KR20150006545A

KR20150006545A - 원자력발전 모듈의 설치구조를 갖는 원자력추진 선박

Info

Publication number: KR20150006545A
Application number: KR20130080024A
Authority: KR
Inventors: 이수호; 배재류; 박준오; 박소희
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-01-19

Abstract

원자력추진 선박이 개시된다.
원자력추진 선박은 선체에 원자력발전 모듈이 장착되는 원자력추진 선박으로서, 상기 선체가 손상을 입어 침몰하는 경우에, 상기 선체로부터 상기 원자력발전 모듈이 분리되는 구성이다.
원자력추진 선박은 원자력추진 선박에 장착되는 원자력발전 모듈을 비상 사태 발생시 원자력추진 선박으로부터 분리되도록 하고, 용이하고 신속하게 회수함으로써, 방사능누출로 인한 인명 피해 방지 등의 안전조치를 취할 수 있다.

Description

원자력발전 모듈의 설치구조를 갖는 원자력추진 선박{Install structure of nuclear power plant modulation and nuclear propulsion ship having the install structure}

본 발명은 원자력발전 모듈의 설치구조를 갖는 원자력추진 선박에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 원자력추진 선박에 장착되는 원자력발전 모듈을 비상사태 발생시 침몰하는 원자력추진 선박으로부터 신속하게 분리되도록 하여 방사능누출 방지 등의 안전을 확보할 수 있는 원자력발전 모듈의 설치구조를 갖는 원자력추진 선박에 관한 것이다.

일반적으로 원자로에 의한 상업 발전은 1954년 구 소련의 Obninsk에서 최초로 도입된 이래 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 상업 발전을 위한 원자로는 경제성을 감안해서 출력이 1,000 MWe 이상의 대용량 원자로가 주류를 이루고 있고, 개발 및 기술개선도 대용량 원자로 중심으로 이루어져 왔다. 하지만 1980년대 중반 이후 미국을 비롯한 서방 세계의 원전 기피 현상으로 인해 대한민국을 비롯한 소수의 국가들을 제외하면 원자력 발전은 침체기에 들어갔다.

그러나, 화석 연료 가격의 폭등이나 기후변화협약의 까다로운 조건 때문에 원자력 에너지에 대한 관심이 다시 증대되고 있고, 특히 열병합 발전, 해수 담수화 열원 공급 및 지역 난방 등에 사용할 수 있는 소형 원자로의 개발 노력이 증가하고 있다.

대한민국의 한국원자력연구원은 소규모 전력 생산과 함께 해수 담수화를 위한 에너지 공급원으로서 에너지를 공급할 수 있으며 안전성이 획기적으로 개선된 스마트 원자로(SMART; System-integrated Modular Advanced Reactor)를 개발하였다. 한국원자력연구원에서 개발한 스마트 원자로는 330MWt급의 가압경수로로서 일체형으로 설계됨에 따라 단순화된 구성을 갖는다.

또한, 상대적으로 많은 냉각 수량으로 인해 원자로 이상 상태의 자체 흡수가 용이하여 원자로 고유의 안전성이 증대되는 장점을 갖는다. 그리고, 계통의 단순화 및 기기, 플랜트의 모듈화를 통하여 대량 생산이 가능하게 되었다.

원자력 추진 선박의 상용화 제약의 가장 큰 요소는 안전성 확보이지만, 종래에는 원자력 발전 모듈과 선체가 일체로 구성되어 있으므로, 선체 손상으로 인해 선체 침몰시, 원자력 발전 모듈과 선체가 함께 해저로 가라앉아 심해의 경우 원자력 발전 모듈을 회수할 수 없게 되거나 회수하더라도 시간이 많이 소요되어 안전성이 문제가 된다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 원자력추진 선박에 장착되는 원자력발전 모듈을 비상사태, 예를 들어 선체의 화재, 폭발, 침몰, 난파 등 발생시에 침몰하는 원자력추진 선박으로부터 신속하게 분리되도록 구성하여 방사능누출을 방지함으로써, 환경오염 및 인명피해 방지 등의 안전성을 확보할 수 있는, 원자력발전 모듈의 설치구조를 갖는 원자력추진 선박을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 원자력추진 선박은 선체에 원자력발전 모듈이 장착되는 원자력추진 선박에 있어서, 상기 선체가 손상을 입어 침몰하는 경우에, 상기 선체로부터 상기 원자력발전 모듈이 분리되는 구성이다.

상기 원자력발전 모듈은 수동 또는 자동방식 중에서 어느 하나의 방식으로 상기 선체로부터 분리되는 구성이다.

상기 선체와 상기 원자력발전 모듈의 결합부위에 설치되어 상기 선체의 침몰시에 상기 결합부위를 분리할 수 있는 세퍼레이터 시스템을 포함한다.

상기 세퍼레이터 시스템은 상기 선체의 침몰시 발생하는 수압의 변화를 감지하는 수압센서; 상기 결합부위를 폭발시켜 상기 선체와 상기 원자력발전 모듈을 분리할 수 있는 폭발 부; 및 상기 수압센서에 의해 감지한 압력 값이 기설정한 압력 값보다 클 경우에, 상기 폭발 부를 작동시키는 제어유닛;을 포함한다.

상기 원자력발전 모듈에는 냉각수 모듈이 분리 가능하게 연결되는 구성이다.

상기 원자력발전 모듈의 상부는 방사능 차폐 성능의 부력 체가 둘러 감싸고, 상기 원자력발전 모듈의 측면에는 선체에 고정 연결된 방사능 차폐 격벽이 설치된다.

상기 원자력발전 모듈에는 위치추적장치가 설치되며, 상기 원자력발전 모듈에는 복수 개의 에어백 유닛이 설치된다.

상기 에어백 유닛은 상기 원자력발전 모듈을 부상시키기 위한 에어백; 상기 에어백 안에 가스를 충전하는 가스 충전기; 및 상기 선체의 침몰시 일정시간 경과 후에 상기 가스 충전기를 작동시키는 타이머;를 포함한다.

상기 선체에는 정크션 박스가 설치되며, 상기 원자력발전 모듈에는 회수용 러그가 설치된다.

상기 원자력발전 모듈이 상기 선체로부터 분리된 후에, 해상에서 표류할 수 있도록 상기 원자력발전 모듈의 하부에는 웨이트 구조물이 더 설치된다.

본 발명의 원자력발전 모듈의 설치구조는 해상의 부유구조물에 장착되는 원자력발전 모듈의 설치구조로서, 상기 부유구조물의 비상사태 발생시, 상기 부유구조물로부터 상기 원자력발전 모듈이 분리되는 구조이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 원자력추진 선박에 장착되는 원자력발전 모듈을 비상사태 발생시에 침몰하는 원자력추진 선박으로부터 분리하고, 신속하게 회수함으로써, 방사능누출로 인한 환경오염 및 인명피해 방지 등의 안전조치를 취할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자력추진 선박을 보인 측면 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자력추진 선박에서 비상시 선체의 침몰을 보인 측면도
도 3은 선체로부터 원자력발전 모듈의 분리를 보인 측면도
도 4는 세퍼레이터 시스템을 보인 구성도
도 5는 에어백 유닛을 보인 구성도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자력발전 모듈의 설치구조를 갖는 원자력추진 선박에 대하여 상세하게 설명한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자력추진 선박을 보인 측면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자력추진 선박에서 비상시 선체의 침몰을 보인 측면도이며, 도 3은 선체로부터 원자력발전 모듈의 분리를 보인 측면도이고, 도 4는 세퍼레이터 시스템을 보인 구성도이며, 도 5는 에어백 유닛을 보인 구성도이다.

우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자력발전 모듈의 설치구조를 갖는 원자력추진 선박(100)은 선체(101)에 원자력발전 모듈(10)이 장착되는 선박으로서, 비상사태 발생 시 예를 들어, 상기 선체(101)의 화재, 폭발, 침몰, 난파 등으로 인하여 상기 선체(101)가 손상을 입어 침몰하는 경우에, 상기 선체(101)로부터 상기 원자력발전 모듈(10)이 신속하게 분리되도록 구성된다.

상기 원자력발전 모듈(10)은 구형의 내압구조체로 형성되어 선체(101)로부터 분리 이후에도 오뚜기처럼 쓰러지지 않고 똑바로 설 수 있도록 구성함으로써, 전복이나 쓰러짐으로 인하여 발생하는 위험성을 낮출 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 원자력발전 모듈(10)은 수동 또는 자동방식 중에서 어느 하나의 방식으로 상기 선체(101)로부터 분리되도록 구성될 수 있다.

수동방식일 경우에는 작업자가 직접 상기 원자력발전 모듈(10)을 상기 선체(101)로부터 분리할 수 있도록 구성할 수 있고, 자동방식을 경우에는 후술하는 세퍼레이터 시스템(110)에 의해서 상기 원자력발전 모듈(10)을 상기 선체(101)로부터 분리할 수 있도록 구성한다. 이하에서는, 자동방식에 의한 분리 구조에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 세퍼레이터 시스템(110)의 구성을 좀더 구체적으로 살펴보면, 상기 선체(101)와 상기 원자력발전 모듈(10)의 결합부위(A)에 설치되어 상기 선체(101)의 침몰시에 상기 결합부위(A)를 분리할 수 있도록 구성된다.

도 4를 참조하면, 상기 세퍼레이터 시스템(110)은 상기 선체(101)의 침몰시 발생하는 수압의 변화를 감지하는 수압센서(111), 상기 결합부위(A)를 폭발시켜 상기 선체(101)와 상기 원자력발전 모듈(10)을 분리할 수 있는 폭발 부(112), 및 상기 수압센서(111)에 의해 감지한 압력 값이 기설정 압력 값보다 클 경우에, 상기 폭발 부(112)를 작동시키는 제어유닛(113)을 포함한다.

상기 원자력발전 모듈(10)에는 냉각수 모듈(20)이 분리 가능하게 연결 설치된다. 즉, 상기 세퍼레이터 시스템(110)의 작동으로 상기 원자력발전 모듈(10)이 상기 선체(101)로부터 분리되는 경우에 체적이 큰 상기 냉각수 모듈(20)은 선체(101)와 함께 남아있게 된다.

상기 원자력발전 모듈(10)의 상부는 방사능 차폐 성능의 부력 체(11)가 둘러 감싸고, 상기 원자력발전 모듈(10)의 측면에는 선체(101)에 고정 연결되는 방사능 차폐 격벽(12)이 설치된다.

상기 원자력발전 모듈(10)의 분리 이후에 해상에 부유하는 상기 원자력발전 모듈(10)을 쉽게 찾아 회수할 수 있도록 상기 원자력발전 모듈(10)에 위치추적장치(13)가 설치된다.

상기 원자력발전 모듈(10)에는 상기 원자력발전 모듈(10)이 가라앉지 않도록 하기 위해서 복수 개의 에어백 유닛(120)이 설치된다.

도 5를 참조하면, 상기 에어백 유닛(120)은 상기 원자력발전 모듈(10)을 부상시키기 위한 에어백(121), 상기 에어백(121) 안에 가스를 충전하는 가스 충전기(122), 및 상기 선체(101)의 침몰시 일정시간 경과 후에 상기 가스 충전기(122)를 작동시키는 타이머(123)를 포함한다.

전기공급은 상기 원자력발전 모듈(10)과 선체(101)에 정크션 박스(Junction Box)(14)를 설치하되, 선택적으로 무선 공급 방식을 채택할 수 있다.

상기 원자력발전 모듈(10)에는 회수용 러그(15)가 설치될 수 있고, 상기 원자력발전 모듈(10)이 상기 선체(101)로부터 분리된 후에, 해상에서 안정된 부유상태로 표류할 수 있도록 상기 원자력발전 모듈(10)의 하부에는 웨이트 구조물(16)이 설치될 수도 있다.

본 발명에 따른 원자력발전 모듈의 설치구조는 선박추진 선박에 한정되지 않으며, 이를 포함하는 해상의 부유구조물 모두에 적용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자력발전 모듈의 설치구조를 갖는 원자력추진 선박의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 선체(101)의 화재, 폭발, 침몰, 난파 등의 비상 사태가 발생하는 경우에 선체(101)가 가라앉게 되는데, 이때 원자력발전 모듈(10)을 선체(101)로부터 분리하기 위하여 아래와 같이 자동방식으로 작동한다.

선체(101)가 가라앉게 됨에 따라, 세퍼레이터 시스템(110)의 수압센서(111)가 수중 압력을 측정한다(도 2 참조). 제어부(113)는 수압센서(111)에 의해 감지한 압력 값이 기설정 압력 값보다 크다고 판단하는 경우, 폭발부(112)를 작동시켜서 상기 결합부위(A)를 폭발, 파손시킨다(도 2 참조). 따라서 상기 선체(101)와 상기 원자력발전 모듈(10)을 분리시킨다(도 3 참조).

선체(101)는 자체 하중에 의해서 해저 면에 가라앉게 되는 반면에, 상기 원자력발전 모듈(10)은 부력 체(11) 및 에어백 유닛(120)에 의해서 해상으로 부상된다(도 3 참조).

상기 에어백 유닛(120)의 작동을 살펴보면, 상기 선체(101)의 침몰시 일정시간 경과 후에 타이머(123)가 상기 가스 충전기(122)를 작동시키게 되는데, 가스 충전기(122)는 에어백(121) 안에 가스를 충전한다.

에어백(121)의 가스충전에 의해서 원자력발전 모듈(10)이 가라앉지 않고 해상으로 부상하게 된다. 여기서, 타이머(123)가 작동하는 시간은 수압이나 충격 등을 고려하여 미리 설정해 놓을 수 있다.

상기 원자력발전 모듈(10)의 하부에 설치된 웨이트 구조물(16)에 의해서 상기 원자력발전 모듈(10)이 상기 선체(101)로부터 분리된 후에, 해상에서 원활하게 표류할 수 있다.

상기 위치추적장치(13)에 의해서 상기 원자력발전 모듈(10)을 쉽게 찾을 수 있으며, 회수용 러그(15)를 이용하여 상기 원자력발전 모듈(10)을 신속하게 회수한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 원자력추진 선박에 장착되는 원자력발전 모듈을 비상시(선체의 화재, 폭발, 침몰, 난파 등)에 원자력추진 선박으로부터 분리되도록 하고, 용이하고 신속하게 회수함으로써, 방사능누출로 인한 인명 피해 방지 등의 안전조치를 취할 수 있다.

본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 원자력발전 모듈
11: 부력 체
13: 위치추적장치
15: 회수용 러그
16: 웨이트 구조물
100: 원자력추진 선박
101: 선체
110: 세퍼레이터 시스템
111: 수압센서
112: 폭발부
113: 제어부
120: 에어백 유닛
121: 에어백
122: 가스 충전기
123: 타이머
A: 결합부위

Claims

선체에 원자력발전 모듈이 장착되는 원자력추진 선박에 있어서,
상기 선체가 손상을 입어 침몰하는 경우에, 상기 선체로부터 상기 원자력발전 모듈이 분리되는 구성인 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
청구항 1에 있어서,
상기 원자력발전 모듈은 수동 또는 자동방식 중에서 어느 하나의 방식으로 상기 선체로부터 분리되는 구성인 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
청구항 1에 있어서,
상기 선체와 상기 원자력발전 모듈의 결합부위에 설치되어 상기 선체의 침몰시에 상기 결합부위를 분리할 수 있는 세퍼레이터 시스템을 포함하는 원자력추진 선박.
청구항 3에 있어서,
상기 세퍼레이터 시스템은
상기 선체의 침몰시 발생하는 수압의 변화를 감지하는 수압센서;
상기 결합부위를 폭발시켜 상기 선체와 상기 원자력발전 모듈을 분리할 수 있는 폭발 부; 및
상기 수압센서에 의해 감지한 압력 값이 기설정한 압력 값보다 클 경우에, 상기 폭발 부를 작동시키는 제어유닛;을 포함하는 원자력추진 선박.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원자력발전 모듈에는 냉각수 모듈이 분리 가능하게 연결되는 구성인 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원자력발전 모듈의 상부는 방사능 차폐 성능의 부력 체가 둘러 감싸고, 상기 원자력발전 모듈의 측면에는 선체에 고정 연결된 방사능 차폐 격벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원자력발전 모듈에는 위치추적장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원자력발전 모듈에는 복수 개의 에어백 유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
청구항 8에 있어서,
상기 에어백 유닛은
상기 원자력발전 모듈을 부상시키기 위한 에어백;
상기 에어백 안에 가스를 충전하는 가스 충전기; 및
상기 선체의 침몰시 일정시간 경과 후에 상기 가스 충전기를 작동시키는 타이머;를 포함하는 원자력추진 선박.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선체에는 정크션 박스가 설치되는 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원자력발전 모듈에는 회수용 러그가 설치되는 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원자력발전 모듈이 상기 선체로부터 분리된 후에, 해상에서 안정된 부유상태로 표류할 수 있도록 상기 원자력발전 모듈의 하부에는 웨이트 구조물이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.
선체에 원자력발전 모듈이 장착되는 원자력추진 선박에 있어서,
비상시 상기 선체로부터 상기 원자력발전 모듈이 분리되는 구성으로, 상기 원자력발전 모듈은 수동 또는 자동방식 중에서 어느 하나의 방식으로 상기 선체로부터 분리되는 구성인 것을 특징으로 하는 원자력추진 선박.