| 초록 |
1. 연구개발 목표 □ 기술개발 필요성 및 연구 대상 ◦ 최근, 조선∙해양산업의 경기침체에 따른 신기술 접목을 통한 신산업 등의 출구 전략 필요 - POST 조선 및 인력을 사용하는 기존기술 한계의 극복기술 필요 - 노후 수중 설비(해양플랜트, 해저파이프, 케이블 등)의 유지보수 및 해체 - 함정, 특수선박 수리 및 긴급수리 - 심해 재난 구조 등 ◦ 수중설비 및 구조물 해체, 긴급구난 및 원전해체를 위한 수중 레이저 절단 핵심기술 개발 - 수중 레이저 절단헤드 설계·제작 - 수중 절단 공정 개발 - 후판 절단 노즐 개발 ◦ 수중 레이저 융합 가공시스템 핵심기술 (√본 과제 개발범위, 출처: 수중레이저 융합 기술 산업화 기반구축사업 기획보고서(BISTEP, 2017.5) ◦ 수중 레이저 절단 공정 개발 (수심 30m급, 절단 두께 > 100㎜) ◦ 원전해체를 위한 고출력 레이저를 이용한 원전 구조물 초후판 (100mm급) 절단 기술 개발의 시급성이 증대함. ◦ 국내외 원전해체시장 급부상에 따라 안전성과 경제성을 토대로 미래성장 잠재력과 글로벌 경쟁력을 가진 원전해체 원천기술 개발 수요 발생 - 고리원전 1호기 2017.6 가동 정지, 2022년부터 해체작업이 시작될 예정 - 고리1호기 외에도 2020년대 11기 원전의 설계수명 한계시점 도래 - 전 세계적으로 현재 영구 정지된 원전이 160여기에 이르며 2020년대 183기의 해체작업 예상 ◦ 열적 절단기술 고도화와 해체 폐기물의 효율적 적층/보관을 위해 현재의 수중 레이저, 플라즈마 아크절단 기술 한계 극복이 필요함 - 일반적 중량물 해체 방법으로는 방사성 잔존 환경에서 원자로 구조재료인 후판 소재의 정밀 절단 불가 - 기계, 아크 절단방식은 배관, 곡면 등에 적용이 어려움 - 그림과 같이 기존의 가공은 커프폭이 넓어 2차 폐기물 발생량이 많으나 레이저의 경우 커프폭 축소 및 폐기물 발생 저감에 유리. 정밀절단 가능 (폐기물 감소에 따른 해체 비용 감소) - 레이저 절단은 절단품질, 절단속도와 접근성에 있어 유리함 - 원전해체에 상용화 된 수중 열적 절단 기술은 대부분 플라즈마 아크 절단 공정이나 수중에서는 기상 대비 최대 절단 가능 두께 40% 이상 감소 □ 최종 연구 목표 ○ 수중설비 및 구조물 해체, 긴급구난 및 원전해체용 수중 레이저 절단 핵심기술인 수중 레이저 절단 헤드 설계·제작 및 절단 공정기술 개발 (수심 30m급, 절단 두께 > 100㎜) ○ 1단계(18'~20) : 수심 1m급 간이수조용 반잠수식 레이저 절단 헤드 설계·제작 및 공정 기술 확보 - 수중 레이저 절단 실험용 간이수조 제작 및 고출력 레이저용 수중 절단 헤드 시작품 설계·제작 - 수중 레이저 절단 공정 실험 및 절단 헤드 검증 - 수심 1m급 레이저 절단 기술 확보 및 수심 30m급 레이저 절단 시험장비 및 절단 헤드 설계 기준 확보 ○ 2단계(21'~23') : 수심 30m급 기준 레이저 절단·용접·클래딩 헤드 설계·제작 및 절단,용접·클래딩 공정기술 확보 (수심 30m 대응 가압쳄버 설계·제작기술 포함) □ 1차년도 연구목표 대기절단 ○ 대기중 레이저 절단(두께 50㎜) 공정 확보 - 50mm 두께의 절단 요소기술 확보를 위한 금속 용융 기초 유동해석 - 50mm두께의 절단지배인자 DOE 해석 ○ 고출력(16kW disk or 20kW fiber) 레이저 절단용 가공헤드 광학계 설계 수중절단 ○ 수중 레이저 절단에 대한 기초조사 및 정보수집 ○ 수중 절단장치 주변장치 설계 및 제작 - 간이 수조 (수심 1m급) 제작 - 절단가스 압축기 설계 ○ 노즐 설계 및 노즐형상 별 가스유동 기초 연구 (출처 : 본문 1. 연구개발 목표 3p) |
