1. 서론 (p.1)

⦁경제성장과 급속한 발전으로 인한 에너지 수요의 지속적인 상승, 기후변화에 대한 우려와 화석연료 가격의 급등, 그리고 원자력 발전의 안정성 개선와 성능의 향상으로 인하여, 세계의 60여개 국가는 원자력 발전의 계획 및 시설확장에 큰 관심을 가지고 있다.

⦁2010년 12월 기준으로 전 세계에는 약 441개의 원자력 발전시설이 가동 중에 있으며 이들의 발전용량은 370GW(e)에 달하고 있다.

⦁현재 전 세계적으로 65개의 원자로가 건설 중에 있으며, 이는 1992년 이래 최대의 숫자이다.

⦁2010년에는 15기의 새로운 원자로가 건설되기 시작했으며, 이는 1987년 이후에 연간 최대숫자이다.

 

< 그림 1. 현재 건설 중인 세계 원자력 발전시설 현황 >

 

⦁미래 원자력 발전의 성장에 대한 예측은 다시 상향조정 되었다.

⦁단기적 전망은 물론 장기적 전망에서도 이러한 성장세는 아시아지역이 주도하고 있다.

⦁2010년 건설을 개시한 15개의 원자력 시설 중 11기가 아시아 지역에 위치해 있다.

⦁현재 건설 중인 65기의 원자력 발전시설 중 37개의 시설이 아시아 지역에 속해 있으며, 동일년도에 발전을 개시한 41개의 시설 중 30개가 아시아 지역에 속해 있다.

⦁원자력 발전 플랜트의 건설일정은 최초 콘크리트를 타설하기 시작하는 시점부터 전력을 공급하기 까지 짧게는 5년에서 부터 길게는 12년이상 까지 소요된다.

⦁단기간에 건설되며 정확히 예측될 수 있는 공사기간은 새로 건설되는 발전플랜트의 경제적인 성공을 결정짓는 중요한 요소이다.

⦁이러한 목표는 현재 원자력 건설 사업에서 직면하고 있는 가장 큰 도전과제이다.

⦁최근의 건설사례에서 볼 수 있듯이 이 외에도 다음과 같은 여러 가지 난관이 존재하고 있다.

- 공급자와 발주자간의 복잡한 관계

- 공급망 단계의 과다

- 원자력 발전 시장의 세계화

 

 

< 그림 4. 주 통합업무의 관계 >

 

⦁30년 전에는 원자력 발전 시설 착수 시점에서 부터 완공시점 까지 약 73개월이 소요되었다.

⦁현재의 요구 기간은 대개 공급자 산출기준으로 약 52개월이 소요되는 것으로 보고 있다.

⦁과거의 사업기간과 현재의 사업기간이 상당한 차이점이 있기 때문에 어떠한 공종이 가장 중요한 공정인지를 파악하고, 향후 정부 및 산업계의 노력으로 감소시킬 수 있는 위험요소로는 어떠한 사항이 있는지를 파악하는 것이 대단히 중요하다.

⦁추가적인 면허, 공공부문의 간섭, 공급자 및 재무적 문제점 들이 원전시설 사업의 지연 및 공사비 상승에 상당한 기여를 하고 있지만, 가장 중요한 요인 중 하나는 적절한 사업관리 기법의 부재를 들 수 있다.

 

2. 본론

1) 후쿠시마 사고의 의미 (p.2)

⦁2011년 3월 11일 일본의 후쿠시마 제일 원전에서 사고가 발생하였다.

⦁이 사고는 진도 9의 엄청난 지진 발생 이후 생성된 전래 없이 강력한 쓰나미에 의해 야기되었다.

⦁이 지진과 쓰나미는 일본 전역에 피해를 가져와, 15,391명의 인명피해, 8,171명의 실종자 및 다수의 주민들의 집을 잃게 되었으며, 많은 마을과 도시가 휩쓸려 사라졌다.

⦁이 지역의 많은 기반시설물 역시 지진의 피해로 인하여 상당수가 파손되었다.

⦁일부의 원전 시설물도 지진으로 인한 지반진동 및 쓰나미 파도에 의해 손상을 입었는데, Tokai Daini, Higashi Dori, Onagawa 및 TEPCO 사의 후쿠시마 제일 원전 및 2차 시설 등이 피해를 받은 시설물 들이다.

⦁해당 시설물들에 있던 원자로들은 지진발생시 설치되어 있던 자동차단 시스템에 의해서 안전하게 차단되었다.

⦁발전시설 차단 후, 비상 디젤발전 설비 시스템이 기 설계된 대로 가동에 들어갔다.

⦁그러나 대규모 쓰나미는 각 원전 플랜트에 상당한 수준의 피해를 발생시킨 바, 가장 심각한 피해를 입힌 원전플랜트는 후쿠시마 제일 원전이다.

⦁쓰나미는 지진발생 이후 46분후에 원자력 발전 시설에 도달했고 그 높이는 14m 이상의 규모였다.

⦁이 파도는 해당 원전시설의 방어책을 무력화 시켰는데, 이 원전의 방파시설 높이는 고작 5.7m 에 불과하였다.

⦁쓰나미 파도는 원전 시설 내부까지 침투하여 고작 1기의 비상 디젤 발전기(6B)를 제외하고는 모두 손상시켜 전체 시설물을 전력공급이 끊어진 블랙아웃 상태로 빠지게 했다.

⦁이러한 원인은 당시 원전 내부 및 외부 어느 곳에도 다른 전력공급원이 없었기 때문이며, 외부에 의한 즉각적인 도움도 거의 받을 수 없는 상황이었다.

⦁이러한 원전 전기 공급시설의 불능화는 비상상황 시 원자로 코어의 융해열을 방지하도록 설계되어 있는 비상 중심 냉각시스템의 동력 역시 불능화 되었다는 것을 의미한다.

⦁진도 9의 대규모 지진진동은 비상 냉각 배관시스템에도 심각한 손상을 야기하여 전체 시스템을 회생 불능상태로 만들게 된다.

< 그림 8. 일반적인 주 계약 공정도 >

 

⦁이와 더불어서, 사고 후 원자로 1~4기의 사고 후 후속조치를 가능하게 하는 모니터링 시스템과 제어시스템 역시 지진으로 인해 심한 손상을 입어 전체적인 시설물의 안전도를 추락시키게 되었다.

⦁이러한 상황으로 인해 반응로는 과열되게 되었고, 궁극적으로 반응 노심이 용융(Melt down)되어 이로 인해 반응로 시설의 손상을 야기하였고, 동시에 방사능 물질과 오염수가 주변 환경에 그대로 누출되게 되었다.

⦁또한, 원자료 노심 용융으로 인해 발생된 다량의 수소가스로 인해 연쇄적인 폭발이 야기되어 원자로 건물 중 2개 건물에 대한 외벽에 손상이 발생하여 내부 저장소가 외부에 노출되게 되었다.

⦁이와 동시에, 사용 후 연료보관소에 저장되어 있던 핵연료봉도 냉각 및 전력부족으로 인하여 핵연료다발(Fuel bundle)의 과열이 유발되어 결과적으로 핵연료봉 저장 액체가 기화되어 핵연료봉 다발이 외기에 노출되었고, 이미 상당한 손상을 입은 이러한 핵연료봉은 주변에 상당한 양의 방사능을 유출하게 되었다.

⦁유일하게 손상을 입지 않은 6기 원자로의 비상용 발전기 6B는 5기와 6기의 연료저장소에도 비상전력을 공급하고 있었다.

⦁이들 5기 및 6기의 반응로는 사고발생 당시 연료공급이 차단되어 비상 냉각이 필요 없는 상황이었다.

⦁원전사고는 그 영향이 농업생산, 토지개발, 어업, 여행, 교통 및 무역 등 전 세계적으로 광범위한 영향을 미치게 되므로 세계인의 공통적인 문제로 인식되고 있다.

⦁대중들에게 신속하게 사고 상황을 고지하는 것이 무엇보다 중요하며, 이는 사고 발생 당사국 뿐 만 아니라 전 세계인들과 원자력 발전 관계 기구들에게도 적용되는 사항이며, 이러한 사고결과로 인한 손실을 최소화하기 위한 공조와 지원이 가능하도록 하여야만 한다.

⦁본 보고서는 후쿠시마 사태가 발생하기 이전에 작성되었기 때문에 후쿠시마 사태로 인하여 얻은 교훈적인 사항들은 포함되어 있지 않다.

⦁따라서 이 보고서를 참조하는 전문가들은 이 점을 유념하여 주시 바라며, 향후 이점에 대한 자세한 후속 내용은 추가적으로 보완될 예정이다.

⦁이러한 보완 내용으로 인하여 가장 영향을 많이 받게 되는 단계는 건설 준비단계 이다.

 

< 그림 17. 시공현장에서 품질관리에 영향을 미치는 영역 >

 

⦁이러한 건설 준비단계에서는

- 최종 안전해석 보고서와 플랜트 기술기준이 확정됨

- 인허가 사항들이 정리됨

- 최대 설계 홍수위 및 상세 공학설계가 확정 및 대피경로의 점검 수행

- 비상발전기의 설계완료

- 관리 및 기술지원 건물 및 기타 시설물 들이 결정됨

- 대피경로 완성

- 유입 및 배수로 설계 완료

- 비상 냉각 펌프실설비와 구조부재들의 계획 완료

⦁후쿠시마 원전 사고의 내용은 아직도 정확하게 밝혀지지 않고 있다.

⦁이러한 사항들은 어느 정도의 시간이 흐른 후 원전 플랜트 설계 및 연구과제에 반영되어 향후 모든 신규 원전 플랜트 개발 사업에 반영되게 될 것이다.

 

2) 목적(p.3)

⦁사업관리란 엔지니어링, 품질보증, 구매 및 회계 등과 같은 관련기능들을 명확히 이해하기 위해 각 기능들을 정의하고 각각의 행위들을 통합하며, 상호 조화롭게 운영하는 것으로 정의할 수 있다.

⦁이 지침서는 원자력 발전시설의 건설관리와 연관된 모든 사항들을 처리하고 지금까지 수행된 세계 여러 나라의 원전 플랜트 건설에 대한 경험으로 부터 신속한 건설, 안전성 확보 및 높은 품질수준 확보를 위해 적용할 수 있는 기술적 노하우를 전수하려는 목적을 가지고 있다.

⦁원자력 발전 플랜트 건설의 사업관리와 관련된 정보 및 데이터에 기반을 둘 때, 이제 기존의 TRS No. 279는 더 이상 유효한 지침이 아니라고 할 수 있다.

⦁본 보고서는 TRS No. 279 원자력 사업관리-지침서의 개정판으로 작성되었으며, 기존의 TRS No.279는 본 보고서로 대체되게 된다.

⦁본 보고서의 주된 주안점은 다음과 같다.

- 신규로 원자력 발전 플랜트 사업을 시작하려는 국가의 발주기관에 대해 턴키 베이스 또는 분할 발주 방식에 의한 효율적인 사업관리 지침을 제공한다.

- 원자력 발전플랜트 프로그램, 특히 건설관리 측면에 대한 준비 및 실행단계에 있어서 발주자의 의무를 정의하고 설명한다.

- 지난 25년 동안 성공적으로 적용되었거나 새로 개발된 첨단 건설 및 공정관리 기법(특히 점차 증가하는 컴퓨터 해석기법을 포함하여)들을 제공한다.

 

3) 대상 범위(p.3)

⦁사업관리는 대규모의 인적자원, 장비 및 자재 등을 해당사업이 기술적으로 탁월한 성과를 내기 위하여 품질기준, 공기 최적화, 공급망 최소화 및 비용 최소화를 통해 조직적으로 제어하고 통제하는데 일차적인 목적이 있는 일련의 리더쉽 기능으로 구성되어 있다.

⦁경쟁력 있는 사업관리는 보다 효율적인 업무 순서, 높은 생산성, 빠른 일처리 시간을 확보하도록 해 주며, 시공 중 투입 자금에 대한 이자비용의 누적도 최대한 감소시켜 준다.

⦁본 보고서는 모든 원자력 발전 플랜트의 준비단계에서 부터 실사용 단계까지의 전 단계의 사업 관리행위에 대해 다룬다.

⦁원전 발전 플랜트 건설에 대한 경험적 지식들이 도출되어 본 보고서에 포함되어 예상치 못한 비용의 상승을 막아주도록 되어 있다.

⦁더욱이, 여러 회원국들의 개별적인 사례를 분석하여 소개함으로서 사업관리에 참조가 되도록 하였다.

 

< 그림 25. 시운전 및 운영 중의 일반적인 턴오버 절차 >

 

4) 참조 대상(p.3)

⦁본 지침서는 다음과 같은 조직에서 사용될 수 있다.

⦁발주처/발주기관

⦁규제제정기관 및 규제제정위원

⦁원자력 발전시설 인허가 관련 전문가

⦁건설 사업자

⦁건축공학 관련 기관

⦁협력 기관원

⦁설계 및 시공감리 관련자

⦁사업관리자(PM)

⦁계획입안자 및 일정관리자

⦁장비공급기관

⦁기술서비스 지원 및 교육기관

 

5) 본 보고서의 구조(p.4)

⦁본 보고서는 원전플랜트 건설과정에서 발생하는 모든 문제를 다루기 위해 총 6개의 부분으로 나누어 구성되어 있다.

⦁제 1 장에서는 원전 플랜트 시설 건설과정에서의 사업관리에 대한 배경과 역사를 기술하였다.

⦁제 2 장은 계획, 조직, 엔지니어링 및 인허가, 위험 및 기반시설물의 건설과 같은 준비단계에 연관된 정보를 제공한다.(p.4)

⦁제 3 장에서는 콘크리트 타설 후, 제조 및 가설, 현장 관리, 모듈공정 시공, 품질관리 및 사업일정 등에 대한 내용을 다루었다.(p.28)

⦁제 4장에서는 시운전 단계로서 건설고정 팀에서 시운전 팀에게로 이관되는 사항을 다루었다.(p.58)

⦁제 5 장에서는 원전 플랜트 시공 중 발생하는 여러 가지 중요한 사항과 난관을 해결하기 위한 보조자료 제공을 목적으로 이전의 사례를 통한 경험 및 교훈 등을 제시하였다.(p.62)

⦁제 6 장에서는 결론 및 권고사항을 기술하였다(p.78)

⦁첨부자료에는 브라질, 불가리아, 캐나다, 중국, 인도, 일본, 한국, 루마니아, 러시아 및 슬로바키아 등 국가의 원전 플랜트 사례보고서를 제시하였다.

 

3. 결론 및 권고사항(p.78)

⦁지금까지의 원전 플랜트 사업의 경험에 비추어 볼 때 원전 플랜트 사업은 다른 분야의 초대형 사업에 몇 가지 특별한 사안이 덧붙여진 상태로 유사한 측면을 가지고 있다.

⦁본 지침서의 주요 결론 및 권고사항은 다음과 같다.

⦁사업비용 및 사업추진 일정 보다는 안전과 품질향상에 우선적으로 주안점을 두어야 한다.

⦁원전 플랜트 사업의 개시 이전에 사업 규제체계가 확립되어야 하며, 관련 사업 규제체계는 대단히 명확하고 엄격하여야만 한다.

⦁기존 사례를 답습하는 원전 플랜트 사업에 비해 새로운 형식을 도입하는 사업은 보다 복잡하고, 난관이 많으며 비용이 많이 소요된다.

⦁고차원의 숙련 기술자들로서 관리팀을 조직하여야 한다.

⦁설계는 충분히 검토되어야 하며, 인허가 사항은 시공 개시 이전에 해결되어야 하고, 사업에 대한 사전계획이 충분히 갖추어져야 한다.

⦁하도급 시공회사의 선정은 원전플랜트 시공경험이 풍부한 업체를 선정하거나 또는 품질, 추적성 및 문서화기능 등과 같은 필요사항 및 특화기술 등에 대한 교육을 시행하여야 한다.

⦁대중들과의 우호적인 관계 및 의사소통을 유지하여야 한다.

⦁원전 플랜트 산업의 품질보증 프로그램은 다른 산업보다 대단히 까다롭다. 이러한 품질보증 프로그램은 설계, 구매, 시공 제조, 설치 및 시운전 기능들과 밀접하게 연관되어 있다.

⦁문서의 조직적인 작성 보존, 검토 및 관리는 향후 원전 플랜트 시설에 대한 수정작업을 위한 설계 및 안전 계수들에 대한 추적과 더불어, 시설에 대한 인허가 상황 들을 지원하는데 필수적인 사항이다.

⦁원자력 반응로의 생애주기 비용(life time cost)은 초기의 자본비용에 집중되어 있는 바, 건설공기의 지연은 예산부족 및 자본 이윤의 손실 등과 관련된 심각한 상황을 초래할 수 있다.

⦁보안문제는 원전 플랜트 시설에 있어서 대단히 중요한 문제이며, 따라서 시공 중에 이러한 문제에 대해 충분히 고려하여야만 한다.