발생비용, i는 할인율(통상, 6%), n은 Life Cycle 을 의미한다. 예를 들어 " NPV = ∑ (PV of All Benefits) - ∑ (Pv of All Costs) " 즉, 총 수익의 현재가치에서 총 소요비용의 현재가치를 차감한 것이 된다.

비용경제성 산출모듈(도시하지 않음)은 상기 기능경제성 산출모듈(도시하지 않음)을 통해 해당 시설물의 가치를 평가한 이후 임의의 기준 이상의 가치가 있다고 판단되면 즉, 투자되는 비용에 대응하여 그 기능이 필요한 임계수준을 넘어선다고 판단되면 비용의 경제성을 판단하게 된다. 비용경제성 산출모듈(도시하지 않음)은 방사성 폐기물 운반을 위한 시설물에 대한 운반 방식별 라이프 사이클(Life Cycle)에 따른 비용과 경제성을 산출하여 건설 대상인 시설물의 건설시 이에 따른 비용에 대한 경제성을 판단하게 되는데, 이에 따른 산술 판단 기준은 수학식 4 "

" 으로 판단된다. PV는 LCC(Life Cycle Cost)를 지칭하는 것으로 미래에 발생되는 현재가치이며, 변수 Cn은 n년 후에 발생되는 비용을 지칭한다. 상기 변수 Cn은 수학식5 " LCC 비용 산출(c) = 초기투자비(I) + 유지관리비(M) + 해체폐기비(D) "에 의해 구해지며, 상기 유지관리비(M)은 수학식 6 "유지관리비(M) = 반복비용(R) + 비반복비용(N), 반복비용 (R) =

, 비반복비용(N) =

" 에 의해 구해진다. 상기 수학식 6에서 변수 A는 연간등가발생비용을 지칭하며, 변수 F는 미래가를 의미하고, 변수 i는 실질할인율 그리고 변수 n은 분석기간을 지칭한다. 또한 해체폐기비는 수학식 7 "해체폐기비(D) =

"에서 구해지고 변수 D_p는 해체폐기비, 변수 R_c는 재활용에 의한 부비용을 의미한다. 비용경제성 산출모듈은 설계공법에 따른 각종의 데이터를 데이터베이스로부터 입력 받아 현재가치 산출모듈(도시하지 않음)을 통해 시설물에 대한 라이프 사이클(Life Cycle)에 따른 미래가치에 대한 산출값을 입력받아 처리하게 된다.

수학식 8 "

"에서 시스템 전체의 환경영향을 나타내는 T를 구할 수 있다. A_i는 특정영향범주 i로 분류에 미치는 영향의 크기를 나타내고, B_i는 i라는 영향범주의 상대적인 중요도를 나타내는 것으로, 해당 시설물의 건설과 유지관리에 소비되는 자재 및 배출 물질에 대하여 각 항목별로 데이터베이스에 저장되어 있는 가중치를 곱하여 그 합을 나타내는 것이다.

경제성산출모듈(107)은 경제적 효율성과 시간적 효율성을 고려하여 경제성 평가를 수행하게 된다. 방사성폐기물의 운반에서 가장 중요한 요소는 안전이므로 안전성을 평가한 후 안전한 경로를 중심으로 경제성을 평가하여 안전성과 경제성이 균형을 이루는 경로를 선택할 필요가 있다. 경제성 평가 방법에 관해서는 아래 도 3에서 구체적으로 설명한다.

중앙처리장치(C)는 시스템 전체를 통제하고 그리고 상기 경제성 및 안전성 평가 프로세서로부터 산출된 각 운반 경로에 대한 경제성 및 안전성 평가 결과 데이터를 활용하여 최적의 운반 경로를 선택하게 된다. 필요에 따라 안전성에 가중치를 둘 수 있으며, 특히 방사성 폐기물 운반과 같이 안전성이 중요시 되는 분야에서는 안전성 평가 후 임의로 정한 기준 이상을 충족하는 경로에 한하여 경제성을 평가하도록 통제할 수 있다. 중앙처리장치(C)는 시스템 전반을 통제하는 동시에 상기와 같이 최적 운반 경로를 선택한다. 필요에 따라 중앙처리장치와 별도로 경제성 및 안전성 평가 결과 데이터를 받아 경로를 평가하는 종합평가모튤(108) 및 종합평가모듈(108)에서 평가한 결과 데이터를 기초로 최적 운반 경로를 선택하는 최적 운반 경로 선택모듈(109)이 더 포함될 수 있다. 예를 들어 종합평가모듈(108)에서는 수학식 9 "

" 를 이용한 평가가 수행될 수 있다. 상기 수학식 9에서 VE(Value Engineering)는 종합평가지수를 나타내며, CC는 상기 비용경제성 산출모듈에서 산출된 결과들에 대한 경제성지수이고, CA는 상기 기능 환경성 산출모듈에서 산출된 결과들에 대한 환경성 지수이다.상기 선택된 최적 운반경로에 관한 데이터는 운반프로세서(40)로 전달된다. 운반프로세서(40)는 중계센터(M); 무선 송수신 유닛(110); 방사선 계측모듈(111); 경유지 확인 모듈(112); 운행상황분석모듈(113)을 포함한다.

중계센터(M)를 경유하여 운반수단에 부착되어 있고, 그리고 운반 감시 프로세서(40)에 포함된 무선 송수신 유닛(110)으로 전달되고 그리고 선택된 최적 운반 경로로의 운반이 시작된다. 운반 도중 방사선 계측 모듈(111)을 통한 방사선 누출 여부를 탐지하게 된다. 방사선 계측 모듈(111)은 방사선계측기(도시하지 않음)로부터의 신호를 받아 방사선 누출 정도 및 누출 부위 등을 분석하게 된다. 상기 방사선계측기는 방사성 폐기물이 적하된 운반수단의 각 부분에 방사선 누출 여부가 탐지되도록 적절하게 부착될 수 있다. 운반수단이 미리 설정된 경유지를 경유하는지 여부를 감시하기 위해 경유지 확인 모듈(112)이 부착된다. 경유지 확인 모듈(112)은 경유지 통과 여부 및 통과 시간대를 분석하게 된다. 미리 설정된 경유지를 통과하는지 여부는 센서 또는 GPS 등에 의해서 확인될 수 있다. 상기 방사선 계측 모듈(111) 및 경유지 확인 모듈(112)의 분석 결과는 운행상황 분석모듈(113)로 전달된다. 운행 상황 분석모듈(113)은 방사선 누출 여부, 누출 정도 및 누출 부위 등의 정보와 경유지 통과 여부 및 통과 시간 등의 정보를 전달받아 운행 가능 여부를 판단하게 된다. 그리고 중계센터(M)에 운행 이상 유ㅇ무 및 운행 가능 여부에 대한 신호를 전달한다. 중계센터(M)는 운행상황 분석모듈(113)에서 분석한 결과 운행이 가능하다면 무선 송수신 유닛(110)으로 계속적인 운행을 송신 하지만, 방사선 누출로 인한 위험성이 존재하거나 운행이 불가능하다는 분석이 될 경우 중앙처리장치(C)로 정보를 전달하여 중앙처리장치(C)에서 다른 최적 경로를 탐색하는 과정을 반복하게 된다.

도 2는 안전성을 평가하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 안전성 평가 방법은 운반 조건을 선정하는 단계(S21); 사고 발생 확률 산출 단계(S22); 정상 운반 및 사고 여부를 판단하는 단계(S23); 정 상 운반 시 집단 피폭선량을 평가하는 단계(S24); 사고 유형을 가정하는 단계(S25); 방사능 누출 빈도를 산출하는 단계(S26); 방사능 누출률을 산출하는 단계(S27); 집단 피폭선량 평가 단계(S28) 및 위험성 및 안전성 평가 단계(S29)를 포함한다.

구체적으로, 운반조건 선정 단계(S21)에서는 운반 물질 및 경로 등의 세부사항을 선정한다. 대상운반물에 관한 조건은 운반 물량, 운반물 종류, 운반 용기의 형태와 용량과 같은 것을 포함할 수 있다. 상기 설정된 경로에 대하여 사고 발생여부 즉 사고 발생 확률을 산출하는데(S22), 사고 발생여부는 일반 해상 교통 통계자료를 활용하여 산출될 수 있으며, 상기 도 1에서 설명된 기상 정보 분석 모듈(104)을 통해 분석된 기상 조건 등의 정보를 반영할 수 있다. 상기 산출된 사고 발생 확률을 바탕으로 정상 운반과 사고 여부를 판단하는데(S23), 사고 발생 확률이 높은 곳은 정상 운반과 사고 시 집단 피폭선량을 모두 산출하게 된다. 정상 운반의 경우 일반 운반에 대한 운반 방사성 물질로 부터의 집단 피복선량을 산출한다(S24). 일반적으로 선박에 의한 해상운반은 정상 운반시 미치는 집단 피폭선량이 아주 작다. 그리고 사고 발생 확률이 높은 곳에서 사고 시 집단 피폭선량을 산출하기 위하여 사고유형을 가정하고사고 시나리오를 도출(S25) 한다. 상기 도출된 시나리오로부터 방사능 누출 빈도를 산출하고 핵종 확산을 예측하게 된다(S26). 핵종 확산 여부는 사고 유형 및 해양 대기를 통하여 평가 될 수 있다. 그리고 핵종이 확산된 경우 해류 모델링과 같은 자료를 바탕으로 해양 핵종 농도에 따른 방사능 누출율을 산출(S27)하고 집단 피복선량을 평가(S28) 하여 종합적인 위험성 및 안전성을 평가하게 된다(S29). 가상사고 시의 방사성 물질 누출량은 포장물의 재고량과 가상 누출율로 부터 예측될 수 있다. 안전성 평가시 사고발생의 경우 누출되는 방사선 선량률은 미리 결정된 위험 인자를 기초로 사고 유형을 결정하여 측정될 수 있다.

사고 발생의 경우 위험성 평가는 라드트란(RADTRAN) 코드 및 마린라드(MARINRAD) 코드 등을 사용할 수 있으며, 해양에서 핵종 농도를 추정하기 위하여 해류에 대한 모델링과 해양확산에 대한 모델링이 이용될 수 있다. 라드트란(RADTRAN) 코드 또는 마린라드(MARINRAD) 코드는 방사성폐기물 운반에 따른 위험성을 평가하는 프로그램으로서 평가를 위해 여러 변수를 입력하면 위험도를 평가할 수 있는 프로그램이다. 상기 선정된 운반 조건 등이 평가를 위한 변수로 사용될 수 있고, 이를 바탕으로 구체적인 상황에 대한 위험성을 평가한다. 이에 대한 더욱 자세한 방법은 선출원된 특허출원번호 제2007-94030호의 "방사성폐기물 운반 안전성 평가 시스템"을 참고할 수 있다. 위험성 평가 시 참고할 수 있는 통계 자료로 사고 통계 자료를 활용할 수 있다. 사고 통계 자료를 통하여 사고 상황 및 사고가 많은 구간 등의 정보를 활용하고 데이터를 추출하여 사고 원인 분석 작업을 행하게 된다. 위험성 평가 요소로서 사고 원인을 분석하여 사고 원인별로 악조건, 기상의 조건, 시간대별, 운반경로 사정의 기준 등으로 나눌 수 있다.

마린라드(MARINRAD) 코드는 방사성폐기물의 대양으로 누출에 따른 결과를 예측한다. 라드트란(RADTRAN) 코드는 또한 방사성 물질 정상운반 및 가상사고 조건에 대한 작업 자 및 지역 주민의 피폭선량을 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 라드트란(RADTRAN) 코드는 반감기, 입자 에너지와 내부 피폭선량과 같은 핵종 특성을 사 용하여 피폭선량에 의한 확률적 영향을 분석 및 평가 할 수 있도록 한다. 그리고 라드트란(RADTRAN)은 마린라드(MARINRAD)와의 호환이 가능하다는 장점도 가지고 있다. 라드트란(RADTRAN) 코드에 데이터가 입력되면 설정상황에 따른 사고결과나 상황 및 위험정도가 계산된다. 이 경우 주요 입력 변수는 방사성 물질의 포장형태, 포장물 수량, 연간 선적횟수, 포장물 내의 방사능량, 운반지수, 운반 거리 및 운반 상황이 될 수 있다. 마린라드(MARINRAD) 코드는 예를 들어 MARINRAD 프로그램 시스템이 될 수 있으며 MARINRAD 프로그램 시스템은 방사선 폐기물의 대양으로 누출에 따른 결과를 평가한다. 이 시스템은 해수 수송에 의한 핵종 농도를 계산하여 먹이 사슬 농도 인자를 생산하는 MARRAD 및 인간으로의 경로에 따른 선량을 평가하고, 보고서와 그래프를 출력하는 MAROUT의 두개의 프로그램으로 구성된다.

위험성 평가 인자를 통하여 선택된 경로 구간별로 안전성을 평가한다. 경로 및 시간대 그리고 주어진 위험 인자 조건에 맞추어 사고 가능성 및 안전성을 산출할 수 있다. 위험성 조건을 분류 및 처리하여 이를 데이터화하고, 그리고 실제 운반 정보를 데이터화하여 실제 운반 시 위험성 평가에 있어서 더욱 정확한 위험성 및 안전성 평가를 할 수 있게 한다. 더욱 정확한 안전성 평가를 위하여 실제 운반에 있어서 사고 등의 상황이 있는 경우 사고 시 상황정보가 피드백 데이터로 활용될 수 있다. 피드백 되는 요소로는 예를 들면 사고 장소, 운반 경로 조건, 기상 조건, 사고 발생정도 및 방사능 유출량 등의 정보가 될 수 있다.

도 3은 경제성을 평가하는 방법의 일예를 나타낸 도면이다.

경제성 평가는 경로에 따른 운반에 대한 경제성 평가이므로 운반 과정에서의 경제성을 평가하는 것이고, 다른 처리 작업의 경제성은 고려하지 않는다.

도 3을 참고하면, 경제성 평가는 운반 물질 및 수단을 선정하는 과정(S31); 경로 선정과정(S32); 경로별 운영비용 산출 과정(S33); 경로별 소요시간 산출 과정(S34); 생애주기비용분석 과정(S35); 경제성 비교과정(S36); 및 결과도출과정(S37)을 포함한다.

운반 물질과 수량이 선정되고 운반 수단에 따른 선박의 규모를 선정한다(S31). 그리고 경제성이 평가될 경로를 선정한다(S32). 경로는 상기 설명한 바와 같이 출발지와 목적지가 정하여지면, 사이의 수 개의 구간의 조합으로 이루어진 수 개의 경로를 선정할 수 있다. 각각의 경로에 대한 경제성을 평가하기 위하여 일정한 경로를 정하여 경로에 따른 상기 방사성폐기물을 상기 운반 수단으로 운반 하는 경우의 운영비용을 산출한다(S33). 운영비용으로는 연료비, 잡유비 등 재료비와 운반에 필요한 작업자 수에 따른 인건비 등이 고려될 수 있다. 그리고 상기 경로로 운반하는 경우 소요시간을 산출한다(S34). 해상 운반의 경우 소요시간은 해상 경로에 의존하게 된다. 경로가 짧은 경우 경로시간이 짧아지고, 경로가 긴 경우에는 경로에 비례하여 소요시간이 길어지게 된다. 해상경로가 내륙에 근접할 때 경로는 짧아지지만 내률 및 주민 거주 지역에 미치는 선량이 커질 수 있다. 그러므로 안전성평가가 선행 된 후에 안전 선량율을 유지하는 경로에 대한 경제성 평가를 할 수 있다. 그리고 생애주기비용을 분석 한다(S35). 생애주기 비용의 분석은 예를 들어 VE/LCC 분석이 될 수 있으며, 생애주기 분석과 관련하여서는 도 1에서 구체적으로 설명하였다. 상기 생애주기비용이 분석(S35) 결과를 반영하여 경로별 경제성을 비 교(S36)하고 결과를 도출한다(S37). 예를 들어 경제성의 평가 결과는 수치적으로 산출될 수 있다.

본 발명에 따른 방사성폐기물 최적 해상운반 경로 선택 방법은 선택된 수개의 경로를 대상으로 안전성을 평가하고 안전한 경로에 대한 경제성을 평가하여 최적의 경로를 선택할 수 있도록 한다. 특히 안전성 평가에 있어서 가상의 사고 시 해상사고에 따른 위험도를 평가하여 미리 최적의 조건을 구할 수 있도록 한다. 그리고 안전성 평가에 따른 실제 운반 과정에서 위험인자가 새로이 발생할 수 있는 바, 이와 같은 경우 새로운 위험인자를 기초로 다시 안전성 평가가 이루어지고, 그리고 그에 따라 다시 최적의 안전 운반 경로가 결정될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따르면 실제 운반 과정에서 일어나는 위험상황 또는 위험인자가 입력 자료로 피드백이 되어 새로이 발생하는 방사성폐기물 운반 조건에 효율적으로 대처할 수 있도록 한다.

위에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않고 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.

도 1은 생애주기비용 분석이 적용된 방사성 폐기물 운반시스템의 개략도이다.

도 2는 안전성을 평가하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 3은 생애주기비용 분석을 적용하여 경제성을 평가하는 방법을 나타낸 도면이다.

Claims

방사성 폐기물 운반시스템에 있어서,

중앙처리장치;

최단 경로 탐색 프로세서;

상기 최단 경로에 대한 안전성을 평가하는 안전성 평가 프로세서;

상기 최단 경로에 대한 경제성을 평가하는 경제성 평가 프로세서;

운반 수단에 탑재되는 운반 감시 프로세서를 포함하고,

상기 안전성 평가 프로세서는 기상정보분석모듈 및 안전성 산출 모듈을 포함하고 상기 경제성 평가 프로세서는 생애주기비용분석모듈 및 경제성 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 생애주기비용분석을 이용한 방사성 폐기물 운반 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 생애주기비용분석모듈에서는 방사성 폐기물 운반의 기획단계에서부터 폐기처분시까지 발생하는 모든 비용을 산출하고, 그리고 상기 비용을 최소화하기 위한 분석이 이루어지는 것을 특징으로 하는 생애주기비용분석을 이용한 방사성 폐기물 운반 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 운반 수단에 탑재되는 운반 감시 프로세서는 방사선 계측 모듈, 경유지 통과 확인 모듈 및 운행 상황 분석 모듈을 포함하는 생애주기비용분석을 이용한 방사성 폐기물 운반 시스템.