KR20080007821A

KR20080007821A - 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템

Info

Publication number: KR20080007821A
Application number: KR1020060066963A
Authority: KR
Inventors: 남광우; 배구현; 한승재
Original assignee: 한국원자력안전기술원
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-01-23
Also published as: KR100841947B1

Abstract

본 발명은 방사성 물질의 사고 시에 실시간으로 상황판단을 위한 원전안전정보망(SIDS), 방재대응기상정보망(REMDAS), 환경방사선감시망(IERNet)을 설치하여 운영하고 있으며, 이의 정보를 자동으로 해석하고 판단하여 이상 시에 자동정보인지시스템(AINS)이 가동되며, 사고를 범위 및 방사성물질의 외부 방출량을 평가하는 방사선원항평가시스템(STES), 방사성물질 이동경로 및 피해영역과 피해정도를 계산하는 방사선영향평가시스템(FADAS)등의 주요모듈로 구성되어 있다.

이렇게 평가된 결과물을 전자지도 및 방재속성정보 데이터베이스, 즉 지리정보시스템(GIS)에 연결하여 방사성물질의 피해지역과 주민보호조치 대책 등을 시각적 표현으로 결과를 도출하도록 구성되어 있다.

또한 중앙정부 및 지방자치단체, 그리고 모든 방재대응 유관기관에 처리된 정보를 제공하고 상호 비상대응 활동 등을 교환하는 비상대응정보교환시스템(ERIX)이용하여 범국가적인 차원에서의 대응·대책을 수립하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템에 관한 것이다.

방사능방재대책, 방사선원항평가시스템(STES), 방사선영향평가시스템(FADAS), 지리정보시스템(GIS), 자동정보인지시스템(AINS), 안전정보망(SIDS), 자동기상정보망(REMDAS), 환경방사선감시망(IERNet), 비상대응정보교환시스템(ERIX)

Description

방사능방재대책 기술지원 전산 시스템{CARE : Computerized Technical Advisory System for a Radiological Emergency}

도1 본 발명의 방사능방재조직도

도2 본 발명의 방사능 방제기상용 기상관측 수집망

도3 본 발명의 방사선영향평가시스템((FADAS)의 계산 흐름도

도4 및 도5 본 발명의 외부감마선피복 계산 모형

도5 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템

도6 핵종별 평균 감마선에너지

도7 핵종의 성인에 대한 선량환산인자

도8 사고발생으로부터 방사능 방출시간

도9 본 발명의 정보흐름구성도

도10 본 발명의 전체도 구성도

<도면의 부호 설명>

원전안전변수(1), 기상관측(2), 환경방사선감시망(3), 안전정보망(100), 자동기상정보망(200), 환경방사선감시망(IERNet)(300), 방사선원항평가시스템(400), 방사선영향평가시스템(500), 지리정보시스템(600), 자동정보인지시스템(700), 비상대응정보교환시스템(800).

본 발명은 국내외 방사성 물질의 사고시 방사능방재대책을 지원하는 CARE 시스템으로 여러 가지 복합적인 기능들이 통합되어 있는 정보처리시스템으로, 가동 중인 전 원전에 대한 안전변수를 실시간으로 수집 데이터베이스로 관리하고, 전국 규모의 환경방사선감시 통신망을 확보하며, 만약의 이상정보 감지 시에 자동으로 알람을 통보하여 신속한 대응체제를 갖추도록 구성하였으며, 이용자들이 쉽게 사용할 수 있는 GUI(Graphic User Interface)체계와, 인터넷환경에 의하여 유기적인 Data Interface를 구성(웹 기반)하고, 피해지역 설정 모델을 개발하며 그 결과를 지리정보(GIS)를 활용하여 편리하게 운영하도록 하며, 방사성물질로부터 국민을 보호하는 의사결정의 전사적인 관리체계를 구축하여 국가 방사능 방재대책 기술지원전산시스템에 관한 것이다.

방사성사고는 일반 산업에서와는 달리 광범위하며 방사선이 존재하며, 방출된 방사성물질이 공기 중에서 원거리까지 이동·확산되어 인체에 직접 방사선 피폭을 주거나 지표면에 침적되어 반감기에 따라 장기간에 걸쳐 방사선 피폭을 유발하게 되므로 비상시에 적절한 대응조치를 취하거나 사고확대를 완화할 수 있도록 하여야 할 필요가 있다.

어떤 사고에서도 비슷하지만 사고발생시 초기단계에 사고로 인한 영향을 정 확하게 예측하고 신속한 방재대책을 실시하는 것이 매우 긴요하며, 정확한 사고정보를 수집하고 사고관리를 철저하게 하는 것이 주민의 생명과 환경보호활동의 핵심이다. 그리고 사전에 잘 준비된 계획의 수립, 방재대응설비의 확보와 함께 지속적인 훈련의 실시 등이 함께 고려하여야 한다.

우리나라는 사업자가 발전용원자로 및 관계시설을 운영하려고 하는 경우에는 원자력법 제29조 및 동 시행령 제106조에 따라 방사선비상계획을 수립하고 그에 따른 조치를 수행하도록 요구하고 있으며, 원자력시설 등의 방사능방호 및 방재대책법 제35조에 따른 방사능재난 대응시설 등을 갖추도록 되어 있다.

또한 재난 및 안전관리기본법 제22조(국가안전관리기본계획수립 등) 및 민방위기본법 제10조(기본계획), 제11조(집행계획)에 따른 방사능재해대책계획에는 그림 1과 같이 중앙안전대책위원회 아래에 방재조직들이 구성되어 있고, 국내 유일의 원자력안전규제 전문기관인 한국원자력안전기술원은 방사능 방재대책의 기술적인 사항을 자문, 지원하고 위한 기구를 설치·운영하고 있다.

과학기술부는 방사능방재대책에 관한 중요정책의 심의 및 총괄ㆍ조정기구로서 과학기술부장관 소속하에 『중앙방사능방재대책본부』, 『방사능중앙통제상황실』 및 『현장방사능방재지휘센터』를 원전등 원자력시설 관할 시ㆍ도지사, 시장ㆍ군수ㆍ구청장 소속하에 『지역방사능방재대책본부』를 구성ㆍ운영한다. 방사능재난 발생시 방사능재난으로부터 주민의 생명과 재산을 보호하기 위한 조치의 이행 책임은 『지역방사능방재대책본부』장에게 있다.

한국원자력안전기술원은 방사능재난 발생시 중앙 및 지역방사능방재대책본부 의 방사선방호조치 등 기술적인 사항의 자문과 원자력사업자의 대응조치를 검토하기 위하여 『방사능방호기술지원본부』를 설치ㆍ운영하며, 방사능측정 및 기술지원을 위하여 사고 원자력시설의 방사선비상대책본부 파견 기술지원 및 주변 환경 감시를 담당할 『현장파견기술지원단』을 구성ㆍ운영한다.

기술지원본부는 방사능방재대책에 대한 기술적인 사항을 종합, 조정, 지원하고, 중앙과 현장 방사능방재대책본부에 사태의 신속한 탐지 및 분석 보고를 하며, 긴급 방사능 감시·평가 등 긴급기술지원 임무를 수행하는 한편 평상시에는 전 국토의 자연방사능 측정 임무를 수행하도록 하고 있다.

종래의 방사능측정에 관한 기술을 살펴보면, 국내등록특허공보 등록번호 제10-577073호에는 방사능을 검출하는 검출기, GPS위성과 위치 데이터를 송수신하여 방사능이 검출된 현재 위치를 산출하는 GPS 단말기, 상기 검출된 방사능의 종류 및 방사선량을 산출하고, 상기 GPS 단말기에서 산출된 현재 위치 데이터, 방사능 종류 및 상기 방사선량 데이터를 상기 메인 서버로 송출하는 모니터 장치 및 검출된 방사능 물질을 포집하는 집진장치로 구성된 다기능 방사능 오염분포도 원격 모니터링 및 집진시스템이 공개되어 있고,

동 공보 등록번호 제10-581551호에는 위치정보시스템을 이용하여 방사선의 오염구역 밖에서 원격 조정이 가능하고, 측위값과 측정 지점을 부여하여 정확한 측정 지점으로 이동 후, 측정이 가능하며, 측정시간, 측정거리, 이동경로 등의 제어가 가능하고, 측정소의 정보값과 측정속도를 입력하여 일정한 속도로 측정장소의 전체적인 스캐닝이 가능하여 빠른 시간 내에 측정을 수행하고, 사용자에 의해 실행 에 대한 측정 오차를 최소화할 수 있는 표면오염도, 방사선량율 동시에 측정이 가능한 원격 제어 방사선 측정시스템이 기재되어 있으나,

종래의 기술들은 방사능의 오염정도와, 오염물질을 측정하는 시스템에 불과하여, 사고 발생시 방사능이 바람의 영향으로 어느 지점까지 오염되고, 오염의 정도를 방사능농도, 방사선피폭선량 등을 정확히 알 수 없어 사고난 장소의 방사능오염정도만 측정하여 기상의 변화에 의해 타 지역까지 오염되는 방사능오염정도를 알 수 없어 방사능 피해를 정확히 산출하고 방제하지 못하는 문제점이 있어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 발전소 안전정보, 환경방사선정보, 기상정보 등으로 구성하여 우리나라의 운영중인 원자력 및 전 국토의 방사선의 안전을 모니터링하기 위한 실시간으로 정보를 수집하는 영역, 만약의 오류로 인한 사고가 발생되어지면 방사성 물질의 방출 정보 및 이로 인한 사람과 환경에 미치는 영향평가체제의 해석 및 분석을 처리하는 영역, 그리고 수집ㆍ처리된 정보를 방재대책 수립의 의사결정에 활용하는 영역 등 3가지의 영역으로 구분되도록 구성하였다.

이러한 시스템을 운영하기 위하여 각각의 세부 기능별 모듈 안전정보망 (SIDS), 자동기상정보망(REMDAS), 환경방사선감시망(IERNet), 자동정보인지시스템(AINS), 방사선원항평가시스템(STES), 방사선영향평가시스템(FADAS), 지리정보시스템(GIS)으로 구성하여 유기적인 연계체제로 운영하며, 종합관리 및 통제기능 등 으로 구성하도록 하여 처리된 정보를 중앙정부 및, 지방자치단체, 또한 시설의 운영사업자에게 비상대응정보교환시스템(ERIX)을 통하여 신속하게 정보를 공유하여 대응활동을 동시에 하여 비상시에 국민을 방사성물질로부터 보호시키는 역할을 방사능방재대책기술지원전산시스템에서 제공하는 것을 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 안전정보망 모듈에서 수집한 정보를 활용하여 사고시 원인분석 등의 원전안전상태 등을 진단하고 발전소 외부로 방출되는 방사성물질의 양을 평가하는 방사선원항평가시스템(STES; Source Term Estimation System)(400)과, 피해 예상지역을 예측하여 지역의 주민이 맞는 방사선피폭선량을 계산하고 환경의 피폭현황 및 방사능농도 분포를 해석하는 방사선영향평가시스템(FADAS: Following Accident Dose Awwessment System)(500)과, 원전부지 반경 40Km 중심으로 인구·도로·지리·환경정보의 데이터베이스 구축으로 FADAS 확산결과의 수치정보를 지도에서 그래픽 구현 및 주민피해 예측 결과를 추출하여 관리토록하며 해당지역의 주민을 소개 시에 어디에서 집결하여 해당지역으로 이동시키는 대피로를 제공하는 지리정보시스템(GIS: Geographic Information System)(600)과, 원전 이상변동 또는 사고시 방재요원에게 조기통보를 위한 사고상황 전파 및 메시지 송출을 동시에 관리하는 자동정보인지시스템(AINS)(700)으로 구성하였다. 방사성 사고 시에 범국가적인 차원에서 방재유관관련 기관들이 동시에 비상대응 활동을 위하여 대응정보 활동을 서로 공개하여 공유할 수 있도록 상황판 온라인 관리 시스템인 비상대응정보교환시스템(ERIX: Emergency Response Information eXchange system)(800)도 구축하여 운영토록 하였다;

가동중인 원자력시설의 전호기에 대한 사고정보의 수집과 운전상태를 매 10∼20초 간격으로 실시간으로 감시하여 중앙처리본부에 송신하는 안전정보망 (SIDS: Safety Information Display System)(100)과;

방사성물질의 외부방출 시에 기상조건에 따라 확산시뮬레이션을 계산하기 위하여 기상청으로부터 실시간 수집된 자동기상관측데이터(AWS)를 4개 원전 부지 주변을 중심으로 매 10분 간격으로 바람장을 계산하여 데이터베이스 구축하는 자동기상정보망 (REMDAS: Radiological Emergency Meteorological Data Acquisition System))(200)과;

전국 38개소 환경방사선 감시기를 네트워크로 연결하여 환경방사선 측정 자료를 매 15분 간격으로 실시간 수집하여 상기 중앙처리본부에 송신하는 환경방사선감시망 (IERNet: Integrated Environmental Radiation Network)(300)과,

상기와 같이 구성된 정보들을 기술지원본부에서 처리하여 그 결과를 방재대응기관인 중앙정부 및 지방자치단체, 또는 유관기관에 제공하여 방사성물질 사고에 신속한 대응체제를 확립할 수 있도록 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템(Computerized Technical Advisory System for a Radiological Emergency: 이하 CARE라 한다)에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 전산설비는 널리 알려진 SUN, HP 및 NT기반의 워크스테이션을 기능별로 분산하여 내부 LAN으로 서로 연결되도록 구성하여 CARE시스템 외부의 컴퓨터 또는 외부기관의 전산장비와 연결될 수 있도록 하였다. 워크스테이션은 UNIX 환경에서 서버로 운영되고, 사용자는 개인용 PC에서 윈도우환경인 Windows XP 또는 NT운영체제로 CARE시스템을 사용한다.

본 발명의 운영을 위하여 설치되는 소프트웨어 프로그램은 본부에서 사용되는 프로그램 툴과 이용자를 위한 프로그램으로 구분되며, 도1 과 같이 중앙처리본 부(CARE 시스템 본부)에는 UNIX 환경에서 데이터베이스와 Web 및 그래픽을 지원하는 server 기능을 가진 패키지들이 운영되고, CARE 시스템내의 모듈별 응용프로그램은 각 기능별로 독립된 모듈체제로 만들어 지게 된다.

Windows XP 또는 Windows NT를 이용하는 이용자 측에서는 인터넷 웹 프로그램이 설치되어 있으면 추가 프로그램의 설치가 필요하지 않도록 구성하였다. CARE 시스템은 방사성물질의 사고 시에 주민의 생명과 환경을 보호하기 위하여 방재대응요원들이 주로 사용하게 되어 이용자는 인증된 사용자들만 접근할 수 있도록 개인암호를 사용하게 된다. 이용자는 실시간 방재대책정보를 본부에서 제공받아 웹 화면으로 사고상태, 기상상태 및 방사선영향평가결과 등 비상시 상황전개 내용을 신속하고 정확하게 검색, 열람을 할 수 있게 되며 필요한 내용들을 직접 입력할 수도 있게 된다.

본 발명의 안전정보망 (SIDS)(100)은 방사선비상시 방재대응조치를 효과적으로 수행하기 위하여 여러 가지 정보들이 요구되지만 그중에서 가장 중요한 것은 사 고가 발생된 발전소의 운전상태나 사고상황 등과 같은 정보를 정확하게 파악하여야 하며, 이들 정보는 사고원인 분석과 이후의 사고 진행 과정에 대한 예측에 이용되고, 방재대책을 원활하게 수행할 수 있도록 기술적인 조언을 하는데 기본이 되는 요소이다.

현재 원자력발전소에서는 운전정보를 종합하여 비상시 대응활동에 지원하기 위하여 운전원지원시스템(OACS: Operation Aid Computer System)이 있지만 이를 국가방사능방재대책을 담당하는 행정기관에게 모든 내용을 송부하는데 기술적인 애로와 활용의 어려움이 있어 발전소 상태감시와 방재대책에 필요한 최소한의 안전변수를 선정하여 원전안전정보망(SIDS)을 구축하였고, 발전소의 상태를 쉽게 파악할 수 있도록 필수안전기능별로 주요화면 들로 구성하였다.

안전변수는 원자력발전소에서 사용되는 운전변수는 약 10,000여개 이상이지만 이들 중에서 데이터의 크기와 데이터의 적절성을 고려하며 원자로안전에 중요한 200~400여개의 안전변수로 선정하였다. 너무 많은 변수를 선정하면 송·수신 상의 문제를 초래할 수 있는 반면 변수의 수가 충분하지 못한 경우에는 발전소 상태를 이해하는데 어려움이 있으므로 적절한 변수를 선정하는 것은 대단히 중요한 일이라 할 수 있다.

가압경수형 원자로의 경우 원자로 안전운전과 발전소상태감시에 중요한 7개의 필수안전기능을 선정하였으며 원자로 미임계, 노심냉각기능, 일차냉각재계통 건전성, 일차냉각재 재고량, 이차냉각기능, 격납용기 건전성 및 방사능 방출관리로 구분하였다. 안전변수는 각 발전소의 특성에 따라 서로 다르므로 각 발전소에 적합 한 안전변수를 발전소의 계통을 고려하여 선정하였다.

필수안전기능을 각 계통별로 정리하면, 표1과 같으며, 원자로심, 일차계통 및 이차계통과 안전주입계통 및 격납용기, 그리고 방사능감시계통과 기상환경정보를 포함한다.

표1 고리 4호기에서 전송되는 발전소 안전변수의 주요목록 예

계 통	변 수
원자로심	제어봉 위치, 출력감시기, 붕산농도
일차 냉각재계통	압력, 저온관/고온관온도, 노심출구온도, 가압기 수위, 일차측 보충/유출유량, 냉각재유량 및 펌프
이차 냉각재계통	증기발생기 수위, 압력, 급수/보조급수유량, 증기유량, 복수탱크수위
안전주입 계통	고압/저압 안전주입유량, 축압기 수위, 잔열제거펌프, 온도
격납용기	격납용기 압력, 온도, 습도, 수소농도, 살수유량, 섬프수위
방사능 감시계통	일/이차 냉각재 방사능, 격납용기 방사능준위, 발전소내 방사능준위, 방출유량 및 방사능 감시, 환경방사능 감시
기상환경	풍속, 풍향, 대기안정도, 강우량
기 타	원자로정지, 안전계통신호, 기동변압기, 상용후 연료저장조 수위

통신망 구성은 발전소 운전지원시스템에 저장된 안전정보를 추출하여 이를 실시간으로 안전기술원으로 송신하는 통신 네트워크는 도 10과 같이 원전부지별로 데이터 송수신 전용통신망이 구성되도록 하였으며, 전용통신망은 비용을 최소로 절약하기 위하여 각 원전 부지내 4개 또는 6개 호기의 연결을 통신속도 9,600bps인 전용선을 설치하였다. 전용선은 통신 폭주시 장애등을 고려한 외부의 간섭을 받지 않아 상시 데이터 통신이 가능토록 하며, 원전부지 내에서의 안전정보수집망은 원전내부통신망을 거쳐 다중전송장치인 8채널 multiplexer에서 부지내 4개 또는 6개 호기가 공유하도록 하였다. 각 부지에서 전용선을 경유하여 전송된 안전정보는 CARE 본부에서 다시 원전별로 안전정보를 분리하는 과정을 거친다.

원전의 안전정보는 매 10초~20초 간격으로 자동으로 수집되게 되고, 아날로그 및 디지털 형태를 가진 안전변수값 들은 데이터의 신뢰도를 가지도록 데이터 검정과 에러복구 과정을 거치도록 하며, CARE시스템의 워크스테이션에 도달한 안전정보는 다시 에러 확인 과정을 거친 후 다시 각 원전별 색인기준에 따라 분리하여 관리하게 되며, 분리된 안전정보는 실시간정보를 저장하는 데이터베이스에 저장된다.

수집된 원전안전정보는 순환주기 방식으로 데이터베이스에 저장되며, 순환주기는 8시간으로 24시간 전에 데이터베이스에 저장되어 있는 정보는 자동 삭제시키게 된다. 수신된 안전변수 자료중 원자로정지 등과 같은 중요한 정보가 있는 경우에는 해당정보를 처리하는 별도의 과정을 거친다.

데이터베이스에 저장된 안전정보는 실시간 값을 확인하고자 하는 경우 필수안전기능별로 구성한 그림 화면에 표시하게 되므로 일목요연하게 발전소 운전상태를 확인할 수 있다. 또한 각 안전정보는 시간별 변화하는 경향을 그림으로 볼 수 있을 뿐만 아니라 데이터베이스에 저장된 과거 시간 값을 검색하여 그림으로 확인할 수 있다.

데이터베이스에 저장된 안전정보는 사고원인, 사고정도 및 사고 진행 분석에 활용되고, 방사능 방출량과 방출경로의 평가에 이용되어 방사능 방재대책 활동에 필요한 기본 자료를 제공한다.

본 발명의 방사능방재 기상정보 수집망(REMDAS)(200)은 1979년 TMI-2 원전사 고 후, 원자력발전소의 비상대응 및 대책의 준비와 평가를 위하여 기상정보의 중요성에 대한 의견이 제시되었고, 고전적인 기상관측 및 평가방법으로는 실제 사고가 발생되는 경우 효과적으로 대처할 수 없음이 판명되었다. 따라서 가능한 실제의 현장조건을 최대한 반영하기 위한 지상관측, 수치예보, 장단기예보자료 등 다양한 기상정보가 필요하게 되었고, CARE에서는 지상관측자료를 단거리 대기확산평가에 활용하는 체제를 갖추었으며, 추후 광역을 평가할 수도 있다.

지상관측자료는 기상청에서 전국에 위도 10', 경도 12' (사방18.5km) 간격으로 전국 500여 개소에 설치한 자동기상관측망(AWS) 중 고리, 월성, 영광, 울진 및 대전지역 등 원자력시설 주변 40km 이내 지역에 위치한 자동기상관측소와 고리원전부지의 기상관측소에서 관측되는 기상관측자료를 실시간으로 수집하고 처리할 수 있는 방사능방재기상정보수집망 REMDAS(Radiological Emergency Meteorological Data Acquisition System) 체제를 구성하였고, 수집된 기상정보를 데이터베이스에 저장 처리 및 관리하는 프로그램의 개발과 그래픽화면으로 처리하는 프로그램을 개발하였다.

기상청의 고속 LAN망으로 수집되는 전국의 자동기상관측자료는 기상청 정보관리 시스템을 통하여 처리되게 되며, 도2와 같이 AWS 관측지점 55개소와 인근의 기상관서 14소를 포함하여 총 69소를 방사능방재용 AWS 관측수집망으로 구성하였다. 또한 AWS 관측자료 외에도 기상관서의 고층 관측자료 및 예보자료도 기상청 LAN망을 통하여 전국기상자료를 실시간으로 활용할 수 있게 되었으며, 기상정보관리시스템에 수집된 기상자료는 고속통신망을 통하여 CARE 로 직접 전송하여 실질적 인 방재기상분석이 가능하도록 하였다.

기상관측자료는 평상시와 비상시로 나누어 관리되게 되며, 평상시에는 관측된 수집시각, 지점번호, 풍향, 풍속, 기온, 일사량, 강수량, 대기안정도 및 고층기상자료를 1시간 또는 3시간단위 자료를 기상자료 수집체계에 따라 AWS자료 및 기상관서 관측자료, 예보자료 등을 네트워크를 통하여 한국원자력안전기술원의 CARE 시스템으로 전송하게 되고, 방사선 비상사고가 발생되었을 경우 CARE 시스템으로부터 비상모드에 해당하는 신호를 받게 되면 REMDAS는 10분 간격으로 자료를 수집하여 전송하게 된다.

원자력발전소에서는 발전소 부지의 기상조건을 조사하기 위하여 지상 58m 높이의 기상탑이 원전 부지 내에 설치되어 있으며 풍향, 풍속, 대기안정도, 기온, 습도, 강수량 등을 관측하고 있다. 풍향, 풍속계는 기상탑상 10m 및 58m 고도에 기상탑 자체의 영향을 방지하기 위하여 부지의 주 풍향에 직각이 되는 방향으로 설치되어 있고, 이들 정보는 매 5초마다 수집되는 순간 값을 매 5분마다 평균 처리하여 저장하도록 하고 있다. 원자력발전소 기상관측소에서 수집된 기상자료는 내부 네트워크로 운전지원시스템에 보내주고 있으며, 원전안전정보망을 통하여 CARE시스템으로 전송한다. 기상청의 기상관측자료 및 고리발전소의 기상자료는 비상시와 평상시로 구분하여 CARE 시스템의 실시간정보 데이터베이스에 저장되고, 저장된 기상정보는 검색과 자료인출을 할 수 있으며, 운영모드별로 구분하여 처리되게 된다.

비상시의 경우 매 10분 간격으로 REMDAS와 발전소에서 수신되는 기상정보를 비상시 기상정보 화일로 관리하며, 이러한 비상시 자료처리는 비상시 모드가 해제 될 때까지 반복되게 되고 기상정보는 방사선 영향평가를 위한 모듈에서 3차원 지형조건을 고려한 바람장 구성과 대기확산 정도를 계산하는데 이용되게 된다. 평상시는 1시간 또는 3시간 단위 간격으로 REMDAS에서 수신되는 기상정보와 원전부지 기상자료를 실시간 데이터베이스로 저장하고, 평상시 기상정보 화일로 관리하며, 장기간 기상자료 통계 처리에 활용되게 된다.

방사선원항평가시스템(STES)(400)은 일반적으로 방사성물질의 확산은 짧은 시간 내에 계산하는 것이 요구되는 국지규모(10 km), 표준 기상예측모델로는 해석할 수 없는 지형효과가 중요한 지역규모(100 km) 그리고 표준 기상예측모델로부터 유도되는 궤적에 따라 이동하는 광역규모(1000 km)로 나누어지며, 확산영역에 따라 적합한 계산모델을 선별하여 계산에 활용하게 된다.

미국은 전 세계의 핵전쟁 발생에 대비하여 일찍부터 개발에 착수하였으며, 1972년에 Lawrence Livermore National Laboratory 에서 개발에 착수하여 1975년에 완료된 ARAC(Atmospheric Release Advisory Capability) 시스템이 세계 최초로 개발된 비상대응시스템이라 할 수 있으며, 일본의 SPEEDI 시스템, 독일의 PARK, 유럽연합의 RODOS 시스템 그리고 프랑스의 CONRAD 및 ECRAN 등이 있다.

미국의 ARAC 시스템은 국지 및 지역 규모의 확산을 계산하기 위하여 ADPIC/MATHEW 모델을 사용하고, 수백km 이상의 광역에는 PATRIC 모델을 사용하는 등 다양한 모델을 동시에 이용할 수 있는 체제를 갖추고 있다. ADPIC 에 적용된 모델은 3차원 질량보존법칙을 사용하고, 공기중 방사능농도는 입자확산을 가정한 random walk 모델을 Monte Carlo 방법으로 계산하여 피폭선량을 평가하게 된다.

이 모델은 1974년부터 1978년까지 Idaho와 South Carolina 지역에서 시행된 야외확산 실험결과와 계산결과를 비교하여 확산분포의 65%이내의 경우 2배, 80%이내의 경우 3배 이내로 만족스런 일치를 보여주었다.

일본은 TMI 사고 이후 미국 ARAC 시스템을 기본모델로 하고, 1980년부터 기상자료를 일본의 AMeDAS로부터 수집하여, 바람장 발생, 확산모델, 인체피폭모델을 개발하여 SPEEDI(System for Prediction of Environmental Emergency Dose Information)에 활용하고 있으며, 광역지역을 대상으로 한 WSPEEDI 도 개발하여 방재대책에 활용하고 있다.

이렇게 원자력 선진국의 경우 방사선영향평가시스템을 일찍부터 개발하여 24시간 운영상태를 유지하는 대형 시스템을 구축하여 운영하고 있다. 대형 시스템은 상세한 계산을 수행하는 데에는 장점이 있으나 최근 전산기술 발달로 점차 관리가 용이한 고성능 소형화된 시스템으로 전환되고 있다.

CARE 시스템에서는 방사선사고시 방사선영향평가에 필요한 발전소상태, 방사선원항, 기상자료 등의 정보들을 데이터베이스로 관리하며, 데이터베이스에 저장된 자료들을 자동으로 방사선피폭해석코드인 FADAS(Following Accident Dose Assessment System) 로 활용되도록 하고 있다.

방출되는 방사성물질로부터의 방사선피폭경로는 시설물이나 방출된 공기중 방사성물질로부터 직접피폭, 공기중 방사성물질의 호흡으로 인한 내부피폭, 지표면 침적에 의한 외부피폭, 피부나 피복의 오염으로 인한 피폭, 오염된 음식물이나 음료수섭취에 의한 내부피폭으로 구분될 수 있으며, 방출 초기단계에는 시설물로부터 직접피폭이나 공기 중으로 방출된 방사능운에 의한 외부피폭을 받게 되고, 지표면 침적이나 호흡에 의한 내부피폭 또는 의복의 오염으로 인한 피폭을 야기한다.

이후 장기단계에서는 오염물질이 공기 중에 재분산되어 호흡에 의한 내부피폭을 유발하거나 오염된 음료수, 음식물, 농산물의 섭취로 인한 내부피폭과 지표면 침적에 의한 피폭이 유발되게 된다.

방사선영향평가시스템(FADAS)(500)을 살펴보면, 피폭경로에 따른 방사선영향 계산은 실시간피폭선량계산시스템인 FADAS 코드를 활용하며, 데이터베이스에 저장된 방사선원과 기상자료를 이용하여 각 지점에서의 외부피폭선량, 내부피폭선량을 평가하게 되며, 계산결과는 대상지역 그리드에 대한 지점별 방사능농도와 피폭선량 값을 데이터베이스로 저장한다.

방사선 피폭선량을 평가하는 단계는 바람장 모델, 대기확산 모델, 피폭선량 평가모델 등의 계산모듈을 적용하게 되고, 평가결과를 쉽고 빠르게 이해할 수 있도록 지원하는 그래픽 모듈이 포함되게 된다.

FADAS에 사용되는 정보들로는 원자력시설이 정상상태인 경우의 풍향, 풍속 등 주변 기상상태, 사고시의 순간, 누적, 예측치로 구분된 전신과 갑상선 피폭선량, 그리고 비상대응 결정을 돕기 위한 부지 주변의 도로망, 학교, 병원 등의 사회·환경 자료 등이 있다. FADAS의 평가모듈의 구성 및 각 모듈에 필요로 되는 입력자료 등의 계산 흐름도를 도3에 나타냈다.

바람장 계산은 지형이 복잡한 곳에서의 바람장은 해당지역의 지형 및 기상조 건에 따라 다양하게 변화하며, 바람장 형성성태에 따라 농도분포가 변화되게 된다. 지점별로 수집된 기상자료는 각 측정지점에서 수직방향으로 내·외삽 한 후에 다시 수평방향으로 내·외삽 하여 바람장의 초기값을 전 격자에 걸쳐서 구해내게 된다. 이때, 각 측정지점의 위치는 미리 입력된 그리드 좌표에 기준하여 초기 바람장을 계산하게 되며, 각 격자지점에 대한 바람장은 질량보존법칙을 만족시키는 바람장을 수치해석적인 방법으로 구하게 되는데 이것은 지형의 영향을 고려한 최종적인 바람장으로 데이터베이스에 저장된다.

측정된 기상자료를 토대로 주어진 측정지점에서

방향으로는 높이에 따른 풍속의 구배가 로그 profile을 가진다고 가정하여 다음 식으로 계산한다.

여기서,

는 마찰속도,

는 von Karman constant,

는 표면조도이다. 대상지역의 3차원 격자에서 풍향ㅇ풍속(wind vector)을 각 높이마다

평면에서 내삽법을 사용하여 격자값을 계산한다.

다음으로 내·외삽 방식으로 구한 풍속장은 연속방정식을 만족시키도록 보정하게 되는데, 풍속장의 초기값이 아래의 연속방정식을 만족시킬 때 주변의 지형효과와 기상상태를 제대로 반영할 수 있게 된다.

변분법을 사용하여 아래의 함수

가 최소값을 갖도록 하면 연속방정식을 만족하는 풍속장을 얻을 수 있다.

여기에서,

는 수직, 수평성분 보정치의 상대적 크기를 규정하는 가중계수이다.

는 Lagrange 미정계수로 보정성분을 고려한 속도 potential이며 아래의 Poisson 방정식을 사용하여 계산한다.

구해진

를 아래의 Euler-Lagrange 식에 대입하여 최종적으로 질량보존법칙을 유지하는 바람장을 구하게 된다.

여기서, 아래 첨자

과

는 각 각 보정된 풍속과 원래의 풍속을 의미하며, 모든 3차원 격자점의 바람장이 계산되어 대기확산 모델에서 농도분포 결정에 이용된다. 모든 3차원 격자에서 계산된 바람장은 대기확산 모델로 입력되어 농도분포 결정에 이용된다.

농도분포 결정은 FADAS에서는 random walk 방법을 이용하여 방사성물질의 대기중 농도분포를 계산하며, random walk 방법에서는 농도구배에 관계없이 각 입자들이 독립적으로 확산되므로 계산 시간간격마다 농도를 구할 필요가 없다. 따라서 컴퓨터의 기억용량과 계산시간을 줄일 수 있고, 계산과정이 간단하다.

3차원 공간에서 입자는 평균풍에 의한 이류(advection)와 난류에 의한 확 산(diffusion)으로 주어진 시간간격 동안에 초기위치에서 다음 위치로 이동하게 되므로 공간에서의 변위는 이류와 난류에 의한 변위의 합으로써 표시된다.

따라서 변위는 속도와 연관이 있으며, 좌표축에 대한 속도성분은 확산도

를 계산하여 3차원 공간에 대한 입자의 변위를 구할 수 있다.

여기서

는 각 방향에 대한 등가난수(uniform random number)로 -0.5 에서 0.5 사이의 값을 갖는다.

는 아래의 식들로 계산된다.

확산도는 일반적으로 이론적인 값보다는 실측자료에 근거한 경험식들이 많이 사용되고 있고, 대기안정도 등급에 따라 다음과 같이 정의된다.

여기서

는 방사능운의 표준편차이다. 이는 풍하거리와 대기안정도 등급의 함수로 주어지며, 실험을 통하여 구하게 되고, 확산도에 의한 오차를 줄이기 위해서는 야외확산 실증실험을 통해 얻어진 변수를 사용하게 된다.

대기중에 확산된 방사성 물질의 농도는 각 격자공간에 포함된 입자의 질량으로 결정되게 되며, 본 모델에서는 매 시간간격마다 입자의 확산범위가 결정하고 이 범위 내에 입자가 균등한 확률로 존재한다고 가정하여 농도계산에 이를 이용하였다. 또한 각 시간간격에서 농도분포를 계산할 때에는 입자의 난류에 의한 확산과정을 계산하기 전에 농도분포를 계산하도록 프로그램을 구성하여 중복된 확산계산을 피하였다.

방사선피폭선량 계산은 대기 중에 분포하는 방사성물질과 지표면에 침적된 방사성물질로터 외부피폭을 정확히 평가하기 위해서는 복잡한 방사성물질의 공기중 및 지표면에서의 분포를 고려해야한다.

공기중 방사성물질에 의한 외부감마선피폭을 살펴보면, 감마선에 의한 방사선피폭은 방사성물질을 포함한 방사능운의 크기와 농도가 수시로 변화하고 공기 중에서 감마선의 평균자유행정(mean free path)이 매우 길기 때문에 계산과정이 복잡해진다. 따라서 감마선 피폭선량 계산에 점 선원(point source)으로부터의 감마 선량률을 계산하는 식이 이용되게 된다. 지표면 위의 어떤 피폭지점에서 거리

만큼 떨어진 곳에서의 농도

인 점 선원으로부터 주어지는 외부피폭 선량률

은 아래의 식으로 나타낼 수 있다.

여기서,

: 공기 중에서의 에너지 흡수계수

: 공기 중에서의 총 감쇄계수

: 감마선의 평균에너지

그러나 이렇게 계산하는 경우 적분과정이 복잡할 뿐 아니라 3차원 공간내의 모든 격자에 적용할 경우 계산시간이 상당히 소요되므로, 사고결과를 실시간 평가에 적용하기에는 적합하지 않다. 따라서 실시간 사고해석 시스템에서는 계산시간을 줄일 수 있는 방법으로 육면체의 격자를 같은 부피를 가진 구 (sphere)로 가정하여 적분 계산을 단순화시키는 방식을 채택하였다.

단위 부피소

는 다음 식으로 정의할 수 있다.

이식에 3차원 적분을 수행하면 아래의 식이 얻어진다.

여기서,

이 식에서 변수

과

는 도4 에서 보는 바와 같이 다음과 같은 식들로 표현된다.

3차원 적분식에서 변수

에 대한 적분을 수행한 결과는 다음과 같다.

여기서,

가 된다.

지표 침적 방사성물질에 의한 외부감마피폭을 살펴보면, 대기 중에서 이동하는 방사성물질은 건·습식 침적, 강우 등의 과정을 통해 지표면에 침적되고 침적된 방사성물질은 오염원이 된다. 지표에 침적된 방사성물질은 방사능운이 해당 지역상공을 통과하고 난 이후에도 소멸되지 않고 계속 남아 오랜 기간동안 주변 주민에게 방사선 피폭을 미치게 된다. 지표에 침적된 방사성물질에 의한 외부 감마피폭선량은 아래의 식으로 계산된다.

여기서

이며,

는 지표면에서 피폭지점까지의 최단 거리를 나타낸다. 위 식에서 분모의

항은 지표에서 산란되는 방사선의 손실을 고려하기 위해 사용되었다.

도5에서와 같이 정사각형을 등 면적 (equivalent area)의 원판으로 취급하면 이 식을 이중 적분하여 위 식은 아래와 같이 된다.

여기서

이고,

는 적분인자

의 최대값이다.

외부피폭 계산에는 모든 방사성 핵종들이 고려되어야 하지만, 모든 핵종에 대하여 적분식을 적용하게 되면 계산시간이 많이 소요되게 된다. 따라서 FADAS에서는 각 핵종의 종류별 평균 감마에너지에 대한 선량 데이타 라이브러리를 작성하여 계산시간을 단축시킬 수 있도록 하였고, 도6에 핵종별 평균 감마선에너지를 나타내었다.

내부피폭을 살펴보면, 원자력시설의 사고로 대기로 방출된 방사성물질은 호흡과 음식물 섭취로 인체에 유입되어 내부피폭을 일으키며, FADAS에서는 사고 후 단기간에 걸쳐 일어나는 방사선피폭을 다루므로 호흡에 의한 내부피폭만을 평가하도록 하였다. 음식물섭취에 의한 내부피폭은 방사성물질의 침적시점과 침적후 시간에 따른 장기간 영향을 해석하는 경우에 사용하므로 평가대상에서 제외하였다.

호흡에 의한 내부피폭평가는 방사능운에 의한 외부피폭과 마찬가지로 단기간 구강흡입으로 유입되는 방사성물질에 의하여 인체 내부장기가 피폭되는 경로이다. 지표에서 방사성물질의 농도가 결정되면 호흡에 의한 방사성물질의 체내유입에 따른 피폭선량은 아래 식으로부터 계산된다.

여기서,

: 호흡에 의한 내부피폭선량 [Sv]

: 피폭자의 거주위치에 따른 차폐계수

: 호흡에 의한 선량환산인자 [Sv/Ci]

: 호흡률 [=3.33 x 10-4 m3/sec]

: 해당 위치에서의 거주시간 [sec]

: 지표에서의 핵종농도 [Ci/m2]

: 핵종

호흡에 의한 내부피폭은 방사성물질이 인체에 흡입된 후 일생동안 인체에 영향을 주게 되므로 피폭선량은 예탁선량당량으로 표현된다. 방사성요오드의 흡입에 따른 갑상선 피폭선량은 호흡에 의한 피폭에 영향을 미치는 가장 중요한 핵종이며 고려된 핵종의 성인에 대한 선량환산인자를 도7에 나타냈다.

피폭선량평가에 중요한 요인으로 방사성물질의 방출과 관련된 시간이 있으며, 발전소에서 사고가 발생하여 원자로가 정지되고 방출될 때까지의 경과시간, 방사능운 도달시간과 대응조치에 소요되는 시간 등을 함께 고려하여야 한다. 도8 에 는 사고발생 이후 실제 주방출이 일어나는 시간을 개략적으로 나타낸 것으로 빠른 경우 30분에서 수일정도 까지 지연되는 경우도 있다. 따라서 사고시 경보발생 가능한 시간은 사고형태에 따라 다양하게 됨을 알 수 있다.

환경방사선감시망 (IERNet)(300)은 우리나라 전 국토에 대한 환경방사능감시는 민방위계획에 따라 안전기술원이 중앙방사능측정소가 되고 각 광역시/도별로 12개 지방방사능측정소를 설치하여 해당지역에 대한 환경방사능감시 및 측정업무를 수행하도록 하고 있다.

안전기술원에서는 평상시에도 주기적으로 환경 중에 존재하는 자연방사능을 조사하고 있을 뿐만 아니라 환경에서의 공간감마선량율도 함께 감시하고 있는데 이는 공간감마선량율이 그 지역 환경에서의 방사선장변화를 나타내는 대표적인 수단이며, 이를 감시하여 환경에서의 환경방사능변화 정도를 신속하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라 비정상적으로 방사선 증가현상이 발견되는지를 여부를 감시하여, 만일 이상현상이 탐지되면 조기에 경보하는 자동감시체제를 구축하는데 이용되게 된다. 국가의 환경방사능감시활동을 강화하는 방안의 하나로서 공간감마선량율을 원격 감시하는 네트워크인 국가 환경방사선 자동감시망(IERNet)가 안전기술원에서 개발되어 1997년 7월부터 운영 중에 있다.

CARE에서는 국가환경방사선자동감시망에서 감시되는 전국의 12개 지방측정소, 26개소의 무인측정소(4개 지역 원전주변지역 무인측정소 및 육군측정소 포함)의 환경방사선준위를 중앙측정소의 IERNet 본부와 데이터전용 통신망으로 연결하 고, 수집된 환경방사능감시 자료를 방재대책에 직접 활용하도록 하였다.

전국의 환경방사능측정소에서 수집되는 정보는 IERNet의 워크스테이션에 저장되게 되고, 내부의 검증 및 결과처리과정을 거치며, 처리된 자료는 안전기술원내부 LAN을 통하여 방재대책요원이 데이터베이스에 저장된 정보를 확인할 수 있도록 하였다. 이러한 환경방사능감시자료 활용체제는 내부방재요원뿐만 아니라 외부에도 감시결과를 공개할 수 있도록 하고 있다.

환경방사능감시기로부터 수집되는 정보는 감시기의 기기 상태, 전원 상태, 감시 결과, 평균 처리 시간 및 단위 등에 관한 자료들이며, 감시결과자료는 수집시각의 실시간감시자료, 15분간 평균한 감시자료 또는 매시간 단위로 평균하여 감시기 내부 메모리에 저장되어 있는 정보를 수집할 수 있다.

환경방사선감시결과는 인터넷 통신망을 통하여 중앙정부, 지방자치단체, 방재 유관기관 및 일반국민들이 활용할 수 있도록 매시간 평균치를 실시간으로 제공해 주는 홈페이지를 운영하고 있다. 홈페이지에서는 실시간 값뿐만 아니라 지역별 비교와 함께 기간별 변화를 함께 확인할 수 있도록 하고 있어 방재대책에 이용할 수 있게 된다.

방재대응 기술지원을 살펴보면, CARE 시스템은 외부에서 수집되는 정보와 내부에서 생산되고 관리되는 방재대책관련 정보들이 매우 많아 종합적인 정보관리를 하지 않으면 사고 시에 적절하게 대처할 수 없게 된다. 이들 정보는 대부분 데이터베이스로 관리하게 되는데 정보의 성격과 내용에 따라서 3가지로 구분하였다.

첫째는 원전안전정보, 기상정보 및 환경방사선감시정보등과 같이 시간경과에 따라 항상 변화하는 실시간정보를 다루는 실시간정보

두 번째는 방재대책을 수립하는데 기본이 되는 정보들로서 원전주변지역에 대한 인구, 행정구역, 도로, 하천, 시설, 학교, 지형 등과 같은 사회·환경정보

셋째로는 방재대응조치와 관련된 정보로서 비상계획구역, 집결지, 대피소, 수용소, 교통정보, 대피이동경로, 교통통제지점, 비상대응시설 및 장비내용 등과 같이 방재대응조치에 직접 필요한 정보를 다루는 방재조치정보가 있으며, 방재대응에 긴요한 사고분석과 평가 및 대응조치등도 함께 관리하게 된다.

방사선사고로 위하여 실시되는 주민보호조치, 사고관리, 기술지원 및 방재대응조치 등은 사고상황에 따라 다소 차이는 있지만 다양한 내용과 조치사항들이 필요하게 되고, 일시에 집중되는 대량의 방재대응정보를 처리하기 위해서는 특별한 주의와 사전에 잘 준비되고 훈련된 방재대책이 요구된다.

이렇게 비상시에 긴급하게 요구되거나 방재대응에 필요한 방재정보들로는 비상계획구역의 설정, 사고상황의 분석 및 평가, 방사선원항, 방사선영향 평가 및 예측, 집결지, 대피소, 수용소, 교통정보, 대피이동경로, 교통통제지점, 비상대응시설 및 장비내용 등과 같이 방재대응조치를 취하는데 직간접적으로 요구되는 정보들이다.

이들 정보는 방재조치 데이터베이스로 구분되어 관리되고, 방재대책 담당자들이 공동 활용할 수 있고, 종합적인 정보관리를 할 수 있도록 데이터베이스화하여 관리하도록 하였다.

이러한 방재대응조치와 관련된 정보들은 주기적인 검토와 보완을 통하여 항상 최신정보들이 포함하여 지방자치단체와 협의하여야 하고, 효과적으로 활용될 수 있도록 하여야 할 것이다.

원자력발전소에서 발생되는 사고는 다양하므로 사고유형에 대한 정보와 자료를 취합하여 데이터베이스로 관리되어 있는 경우 미리 검토된 사고유형에 해당되는 경우 상황판단을 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 유사한 사고사례를 참조할 수 있게 되어 방재대책을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

방사성물질이 방출되는 사고는 핵연료상태에 따른 현상별로 핵연료봉 일부 손상사고, 심각한 핵연료봉 손상사고, 핵연료용융사고로 구분된다. 또한 방사성물질의 유출을 억제하는 외형적 방벽기능에 따라 원자로심의 핵연료피복재사고, 일차냉각재계통 누설 및 상실사고, 격납용기 기능상실사고로 구분한다.

CARE 시스템에서는 발전소운전상황을 실시간으로 파악하는 원전안전정보표시모듈(SIDS : Safety Information Display System)과 사고분석을 위한 모듈을 각 각 구성하고 있으며, 원전안전정보표시모듈은 사고시 원자력발전소의 실시간 운전정보를 필수안전변수 그룹별로 표시되도록 하여 원자로 이상시 발생원인을 추적하고, 비상발령에 관한 사항들이 발령조건에 합당하게 조치되었는지를 확인하는 조치들이 수행되게 된다.

원자로의 안전을 평가하기 위한 필수안전변수그룹으로는

- 원자로 미임계상태 확인

- 원자로심 냉각상태 확인

- 원자로심 열제거 능력 확인

- 원자로냉각재 재고량확보

- 원자로냉각재계통 건전성확인

- 격납용기 건전성확인

- 방사성물질 방출량의 7가지로 구성하고, 원자로심의 안전성, 핵연료피복재의 건전성, 원자로냉각재 경계유지, 격납건물 건전성 유지와 방사성물질 이 방출되고 있는 지를 확인할 수 있게 된다.

사고로 발전소외부로 방출되는 방사성물질의 량을 나타내는 방사선원항은 원자로심의 손상여부와 방출경로로부터 추정할 수 있으며, 노심손상정도의 평가는 노심 수면노출 시간, 격납용기 방사능감시기 결과치, 격납용기 수소농도 값 및 원자로냉각재 방사능농도로부터 알 수 있게 된다. 이를 위하여 방사선원항평가시스템(STES)을 개발하여 운영하고 있다.

STES 시스템에서는 방사선원항을 평가하기 위하여 원자로심의 손상여부와 방출경로를 평가하는데 이용되는 정보와 자료들을 데이터베이스로 관리하고, 데이터베이스를 처리하여 방사선원항을 추정하도록 함으로서 사고상황을 분석하면서 함께 계산될 수 있도록 하였다.

원자력사고로 인근에 거주하는 주민의 방사선피폭을 합리적으로 달성 가능한 한 낮게 유지하기 위하여 방사능방재대책본부의 의사결정권자가 취하여야할 가능한 조치들은 여러 가지 요인들을 함께 고려하여야 하며, 대응조치들이 사전에 검토되고 준비되어 있어야 한다. 따라서 이들에 대한 자료들을 CARE 시스템에서는 사고관리와 자체에서 생산되는 내부정보, 방재대응조치 및 절차들을 종합화하여 데이터베이스로 관리되도록 하여 일관성 있는 조치를 취할수 있도록 하였으며, 이들 정보를 관리하고 전산화 처리하는 것이 방재대책 정보처리시스템의 성능을 좌우하는 핵심적인 사항이 된다. 이를 위하여 2003년 고리원전합동훈련을 실시하면서 방재대응정보를 교환하고 공유하는 비상대응정보교환시스템(ERIX: Emergency Response Information eXchange system)(800)을 개발하여 설치하였으며, 방재훈련을 통하여 지속적인 보완 발전을 도모할 예정이다.

방사선비상사태가 발생되면 취해지는 주민보호조치들은 발전소상황과 그 영향에 따라 단기 및 장기적으로 나누어 실시되는 대응조치들로는

- 옥내 대피

- 방사선의약품 투여

- 출입통제

- 교통통제

- 주민소개

- 개인방호 방법적용

- 인제제염

- 의료조치

- 식품 및 음료수공급

- 저장 사료 사용

- 오염지역 제염 등의 방안을 중요 대응조치의 대상으로 고려될 수 있고, 아래 표 2 에 단계별 대응조치들이 제시되어 있으며, 대응조치를 취하는데 수반되는 불필요한 위험요소의 발생가능성도 고려하여야 한다.

사고초기단계는 사고로 방사성물질이 방출되기 시작하면서부터 몇 시간 이내에 이루어져야 하는 조치들로 주로 방사능운에 의한 외부피폭과 호흡에 의한 피폭위험성이다.

중간단계는 초기단계 이후 하루부터 일주일정도이며 주로 지표면침적에 의한 외부피폭, 재분산 호흡에 의한 피폭, 오염 음식물섭취에 의한 내부피폭에 의한 위험이 존재한다.

한편, 장기단계에서는 초기단계이후 수주에서 수개월간에 걸쳐 오염음식물섭취와 환경오염으로 인한 피폭의 위험을 고려하게 된다. 방재대책기관이 시간단계별로 구분하여 대응조치를 취하기 위해서는 사고정도와 그로인한 영향을 평가하게 되며 사고초기, 중간단계, 상세평가, 후속보호조치 및 비상종료 등 단계별로 적합한 결정을 내려야 한다.

표 2 단계별 대응조치 적용

----------------------------------------------------------------

단 계

대응조치 ------------------------------------

초기단계 중간단계 장기단계

----------------------------------------------------------------

옥내 대피 ** * -

방사선의약품 투여 ** * -

출입통제 ** ** *

주민소개 ** ** -

개인방호 방법적용 * * -

인제제염 * * *

의료조치 * ** *

식품 및 음료수공급 다변화 * ** **

저장 사료 사용 ** ** **

오염지역 제염 - * **

----------------------------------------------------------------

** 적용 및 중요조치로 선택가능

* 적용가능

- 적용불가 또는 제한적으로 적용

실제 주민보호조치의 실행에 있어서는 방사선피폭경로, 시간별 사고단계와 적용 가능한 조치에 따라 다양한 대응방안들이 고려되어야 하며, 대응조치를 취하는 일반원칙은 사회적비용과 위험성이 방사선피폭으로부터 야기되는 위험에 비하여 충분히 낮은 정도라야 한다. 그러나 실제의 경우 방사선피폭과 비용을 함께 평가하기란 매우 어렵다.

따라서, 대응조치들에 대한 세부적인 내용과 절차에 관한 사항들을 데이터베이스로 관리하는 경우 효과적으로 비상사태에 대처할 수 있게 되며, CARE 에서는 행정자료, 인구 사회정보등과 같은 사회,환경 데이터베이스들과 함께 데이터베이스로 저장 관리하도록 하였으며, 필요시 항상 검색이 가능하도록 설계하였고, 이러한 자료들은 주기적으로 행정기관으로부터 수집되고 수정 보완되어야 효과적인 현황을 관리할 수 있게 된다.

사고관리 및 통제는 다양한 시스템을 효율적으로 관리하기 위해서는 CARE 시스템내의 운영상태를 알아야 할 필요가 있으며, 각 모듈별로 상태를 집약하고, 관리하는 것이 아주 중요한 요소가 된다. 사고 상황관리와 통제를 위하여 시스템상태를 감시하고, 사용자운영 환경을 설정할 수 있어야 하며, 각종 모듈들의 내용을 감시 할 수 있는 기능과 외부기관과의 정보교환을 관리하는 내용이 포함되어야 한다. 이 외에 시스템의 간략한 설명과 함께 필요한 부분을 사용자가 선택한 형식으로 저장하고 출력할 수 있는 기능도 필요하다.

기능별로 분산된 시스템상태를 함축된 상태로 관리하기 위하여 시스템의 상태를 2 가지로 나누어 관리한다. 이는 여러 지역에 분산된 정보수집 시스템 상태를 파악할 수 있는 기능과 입수된 자료를 처리하여 시스템 상태를 파악할 수 있는 기능을 부여하였다.

시스템 관리나 사용 중인 프로그램 관리를 위하여 유효한 환경조건을 유지하여야 할 필요가 있으며, 시스템내 기계적 성능 변경, 운영체제 변경, Network환경의 변경 등 기타 여러 가지 제약 요소들이 있으며, 보다 유연하게 대처하기 위해서는 운영에 필요한 각종 정보를 한곳에 집중 감시하도록 한다. 실시간으로 수집 처리되는 정보는 변화되는 현상을 즉시 활용하고 화면으로 출력할 수 있도록 하였으며 필요시 파일로 저장 보관한다.

비상이 발령되는 경우에는 여러 가지 행정적인 조치사항들을 이행하는데 많은 시간이 소요되며, 필요한 조치들을 신속하고 능동적으로 수행하기 위하여 전산화된 업무처리 등 조직적이고 체계적인 활동으로 사태를 수습하여야 한다.

이에 따라 CARE 시스템에서는 비상 발령시 기술지원본부에서 취하게 되는 여러 가지 행위들을 분류하여 행정관리 메뉴를 구성하여야 한다. 행정관리 메뉴에는 체계적인 방재 활동을 이행하기 위한 조직구성과 함께 이에 필요한 인원의 배치 및 관리를 용이하게 하도록 하였으며, 방재조직별 조원에 대한 소집. 근무 현황, 상황에 따라 요구되는 전문인력 현황, 외부기관에 대한 상세한 정보, 비상사고에 관련된 기관정보 등이 포함한다.

또한, 사고대응과정에서 조치되는 각종 상황보고, 사고처리, 처리결과, 각종 보고, 조치통보 등 여러 가지 행위가 요구되고, 다양하게 생성되는 정보를 효율적으로 관리하여야 할 필요가 있다. 이렇게 정리된 자료는 방재대책기관에 제공되고 또한 사고에 대한 중요한 자료로서 기록으로 남겨 사고 종료시 보고자료로 이용되거나 후속조치 마련에 활용할 수 있다.

방사선 사고로부터 주변국의 피해를 최소화하기 위한 일련의 조치를 취하여야 하며, IAEA와의 협약에 따라 방사선 비상사고가 발생된 국가에서는 사고 주변국 및 국제기구에 대한 조기통보 의무를 가지고 있으며, 한국도 1990년에 국회비준을 거쳐 협약에 가입하였다.

IAEA 조기통보창구는 과학기술부가 되고 한국원자력안전기술원은 조기통보 보조기관으로 지정되어 있어, 만일의 방사선비상시에는 사고발생 사실에 대한 조기통보문안을 작성하는 한편 외국의 사고발생시 접수된 조기통보 내용을 분석하고, 자료를 관리할 수 있는 수단이 요구된다.

IAEA에서는 방사선비상시 인접국이나 국제기관에서 알아야 할 기본적인 정보를 선정하였으며, 사고발생 즉시 정보를 제공하도록 권고하고 있다. 사고발생국가에서 조기통보시 메시지의 일반적 정보, 사고통보 일시, 실제 방사능 방출량 내용, 부지의 기상조건과 확산조건, 외부 환경방사능 감시결과, 외부 방사능방호조치, 사고내용 메시지, 내용의 중요도 표시 (대외비 등), 배부선 등에 관한 내용, 방재기관 정보 등과 같은 사항들이 포함된다.

방사선비상사고 발생시 사고상황을 신속하게 파악하고 필요한 주민보호조치를 원활하게 지원하기 위하여 중앙정부 및 지방자치단체에서 필요로 하는 기술지원 을 효과적으로 수행하여야 한다.

상기와 같은 본 발명은 실시간으로 발전소상태, 원자로 안전여부, 방사능방출량, 기상, 환경방사능감시결과, 방사선영향평가결과 및 방재대책관련 주민보호조치에 관하여 요약된 내용을 제공하고 과학기술처 및 시·도·군 지방자치단체 등의 방재관련기관에서 WEB을 통하여 시시각각 변화하는 사고상황을 확인할 수 있도록 하였으며,

CARE 시스템에서는 이러한 정보와 자료들을 데이터베이스로 관리하며, 시스템 이용자들이 사고상황과 보호조치들에 대한 이해가 용이하도록 그래픽으로 표시한다. 이렇게 시스템 설계를 하는 경우 개발된 응용프로그램의 설치와 관리가 용이하며, 필요시 시스템개선과 확장이 편리하고,

CARE 시스템과 방재관련기관과의 통신망구성은 일반 데이터통신망이나 전산 네트웍 망을 이용하며 CARE 로부터 전송되는 원전안전정보, 기상정보, 환경방사능정보, 방사선영향평가결과 및 방재대응정보 등을 확인할 수 있으며,

발전소상태를 나타내는 필수안전변수군의 상태는 정상/주의/경보/위험여부를 표시하게 되고, 방사능방출여부를 나타내는 방사능방벽상태는 정상/손상/상실 순으로 표시하여 원자로심과 방사능방출상태를 쉽게 알 수 있고,

기상상태, 방사성물질 방출량, 환경방사능감시결과 및 방사선영향평가결과에 대한 정보도 함께 화면으로 구성하였으며, 종합적인 평가의견을 작성하여 이해를 도모하고, 소개대상지역, 집결지 및 대피소와 대피경로 및 비상계획구역 등과 같은 비상대응조치 수행내용을 지리정보(GIS)를 바탕으로 이용한 지도로 표시하여 주민대피와 소개 현황파악이 용이한 장점이 있는 것이다.

Claims

방사능방재대책 기술지원 전산 시스템에 있어서,

안전정보망 모듈에서 수집한 정보를 활용하여 사고시 원인분석 등의 원전안전상태 등을 진단하고 발전소 외부로 방출되는 방사성물질의 양을 평가하는 방사선원항평가시스템(STES)(400)과, 피폭 현황 및 방사능농도 분포, 주민의 방사선피폭선량을 계산하고 피해예상지역을 예측을 위한 실시간 피폭현황을 해석하는 방사선영향평가시스템(FADAS)(500)과, 인구, 도로, 지리, 사회·환경지리 정보의 데이터베이스 구축으로 FADAS 확산결과의 수치정보를 지도에서 그래픽 구현 및 사고시 주민피해 예측 및 대피로 제공하는 지리정보시스템(GIS)(600)과, 원전 이상변동 또는 사고시 방재요원에게 조기통보를 위한 사고상황 전파 및 메시지 송출 관리하는 전산시스템인 자동정보인지시스템(AINS)(700)으로 구성된 중앙처리본부와;

가동 중인 원자력시설의 전호기에 대한 사고정보의 수집과 운전상태를 매 10~20초 간격으로 실시간으로 감시하여 중앙처리본부에 송신하는 안전정보망 (SIDS)(100)과;

기상청으로부터 4개 원전 부지 주변 기상자료(AWS)를 매 10분 간격으로 실시간 수집하여 원전부지 주변의 실시간 바람장을 상시 조사하여 상기 중앙처리본부에 송신하는 자동기상정보망 (REMDAS)(200)과;

전국 37개소 환경방사선 감시기를 네트워크로 연결하여 환경방사선 측정 자료를 매 15분 간격으로 실시간 수집하여 상기 중앙처리본부에 송신하는 환경방사선 감시망 (IERNet)(300)과;

상기 중앙처리본부에서 처리된 신호를 중앙정보 및 지방자치단체에 전송하는 비상대응정보교환시스템(ERIX)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 안전정보망 (SIDS)(100)은 원자로미임계, 원자로심냉각기능, 일차냉각재계통 건전성, 일차냉각재 재고량, 이차냉각기능, 격납용기건전성 및 방사능방출관리로 구분하여 변수군 원전별로 약 200~400개 정도로 선정하고, 상기 발전소 운전원지원시스템에 저장된 안전정보를 추출하여 이를 실시간으로 안전기술원으로 송신하는 통신네트워크는 데이터 송수신 전용통신망이 구성되도록 하였으며, 전용통신망은 원전 부지내 2~3개 발전소와의 연결을 구성하기 위하여 통신속도 9,600bps인 전용선으로 구성되며, 매 10초 간격으로 자동으로 수집되게 되고, 아날로그 및 디지털 형태를 가진 안전변수 값들은 데이터의 신뢰도를 가지도록 데이터 검정과 에러복구 과정을 거치도록 하며, 내부통신망을 거쳐 다중전송장치인 8채널 multiplexer에서 부지내 4개 ~ 6개 호기와 공유하도록 하여 각 부지에서 전용선을 경유하여 전송된 안전정보를 CARE 본부에서 다시 원전별로 안전정보를 분리하는 과정을 거쳐 처리함을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 자동기상정보망 (REMDAS)(200)은

전국에 위도 10', 경도 12' (사방18.5km) 간격으로 전국 500여개소에 설치한 자동기상관측망(AWS) 중 고리, 월성, 영광, 울진 및 대전지역 등 원자력시설 주변 40km 이내 지역에 위치한 자동기상관측소와 고리원전 부지의 기상관측소에서 관측되는 기상관측자료를 실시간으로 수집하고 처리할 수 있는 방사능방재기상정보수집망 REMDAS(Radiological Emergency Meteorological Data Acquisition System) 체제로 구성되며,

고속 LAN망으로 수집되는 전국의 기상관측자료는 기상청 정보관리 시스템을 통하여 처리되게 되며, 전국 관측지점 55개소와 인근의 기상관서 14소를 포함하여 총 69소를 방사능방재용 AWS 관측수집망으로 구성되어 있고, AWS 관측자료 외에도 기상관서의 고층 관측자료 및 예보자료도 기상청 LAN망을 통하여 전국기상자료를 실시간으로 활용할 수 있으며,

상기 기상관측자료는 평상시와 비상시로 나누어 관리되게 되며, 평상시에는 관측된 수집시각, 지점번호, 풍향, 풍속, 기온, 일사량, 강수량, 대기안정도 및 고층기상자료를 1시간 또는 3시간단위 자료를 기상자료 수집체계에 따라 AWS자료 및 기상관서 관측자료, 예보자료를 네트워크를 통하여 한국원자력안전기술원의 CARE 시스템으로 전송하게 되고, 방사선 비상사고가 발생되었을 경우 CARE 시스템으로부터 비상모드에 해당하는 신호를 받게되면 REMDAS는 10분 간격으로 자료를 수집하여 전송하며,

원자력발전소에서는 발전소 부지의 기상조건을 조사하기 위하여 지상 58m 높이의 기상탑이 원전 부지 내에 설치되어 있으며 풍향, 풍속, 대기안정도, 기온, 습도, 강수량 등을 관측하고, 풍향, 풍속계는 기상탑상 10m 및 58m 고도에 기상탑 자 체의 영향을 방지하기 위하여 부지의 주풍향에 직각이 되는 방향으로 설치되어 있고, 이들 정보는 매 5초마다 수집되는 순간 값을 매 5분마다 평균 처리하여 저장하도록 하여, 원자력발전소 기상관측소에서 수집된 기상자료는 내부 네트워크로 운전원지원시스템에 보내주고 있으며, 원전안전정보망을 통하여 CARE시스템으로 전송하고,

비상시에는 매 10분 간격으로 REMDAS와 발전소에서 수신되는 기상정보를 비상시 기상정보 화일로 관리하며, 이러한 비상시 자료처리는 비상시 모드가 해제될 때까지 반복되게 되고 기상정보는 방사선영향 평가를 위한 모듈에서 3차원 지형조건을 고려한 바람장구성과 대기확산정도를 계산하는데 이용되며, 평상시는 1시간 또는 3시간단위 간격으로 REMDAS에서 수신되는 기상정보와 원전부지 기상자료를 실시간 데이터베이스로 저장하고, 평상시 기상정보 화일로 관리하며, 장기간 기상자료통계처리에 활용하고, 워크스테이션에 도달한 안전정보를 다시 에러확인과정을 거친 후 다시 각 원전별 색인기준에 따라 분리하여 관리하게 되며, 분리된 안전정보는 실시간정보를 저장하는 데이터베이스에 저장하여 순환주기 방식으로 데이터베이스에 저장되며, 순환주기는 8시간으로 24시간 전에 데이터베이스에 저장되어 있는 정보는 자동 삭제시켜 처리함을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 1에 있어서, 환경방사선감시망 (IERNet)(300)은 우리나라 전 국토에 대한 환경방사능감시는 민방위계획에 따라 안전기술원이 중앙방사능측정소가 되고 각 광역시/도별로 12개 지방방사능측정소를 설치하여 해당지역에 대한 환경방사능감시 및 측정업무를 수행하도록 하고 있다.

안전기술원에서는 평상시에도 주기적으로 환경 중에 존재하는 자연방사능을 조사하고 있을 전국의 12개 지방측정소, 25개소의 무인측정소(4개 지역 원전 주변지역 무인측정소 및 육군측정소 포함)의 환경방사선준위를 중앙측정소의 IERNet 본부와 데이터전용 통신망으로 연결하고, 전국의 환경방사능측정소에서 수집되는 정보는 IERNet 의 워크스테이션에 저장되게 되고, 내부의 검증 및 결과처리과정을 거치며,

수집되는 정보는 감시기의 기기 상태, 전원 상태, 감시 결과, 평균 처리 시간 및 단위 등에 관한 자료들이며, 감시결과자료는 수집시각의 실시간감시자료, 15분간 평균한 감시자료 또는 매시간 단위로 평균하여 감시기 내부 메모리에 저장되어 있는 정보를 수집하고,

환경방사선감시결과는 인터넷 통신망을 통하여 중앙정부, 지방자치단체, 방재 유관기관 및 일반국민들이 활용할 수 있도록 매시간 평균치를 실시간으로 제공하여 방재대책에 이용되도록 함을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 방사선원항평가시스템(STES)(400)은 방사선사고시 방사선영향평가에 필요한 발전소상태, 방사선원항, 기상자료 등의 정보들을 데이터베이스로 관리하며, 데이터베이스에 저장된 자료들을 자동으로 방사선피폭해석코드인 FADAS(Following Accident Dose Assessment System) 로 활용됨을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 방사선영향평가시스템(FADAS)(500)은 피폭경로에 따른 방사선영향 계산은 실시간피폭선량계산시스템인 FADAS 코드를 활용하며, 데이터베이스에 저장된 방사선원과 기상자료를 이용하여 각 지점에서의 외부피폭선량, 내부피폭선량을 평가하게 되며, 계산결과는 대상지역 그리드에 대한 지점별 방사능농도와 피폭선량값을 데이터베이스로 저장하며,

방사선 피폭선량을 평가하는 단계는 바람장 모델, 대기확산 모델, 피폭선량 평가모델 등의 계산모듈을 적용하여 처리함을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 방사선 피폭선량을 평가의 바람장 계산은 수집된 기상자료는 각 측정지점에서 수직방향으로 내·외삽한 후에 다시 수평방향으로 내·외삽하여 바람장의 초기값을 전 격자에 걸쳐서 구하며, 각 측정지점의 위치는 미리 입력된 그리드 좌표에 기준하여 초기 바람장을 계산하고, 각 격자지점에 대한 바람장은 질량보존법칙을 만족시키는 바람장을 수치해석적인 방법으로 구하게 되는데 이것은 지형의 영향을 고려한 최종적인 바람장으로 데이터베이스에 저장되며,

측정된 기상자료를 토대로 주어진 측정지점에서
방향으로는 높이에 따른 풍속의 구배가 로그 profile을 가진다고 가정하여 다음 식으로 계산한다.

여기서,
는 마찰속도,
는 von Karman constant,
는 표면조도이다. 대상지역의 3차원 격자에서 풍향ㅇ풍속(wind vector)을 각 높이마다
평면에서 내삽법을 사용하여 격자값을 계산,

상기와 같이, 내·외삽 방식으로 구한 풍속장은 연속방정식을 만족시키도록 보정하게 되는데, 풍속장의 초기값이 아래의 연속방정식을 만족시킬 때 주변의 지형효과와 기상상태를 제대로 반영할 수 있으며,.

변분법을 사용하여 아래의 함수
가 최소값을 갖도록 하면 연속방정식을 만족하는 풍속장을 얻을 수 있다.

여기에서,
는 수직, 수평성분 보정치의 상대적 크기를 규정하는 가중계수이다.
는 Lagrange 미정계수로 보정성분을 고려한 속도 potential이며 아래의 Poisson 방정식을 사용하여 계산한다.

구해진
를 아래의 Euler-Lagrange 식에 대입하여 최종적으로 질량보존법칙을 유지하는 바람장을 구하게 된다.

여기서, 아래 첨자
과
는 각 각 보정된 풍속과 원래의 풍속을 의미하며, 모든 3차원 격자점의 바람장이 계산되어 대기확산 모델에서 농도분포 결정에 이용된다. 모든 3차원 격자에서 계산된 바람장은 대기확산 모델로 입력되어 농도분포 결정에 이용됨을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 농도분포 결정은 FADAS에서는 random walk 방법을 이용하여 방사성물질의 대기중 농도분포를 계산하며, random walk 방법에서는 농도구배에 관계없이 각 입자들이 독립적으로 확산되므로 계산 시간간격마다 농도를 구할 필요가 없으며, 컴퓨터의 기억용량과 계산시간을 줄일 수 있고,

3차원 공간에서 입자는 평균풍에 의한 이류(advection)와 난류에 의한 확 산(diffusion)으로 주어진 시간간격 동안에 초기위치에서 다음 위치로 이동하게 되므로 공간에서의 변위는 이류와 난류에 의한 변위의 합으로써 표시되며, 변위는 속도와 연관이 있으며, 좌표축에 대한 속도성분은 확산도
를 계산하여 3차원 공간에 대한 입자의 변위를 구할 수 있다.

여기서
는 각 방향에 대한 등가난수(uniform random number)로 -0.5 에서 0.5 사이의 값을 갖는다.

는 아래의 식들로 계산된다.

확산도는 일반적으로 이론적인 값보다는 실측자료에 근거한 경험식들이 많이 사용되고 있고, 대기안정도 등급에 따라 다음과 같이 정의된다.

여기서
는 방사능운의 표준편차이다. 이는 풍하거리와 대기안정도 등급의 함수로 주어지며, 실험을 통하여 구하게 되고, 확산도에 의한 오차를 줄이기 위해서는 야외확산 실증실험을 통해 얻어진 변수를 사용하게 된다.

대기 중에 확산된 방사성 물질의 농도는 각 격자공간에 포함된 입자의 질량으로 결정되게 되며, 본 모델에서는 매 시간간격마다 입자의 확산범위가 결정하고 이 범위 내에 입자가 균등한 확률로 존재한다고 가정하여 농도계산에 이를 이용하였다. 또한 각 시간간격에서 농도분포를 계산할 때에는 입자의 난류에 의한 확산과정을 계산하기 전에 농도분포를 계산하도록 프로그램을 구성하여 중복된 확산계산을 피하였다.

이용됨을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 방사선피폭선량 계산은 대기중에 분포하는 방사성물질과 지표면에 침적된 방사성물질로터 외부피폭을 정확히 평가하기 위해서는 복 잡한 방사성물질의 공기중 및 지표면에서의 분포를 고려해야하며,

공기중 방사성물질에 의한 외부감마선피폭은, 감마선에 의한 방사선피폭은 방사성물질을 포함한 방사능운의 크기와 농도가 수시로 변화하고 공기중에서 감마선의 평균자유행정(mean free path)이 매우 길기 때문에 계산과정이 복잡해진다. 따라서 감마선 피폭선량 계산에 점 선원(point source)으로부터의 감마 선량률을 계산하는 식이 이용되게 된다. 지표면 위의 어떤 피폭지점에서 거리
만큼 떨어진 곳에서의 농도
인 점 선원으로부터 주어지는 외부피폭 선량률
은 아래의 식으로 나타낼 수 있다.

여기서,

: 공기중에서의 에너지 흡수계수

: 공기중에서의 총 감쇄계수

: 감마선의 평균에너지

실시간 사고해석 시스템에서는 계산시간을 줄일 수 있는 방법으로 육면체의 격자를 같은 부피를 가진 구 (sphere)로 가정하여 적분 계산을 단순화시키는 방식을 채택하였다.

단위 부피소
는 다음 식으로 정의할 수 있다.

이식에 3차원 적분을 수행하면 아래의 식이 얻어진다.

여기서,

이 식에서 변수
과
는 다음과 같은 식들로 표현된다.

3차원 적분식에서 변수
에 대한 적분을 수행한 결과는 다음과 같다.

여기서,

가 된다.

지표 침적 방사성물질에 의한 외부감마피폭은, 대기 중에서 이동하는 방사성물질은 건ㅇ습식 침적, 강우 등의 과정을 통해 지표면에 침적되고 침적된 방사성물질은 오염원이 된다. 지표에 침적된 방사성물질은 방사능운이 해당 지역상공을 통과하고 난 이후에도 소멸되지 않고 계속 남아 오랜 기간동안 주변 주민에게 방사선 피폭을 미치게 된다. 지표에 침적된 방사성물질에 의한 외부 감마피폭선량은 아래의 식으로 계산된다.

여기서
이며,
는 지표면에서 피폭지점까지의 최단 거리를 나타낸다. 위 식에서 분모의
항은 지표에서 산란되는 방사선의 손실을 고려하기 위해 사용되었다.

정사각형을 등 면적 (equivalent area)의 원판으로 취급하면 이 식을 이중 적분하여 위 식은 아래와 같이 된다.

여기서
이고,
는 적분인자
의 최대값이다.

외부피폭 계산에는 FADAS에서는 각 핵종의 종류별 평균 감마에너지에 대한 선량 데이타 라이브러리를 작성하여 계산시간을 단축시킬 수 있도록 하였고,

내부피폭은, 원자력시설의 사고로 대기로 방출된 방사성물질은 호흡과 음식물 섭취로 인체에 유입되어 내부피폭을 일으키며, FADAS에서는 사고후 단기간에 걸쳐 일어나는 방사선피폭을 다루므로 호흡에 의한 내부피폭만을 평가하였으며,

호흡에 의한 내부피폭평가는 방사능운에 의한 외부피폭과 마찬가지로 단기간 구강흡입으로 유입되는 방사성물질에 의하여 인체 내부장기가 피폭되는 경로이다.

지표에서 방사성물질의 농도가 결정되면 호흡에 의한 방사성물질의 체내유입에 따른 피폭선량은 아래 식으로부터 계산된다.

여기서,
: 호흡에 의한 내부피폭선량 [Sv]

: 피폭자의 거주위치에 따른 차폐계수

: 호흡에 의한 선량환산인자 [Sv/Ci]

: 호흡률 [=3.33 x 10-4 m3/sec]

: 해당 위치에서의 거주시간 [sec]

: 지표에서의 핵종농도 [Ci/m2]

: 핵종

임을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.
청구항 8에 있어서, 상기 호흡에 의한 내부피폭의 핵종의 성인에 대한 선량환산인자는 방사성물질이 인체에 흡입된 후 일생동안 인체에 영향을 주게 되므로 피폭선량은 예탁선량당량으로 표현되며, 방사성요오드의 흡입에 따른 갑상선 피폭선량은 호흡에 의한 피폭에 영향을 미치는 가장 중요한 핵종이며 고려된 핵종의 성인에 대한 선량환산인자는 다음과 같음을 특징으로 하는 방사능방재대책 기술지원 전산 시스템.

Radionuclides Dose conversion factor(mrem/pCi) ¹³⁰I 1.42 x 10^-4 ¹³¹I 1.49 x 10^-3 ¹³²I 1.43 x 10^-5 ¹³³I 2.69 x 10^-4 ¹³⁴I 3.73 x 10^-6 ¹³⁵I 5.60 x 10^-5