수중취배수 시스템을 이용한 온배수 영향저감 ( Submerged Cooling Technology to Minimize Effects of Thermal Discharge)

수중취배수 시스템을 이용한 온배수 영향저감(Submerged Cooling Technology to Minimize Effects of Thermal Discharge) 2010. 9. 2 한국수력원자력 발표자 : 배성환

목 차 • 개요 • 온배수 배출 현황 • 냉각수 계통 형식 • 수중 취수 계통 • 수중 배수 계통 • 결론 • 참고자료

개 요 • 도입 배경 • 국내 총 20기의 원전이 가동 중에 있으며 12기의 원전이 추가로 건설 중이거나 건설예정 • 최근 발전소의 발전용량 증대와 발전 단지화에 따른 온배수 방출로 인한 해수온도 상승 영역 확대 (인근해역 생태계 영향) • 온배수에 의하여 가동 중인 원전 및 후속호기의 발전효율에 영향 초래 • 기존 해안 보존 및 훼손을 최소화 할 수 있는 설계 및 시공 필요

개 요 • 온배수 영향 저감방안 필요성 • 발전단지 인근해역에 약 7~9oC의 50 m3/sec/unit 온배수로 인한 해수온도 상승영역 증가 • 지구 온난화로 인한 해수온도 상승 • 어업협상, 양식장 피해 등과 관련된 민원의 지속적 증가 • 온배수로 인한 부정적 요소 • 재순환 온도로 인한 가동중인 발전소 효율 감소 • 인근해역 환경 민원 초래

개 요 • 국내 원전 부지 – 발전단지 형성 고리 원전 1-4 호기 및 신고리 원전1-4호기 배치도

개 요 • 국내 원전 부지 – 발전단지 형성 월성원전 1-4호기 및 신월성 원전 1,2호기 배치도

개 요 • 국내 원전 부지 – 발전단지 형성 울진 원전 1-6호기및 신울진 원전 1,2호기 배치도

온배수 배출현황 • 가동중인 원자력발전소의 온배수 배출현황

온배수 배출현황 • 가동 중인 원자력발전소의 온배수 배출현황(계속)

온배수 배출현황 • 건설 중인 원자력발전소의 온배수 배출현황

온배수 배출기준 • 국내 온배수 규제 및 기준 • 온배수 배출온도 40oC 이하로 규제 • 수질환경보존법 시행규칙 제8조 수질기준 • 1981년 영광원자력 5,6호기에서 적용 • 국외 온배수 규제 및 기준

냉각수 계통 형식 • 직접순환방식(once through cooling system ) • 수원(Water Source)에서 냉각수를 취수하고 다시 수원으로 배출하는 방식 • 일반적으로 표층 및 수중취배수 방식에 적용 • 건설비 및 계통 운영비가 저렴 • 냉각탑 재순환방식(closed cooling system including cooling tower) • 냉각수로 담수 사용 • 건설비 및 운영비가 상대적으로 고가 • 냉각탑에서 증발된 수증기 및 소음 발생

냉각수 계통 형식 • 냉각지 재순환 방식(closed cooling system including cooling pond) • 대규모 냉각지 부지 필요 • 상대적으로 낮은 냉각 효율 • 건설비 및 계통 운영비가 상대적으로 보통

냉각수 계통 형식 표층취수-표층배수 직접순환방식 개념도 (Once Through Cooling System Applying Surface Intake and Discharge)

냉각수 계통 형식 수중취수-수중배수 직접순환방식 개념도 (Once Through Cooling System Applying Submerged Intake and Discharge)

냉각수 계통 형식 냉각탑 재순환방식 개념도 (Closed Cooling System Including Cooling Tower)

냉각수 계통 형식 냉각지 재순환방식 개념도 (Closed Cooling System Including Cooling Pond)

수중취수계통 • 수중취수계통(Submerged Intake System) • 평균해수면 약 15~20m 아래에서 취수하는 방식으로 저온의 해수 취수 가능 • 여름철 표층취수 대비 약 15%~30% 정도의 냉각수량 감소 효과 • 표층취수 대비 냉각수 취배수 온도 감소 가능 • 표층취수 시 문제점인 표층의 부유물질에 대한 영향 없음 • 해중생물(해파리 및 새우떼)에 대한 영향 최소화

수중취수계통 • 수심별 수온분포 신고리 원전의 수심별 수온분포

수중취수계통 • 수중취수구(Velocity Cap) 형상 신고리3,4호기 수중취수구 형상(터널공법)

수중취수계통 • 수중취수구(Velocity Cap) 형상 신월성 1,2호기 수중취수구 형상(침매공법)

수중취수계통 • 수중취수구조물 구성 수중취수구 ⇒ 수중취수터널 ⇒취수조 ⇒취수펌프

수중배수계통 • 수중배수계통(Submerged Discharge System) • 해외에서 온배수 배출온도를 30oC~35oC로제한 • 최대 온배수 배출온도가 37oC 이상이면 환경적인 문제점 발생 가능성이 존재 • 발전 단지화로 인한 가동중인 원전의 취수온도 상승을 초래함에 따라 수중취수방식 적용 • 초기희석효과를 극대화하고 표면 해수온도 상승영역을 최소화하기 위해 여러 개의 방류공 설치 및 빠른 방류유속 필요 • 방류공의 간격은 방류 플륨(Plumes)이 중복되지 않게 방류공 배치

수중배수계통 • 수중배수구(Diffuser) 수리모형실험 신고리 1,2호기 수리모형실험

수중배수계통 • 수중배수구(Diffuser) 수리모형실험 • 배치형상에 따라 플륨 중첩이 달라지는 수리모형실험 전경 신고리 1,2호기 수리모형실험

수중배수계통 • 수중배수 및 표층배수 장단점 비교 • * 수중방류시 초기희석효과 표층배수 보다 큼

수중배수계통 • 수중배수구(Diffuser) 형상 • 배출구 수 : 배출량,유속,경제성 • 쇄굴방지 주변에 사석, 피복석보호 신고리 3,4호기 수중배수구 형상(터널공법)

수중배수계통 • 수중배수구(Diffuser) 형상 신월성 1,2호기 수중배수구 형상(침매공법)

수중배수계통 • 수중배수구조물 구성 배수조(Discharge Pond) -> 수중배수터널( Submerged Discharge Conduit)-> 수중배수구(Diffuser)

결 론 • 수중취배수 방식은 효율성이 가장 큰 온배수 영향 저감 방안 • 가동중인 원전 및 인근해역의 생태계에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 방안 • 장기간의 지구온난화로 인한 해수온도 상승에 대비가 가능

참고자료 신고리 1,2호기 수중배수구조물 배치도

참고자료 신고리 1,2호기 수중배수구조물 종단면도

참고자료 신월성 1,2호기 수중취배수구조물 배치도

참고자료 신월성 1,2호기 수중취수구조물 종단면도 신월성 1,2호기 수중배수구조물 종단면도

참고자료 신고리 3,4호기 수중취배수구조물 배치도

참고자료 신고리 3,4호기 수중취수구조물 종단면도 신고리 3,4호기 수중배수구조물 종단면도

참고자료 신울진 1,2호기 수중취배수구조물 배치도

참고자료 신울진 1,2호기 수중취수구조물 종단면도 신울진 1,2호기 수중배수구조물 종단면도

감사합니다

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