OPR1000 증기발생기 해체 작업 시 종사자 피폭 및 비용 평가에 관한 연구 = A Study on the Evaluation of Worker Radiation Exposure and Decommissioning Costs During OPR1000 Steam Generator Dismantling

국문 초록 (Abstract)

2025년 6월 고리1호기 해체계획서 승인 이후 국내에서도 상업용 원전 해체가 본 격화되면서, 대용량 방사성 금속기기의 해체 전략과 방사선방호 체계는 중요한 연구 주제로 부상하고 있다. 특히 국내에서는 총 20기의 증기발생기(SG)가 교체되었고, 이 중 OPR1000 노형 증기발생기가 12기에 달해 향후 동일 노형의 반복적 해체 작업이 예상된다. 이에 따라 OPR1000 SG 해체의 작업효율, 방사선 안전성, 비용구조를 정 량적으로 분석하는 연구가 필수적이다.
본 연구에서는 OPR1000 증기발생기를 대상으로 3D 시뮬레이션 프로그램을 활용 하여 해체 공정에 영향을 미치는 핵심 변수를 네 가지 축으로 구분해 종합적으로 평 가하였다. 첫째, 절단 기법별 시나리오를 비교하여 절단 기술 선택에 따른 작업 특성 과 방사선 노출 변화를 분석하였다. 둘째, 국내외 연간 피폭선량 기준을 준수하며 작 업을 수행하기 위해 해체 시기별 반감기를 고려한 방사선원을 적용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 셋째, 충분한 기간 소요 후 해체 과정에서의 로봇 기반 원격 작업과 수 동 작업의 적용 시나리오를 구성하여 작업자 피폭 및 비용을 평가하였다. 넷째, 국내 에서 통상 사용되는 200 L 드럼과 독일에서 적용 중인 Yellow Box 등 용기 종류별 시뮬레이션을 통해 대형 폐기물을 위한 별도 용기 필요성을 검토하였다.
이와 같은 다중 변수 기반의 분석 접근은 증기발생기 해체의 공정 선택과 방사선 방호 전략을 체계적으로 정립하는 데 기여하며, 실제 해체 일정 수립과 현장 적용기 술 선정 과정에서 활용 가능한 근거를 제시한다. 또한 향후 대규모 해체 프로젝트 확 대에 대비하여, 국내 해체 산업의 표준화·최적화된 의사결정 체계를 구축하는 데 중 요한 기초자료를 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Following the approval of the Kori Unit 1 decommissioning plan in June 2025, commercial nuclear power plant decommissioning has entered a full-scale implementation phase in the Republic of Korea. In this context, dismantling strategies and radiation protection frameworks for large radioactive metal components have become priority research topics. To date, a total of 20 steam generators (SGs) have been replaced domestically, including 16 units from OPR1000-type reactors, indicating that repetitive dismantling of identical component types is expected in future decommissioning projects. Accordingly, a systematic and quantitative assessment of work efficiency, radiation safety, and cost characteristics for OPR1000 SG dismantling is essential.
This study evaluates the OPR1000 steam generator dismantling process using a 3D simulation platform, focusing on four major factors that significantly influence radiological and operational performance. First, cutting-method scenarios were compared to analyze how differences in dismantling technologies affect workflow characteristics and worker radiation exposure. Second, to ensure compliance with international and domestic occupational dose limits, dismantling timelines were assessed using decay-corrected source terms reflecting different decommissioning start years. Third, comparative simulations of robotic remote operations versus manual operations were conducted to examine their implications for worker dose and cost structures. Fourth, container-type simulations were performed—covering the commonly used 200-L drum and Germany’s Yellow Box—to determine the need for dedicated large-component waste packages.
Through this multidimensional simulation approach, the study provides foundational insights for establishing optimized dismantling strategies, determining feasible dismantling timeframes, and evaluating the necessity of specialized waste containers in future domestic decommissioning projects. The findings offer practical decision-support data for planning, engineering, and radiation-protection considerations in commercial nuclear facility decommissioning.

목차 (Table of Contents)

• I . 서론 1
• 1. 연구 배경 1
• 가. 증기발생기 개요 1
• 나. 국내 증기발생기 모델별 제원 및 사양 2
• 1) WEC (delta) 53 2
• 2 ) WEC model F 3
• 3) CANDU 4
• 4) OPR-1000 (CE System 80) 5
• 5) APR-1000 5
• 다. 국내 폐증기발생기 보유 현황 6
• 2. 연구의 목표 및 연구 내용 8
• 가. 연구 목표 8
• 나. 연구 내용 8
• II. 본론 9
• 1. 국내외 원자력시설 해체 및 대형 금속 방사성폐기물 처리 현황 9
• 가. 국내 해체 정책과 추진 배경 9
• 나. 주요 국가의 원자력발전소 해체 추진 현황 10
• 1) 미국 10
• 2) 프랑스 11
• 3) 독일 12
• 4) 영국 14
• 5) 일본 15
• 6) 스웨덴 16
• 2. 증기발생기 해체 기술의 발전과 적용 사례 17
• 가. 절단 기술 17
• 1) 기계적 절단 기술 17
• 가) 다이아몬드 와이어쏘 절단(Diamond Wire Saw Cutting) 17
• 나) 밴드쏘 절단 18
• 2) 열적 절단(Thermal Cutting) 기술 18
• 가) 수소절단(Hydrogen-Oxy Flame Cutting) 18
• 나) 3차원 가스절단(3D CNC Gas Cutting / 3D Flame Cutting) 18
• 3) 비열적 절단(Cold Cutting) 19
• 가) 연마재 워터젯 절단(Abrasive Waterjet Cutting) 19
• 4) 광학 절단(Optical Cutting) 20
• 가) 수중 레이저 절단( U nderw a ter Las er Cutt i ng ) 20
• 나. 제염(Decontamination) 기술 22
• 1) 화학전해 복합 제염 22
• 2) 레이저 제염 22
• 3) 스폰지 블라스팅 22
• 3. DEMplus 시뮬레이터를 이용한 해체 시기별 종사자 피폭 선량 평가 23
• 가. 초기 입력변수 설정 23
• 1) 증기발생기 3D 모델 설계 데이터 생성 23
• 2) 증기발생기 방사성 선원항 25
• 3) 방사성폐기물 26
• 4) 증기발생기 해체 순서 28
• 5) 대형기기 종합처리시설 28
• 6) 절단 시기 29
• 나. 절단 시나리오 30
• 다. 시뮬레이션 수행 결과 31
• 1) 시뮬레이션 적용 인자 31
• 가) 방사능 31
• 2) 절단 시나리오 1 32
• 3) 절단 시나리오 2 33
• 4) 절단 시나리오 3 34
• 5) 절단 시나리오별 비교 35
• 6) 해체 시기 별 비교 37
• 7) 로봇 해체 및 수동 해체 비교 38
• 8) 용기 별 비교 39
• III. 결론 42
• 참고문헌 43
• Abstract 47