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AI 감시로 소형 원전 안전 강화

일반 리포트 2024년 11월 06일
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목차

  1. 요약
  2. AI 기반 원격 감시 기술의 개발 배경
  3. 소형 원전 원격 감시 시스템의 구성
  4. 핵심 기술 및 혁신
  5. 기술의 기대 효과
  6. 결론

1. 요약

  • UNIST와 국립경상대학교의 공동 연구는 소형 원전의 안전성을 강화하기 위한 AI 기반 원격 감시 기술을 개발하였습니다. 이 기술은 광섬유 센서를 활용하여 원전의 데이터 수집 및 분석을 실시간으로 수행하며, 위험 징후를 2초 내에 감지할 수 있습니다. 이러한 신기술은 소형 원전의 안정적인 운영에 기여할 것으로 기대됩니다. 리포트는 AI 시대의 증가하는 전력 수요와 소형 원전의 중요성을 배경으로, 스마트 부품 시스템과 3D 프린팅 기술을 결합하여 개발된 원격 감시 시스템의 구성과 기능을 중점적으로 설명합니다. 이 기술은 관리 비용을 절감하며, 다양한 산업의 적용 가능성을 높이고 있습니다.

2. AI 기반 원격 감시 기술의 개발 배경

  • 2-1. AI 시대의 전력 수요 증가

  • 인공지능(AI) 시대의 전력 수요가 폭증하고 있으며, 글로벌 빅테크들이 소형 원전 개발에 적극 나서고 있습니다. 이는 전력 수요의 급격한 증가에 대한 대응으로, 소형 원전(SMR, Small Modular Reactor 또는 Small Medium Reactor)의 필요성이 높아지고 있음을 보여줍니다.

  • 2-2. 소형 원전의 필요성과 안전성 중요성

  • 소형 원전은 대형 원자로에 비해 규모가 작아, 전력이 필요한 시설 근처에 설치하여 안정적인 전력 공급이 가능합니다. 하지만, 소형 원전은 유동 인구가 많은 지역에 설치될 가능성이 높아 안전성이 중요합니다. 이에 따라, 소형 원전의 안정적 운영을 위한 혁신적인 기술이 필요하며, 최근 연구진은 이러한 요구를 충족하기 위해 AI 기반의 원격 감시 기술을 개발하였습니다. 이 기술은 광섬유 센서와 AI를 결합하여, 위험 징후를 2초 이내에 감지하며, 이를 통해 소형 원전의 안전성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.

3. 소형 원전 원격 감시 시스템의 구성

  • 3-1. 스마트 부품 시스템 개요

  • 소형 원전의 원격 감시 시스템은 스마트 부품 시스템으로 구성되어 있습니다. 이 시스템은 광섬유 센서를 내장한 스마트 부품이 데이터를 수집하여 전달하고, 인공지능(AI)이 이를 분석하여 이상 상태를 경고하는 방식으로 작동합니다. UNIST 기계공학과 정임두 교수와 김남훈 교수, 그리고 국립경상대학교 김형모 교수의 공동 연구팀은 이러한 스마트 부품 시스템을 개발하였습니다.

  • 3-2. 광섬유 센서의 역할

  • 광섬유 센서는 스마트 부품의 내부에 유연하게 내장되어 있으며, 원자로의 가혹한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 설계되었습니다. 이 센서는 다양한 위치에서 열변형 정보를 포함한 다중 변수를 실시간으로 수집하여 AI에게 전달합니다. AI는 수집된 데이터를 기반으로 이상 징후를 즉각적으로 감지하며, 이를 증강현실(AR) 기반 디지털 트윈 환경에서 원격으로 확인할 수 있게 합니다.

  • 3-3. AI 분석 및 경고 시스템

  • AI 분석 및 경고 시스템은 광섬유 센서로부터 받은 다중 변수를 신속하게 처리합니다. 이를 통해 원전 내부의 위험 징후를 2초 이내에 감지할 수 있으며, 관리 비용을 절감하면서도 안전성을 높이는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 연구팀의 DED(Direct Energy Deposition) 프린팅 방식은 스마트 원전 부품을 정밀하게 제작할 수 있도록 하여, 이러한 원격 감시 기술을 더욱 강화하고 있습니다.

4. 핵심 기술 및 혁신

  • 4-1. 3D 프린팅을 통한 스마트 금속 부품 제작

  • 국내 연구진은 3D 프린팅 기술을 활용하여 소형 원전을 위한 스마트 금속 부품을 제작하였습니다. 특히 Direct Energy Deposition (DED) 프린팅 방식을 적용하여 정밀한 부품 제작이 가능하였으며, 이로 인해 원자로의 가혹한 환경에서도 안정적으로 기능할 수 있는 부품을 개발하였습니다.

  • 4-2. 열변형 정보를 포함한 다중 변수 처리 기술

  • 연구진은 AI 기술을 통해 여러 위치의 광섬유 센서에서 수집된 열변형 정보를 포함한 다중 변수를 실시간으로 복합 처리할 수 있는 시스템을 개발하였습니다. AI는 이 데이터를 분석하여 이상 징후를 즉각 감지할 수 있으며, 원전 내부의 상태를 지속적으로 모니터링합니다.

  • 4-3. 증강현실(AR) 기반 디지털 트윈 환경

  • 개발된 원격 감시 기술은 증강현실(AR) 기반의 디지털 트윈 환경에서 원전의 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 기능을 제공합니다. 이는 원전 운영자들이 실시간으로 원전의 상태를 모니터링할 수 있도록 돕고, 위험 징후가 발생할 경우 즉각적으로 대응할 수 있게 합니다.

5. 기술의 기대 효과

  • 5-1. 관리 비용 절감

  • AI 기반 원격 감시 기술을 통해 관리 비용을 절감할 수 있는 가능성이 제시되고 있습니다. 기계공학과 정임두 교수와 국립경상대학교 김형모 교수의 연구팀은 기존 점검 방식보다 더 접근하기 쉽고 비용이 적게 드는 방법으로 AI 융합 기술을 적용하였습니다. 이를 통해 복잡한 소형 원전 내부의 상태를 실시간으로 확인할 수 있게 되어 관리적 측면에서의 효율성이 향상될 것으로 기대됩니다.

  • 5-2. 안전성 향상

  • 연구팀이 개발한 원격 감시 시스템은 광섬유 센서를 활용하여 높은 수준의 안전성을 제공합니다. AI는 여러 위치의 열변형 정보를 실시간으로 복합 처리하여 위험 징후를 2초 내에 감지하는 시스템을 구현하였습니다. 이는 원자로 내부의 위험 상태를 즉각적으로 감지하고 대응할 수 있도록 하여, 소형 원전의 안전 운영에 크게 기여할 것입니다.

  • 5-3. 다양한 산업 분야에서의 응용 가능성

  • 이번 기술은 원자력 분야뿐만 아니라 자율 제조 시스템, 항공 우주, 첨단 국방 등 다양한 산업 분야에서도 활용될 수 있는 가능성을 내포하고 있습니다. 정임두 교수는 이러한 AI 융합 기술이 여러 산업에 걸쳐 안정적이고 효율적인 운영에 기여할 수 있다고 전망하였으며, 이는 기술의 응용 범위를 넓히는 데 기여할 것입니다.

결론

  • 리포트에서 소개된 AI 기반 원격 감시 기술은 소형 원전의 안전성을 극대화하는데 중요한 기여를 합니다. AI는 광섬유 센서로부터 여러 변수의 데이터를 실시간으로 분석하여, 2초 내에 위험 징후를 신속히 감지할 수 있습니다. 이는 전력이 필요한 장소에 소형 원전을 더 안전하게 설치할 수 있게 만드는 기술적 진보를 의미합니다. 그러나 아직 기술의 상용화가 이루어지지 않았기에, 실제 운영 환경에서의 성능 검증이 필요합니다. 향후 연구는 이 기술의 광범위한 산업 적용 가능성을 탐색하며, 자율 제조 시스템, 항공 우주, 첨단 국방과 같은 분야로 확대될 가능성이 큽니다. 이를 통해 AI와 소형 원전이 결합된 시스템은 여러 산업에서 혁신적 해결책으로 자리 잡을 것입니다.

용어집

  • 소형 원전 [기술]: 소형 원전(SMR, Small Modular Reactor)은 상대적으로 작은 규모의 원자로로, 전력이 필요한 시설 근처에 설치할 수 있는 장점이 있다. 안전성 및 효율성이 중요한 이 기술은 AI 기반 원격 감시 시스템과 결합하여 더욱 안전하게 운영될 수 있다.
  • AI [기술]: 인공지능(AI)은 데이터를 분석하고 의사 결정을 지원하는 기술로, 이번 연구에서 소형 원전의 위험 징후를 실시간으로 감지하는 데 핵심적인 역할을 한다. AI의 발전은 다양한 산업 분야에서 큰 변화를 가져올 것으로 예상된다.

출처 문서