과학

사람으로 이해하는 원자력 발전소

유게에 썼는데 개같이 묻혀서 아깝기도 해서 올림

 

원자력 발전소라는 시스템도 사람처럼 여러 시스템의 조합으로 구성이 되어서 유기적으로 돌아가는 구조를 가짐.

이런 복잡해보이는 발전소의 시스템도 사람에 빗대어 이해하면 생각보다 이해가 어렵지 않기에 간단히 글을 쌈.

 

아래 내용의 요약. 급한사람은 이것만 보고 넘어가도 됨

그림4.png

 

먼저 인체 시스템은 크게

근골격계, 심혈관계, 내분비계, 호흡기계, 신경계, 소화계, 비뇨기계 등으로 구성되어있다.

각 시스템에 대해 간단히 설명하자면, 

 

근골격계는 사람은 뼈와 근육을 이루는 부분을 의미한다.
심혈관계는 혈액을 순환시켜 필요한 영양분을 곳곳에 공급하는 기능을 수행한다.
소화계는 음식물을 먹고 이를 소화하여 에너지로 변환하는 시스템이다.

내분비계는 호르몬등을 담당하는 시스템이다.
호흡기계는 기본적으로 산소를 마시고 이산화탄소를 내뱉는 역할을 수행한다.
신경계는 몸 곳곳의 신호를 보내는 역할을 수행한다.
비뇨기계는 노폐물을 보관하고 배출하는 시스템이다.


원자력 발전소도 이와 매우 비슷하계 계통 (시스템)이 구성되어 있다.

 

먼저 발전소의 뼈대를 이루는 외벽이 곧 발전소의 근골격계를 이룬다고 볼수 있다. 단단한 뼈로 발전소의 핵심 부품 (장기)들을 보호하는 역할을 수행한다. 실제로 비행기가 와서 받아도 장기를 지킬 수 있을정도로 단단한 외벽으로 구성이 되어있다.

 

640px-Barakah_nuclear_power_plant.jpg

 

이제 외부를 봤으니 발전소의 내부로 들어가보자.
발전소의 내부는 다음과 같은 형태로 구성이 되어있다.

 

곳곳의 장기들을 연결하는 파이프들과 펌프들이 (빨간색 선으로 표시된) 원자력 발전소라는 시스템의 심혈관계를 담당하는 부분이다.
사람의 심혈관계는 영양분과 노폐물을 운반하지만 원자력 발전소의 심혈관계는 에너지를 운반한다는 특징을 가진다.

 

그림1.png

 

 

원자력 발전소의 소화계는 농축된 우라늄을 소화시켜 열 에너지를 얻어내게 된다. 빨간 선으로 칠해진 부분이 원자력 발전소의 소화계통노심을 보여주고 있다.

 

그림2.png

 

내분비계는 원자력 발전소에서 사용되는 물에 사람으로 치면 호르몬과 같은 화학물질을 첨가한다. 아래 그림의 빨간색 부분이 이에 해당하는 부분이다. 이 시스템을 통해 원자력 발전소에서 일어나는 소화의 속도를 조절할 수도 있다. 대표적으로 Boron이라는 화학물질을 사용하여 원자력 발전소의 소화속도를 조절하게 된다.

 

그림3.png

 

호흡기계는 존재하는 발전소가 있고 존재하지 않는 발전소가 있다. 우리나라의 경우 그냥 공기가 필요한 경우 그냥 외부공기를 사용하면 되기에 시스템이라 불릴만한 추가적인 설비가 없지만 우리나라가 아랍에미레이트에 지어준 원자력 발전소의 경우 사막이라 모래먼지가 많기때문에 이를 거를수 있는 필터를 가진 경우도 있다.

 

신경계는 원자력 발전소에서 계측제어 시스템으로 구현이 되어있다. 사람의 몸도 중추신경계와 말초신경계로 구분이 되어 있듯이 원자력 발전소도 주 제어실이라는 원전 운전원들이 상주하여 두뇌의 역할을 수행하는 공간과 실제 각 부품에서 신호를 받고 내보낸 신호를 바탕으로 기기를 동작시키는 말초신경계로 구성이 되어있다. 아래 그림이 원자력 발전소의 두뇌 역할을 수행하는 주 제어실의 형태이다.

61332_46771_2640.jpg

 

비뇨기계는 사용후 핵연료를 저장해놓는 수조와 동치시킬수 있다. 원자력 발전소의 사용후 핵연료는 여전히 어느정도의 미열이 꾸준히 발생하고 방사선이 나오기때문에 사용후 핵연료 저장조에 임시로 보관하게 된다. 사진에서 보이는 이런 공간이 사용후 핵연료를 저장하는 공간이다.

 

spent-fuel-pool.jpg

 

현재 우리나라는 화장실을 아직 만들지 못해서 원자력 발전소가 똥을 못싸고 있는 상황이긴 하다.

 

조속히 똥을 쌀 수 있게 되기를 바란다.

 

요약

그림4.png

70개의 댓글

2022.03.17

그럼 재처리는 똥을 잘 처리해서 다시 먹는건가?

0
2022.03.17
@charlote

루왁커피 같은거지

1
2022.03.17

사용후 핵연료 보관하는곳에서 수영하면 피폭돼나요?

0
2022.03.17
@M60분대장

아마도?

0
2022.03.17
@M60분대장

화상은 확실히 입을 듯

0
2022.03.17

핵발전소 잇차잇챠 하면 핵미사일 된다던데 그건 입대하는건가?

1
2022.03.17
@대왕수박

ㅋㅋㅋㅋㅋ

2

끼야아앙 설계도 일러스트 새로운거 쓰고싶어

0
2022.03.17
@(•̀ᴗ•́)و̑̑

왜 ㅋㅋ

0
2022.03.17

핵융합 발전은 언제 가능??

스마트 원자로는 언제 나와?

0
2022.03.17
@뭐든지글로씀

소형 모듈형 원전은 설계는 완료됐고 실증로만 안지었고

 

미국에선 소형 모듈형 원자로로 NUSCALE이라는 애 건설중

 

융합은 몰루

0
2022.03.17
@ptrtype01

그럼 그거 나오면, 수입해오면 강남에 지어도 안전?

0
2022.03.17
@뭐든지글로씀

안전이야 하지 근데 못짓는 이유는 안전보다 경제성이지ㅋㅋㅋ

0
2022.03.17
@ptrtype01

강남에다 지으면 땅값이 더 많이 들테니....ㅋㅋㅋㅋ 국유지나 시유지같은 공공부지에 지으면 되지 않을까? 시군구청마다 하나씩....

0
2022.03.17
@마리괭이

생각보다 시설 사이즈는 작아도 보안시설이라 군 관련한 시설들도 들어와야 하고 해서 부지가 뻥튀기 당하긴 해서 그만한 사이즈의 공공부지가 있나 싶어

0
2022.03.17
@ptrtype01

서울이면.... 잠실 올림픽 관련 시설 부지 정도 면적이면 어떻게 안될까? 주경기장, 부경기장, 야구장, 실내체육관, 수영장 등등 합치면 꽤 되지 않을까? 대충 60만 제곱(18~19만평)미터 정도 나오는데... 도로 건너 아시아공원 부지 합치면 좀 더 뽑아낼 수 있고

 

항공모함이나 원잠에서도 쓰는거라 발전시설만 따지면 얼마 안될거 아냐

0
2022.03.17
@마리괭이

근데 군 시설이라 군부대도 들어가야 하고 사실 고려할게 많아 바다에 띄우는 애들은 출력이 워낙 작은데 SMART라고 하는애는 그래도 열출력이 300MWt 정도 되는데 이게 1차측은 작아도 증기발생기나 터빈이나 이런거 들어가는 건물은 그렇게 작지가 않거든ㅋㅋㅋ 이게 열 내는 시스템은 작긴 한데 열로 전기만드는 시스템은 작아질 수가 없어서

 

NUSCALE도 보면 1차측은 광고 엄청하는데 실제 건설되면 사이즈는 클거라는게 예측이구

0
2022.03.17
@ptrtype01

결국은 터빈건물 사이즈가 문제겠네 근데 터빈 1~2기만 박는다면 충분히 가능할것 같다는 생각도 드는게.... 영흥화력쪽 1~6호기가 차지하는 면적(보일러와 터빈 건물)이 잠실주경기장에서 야구장 정도 사이의 면적이랑 비슷하네 화력발전소 같은 경우 저탄장 같은게 더 많은 면적을 차지하고 의외로 발전건물은 생각보다 크지 않은 듯.

 

이보다 좀 더 작은 규모의 발전소인 동해화력이 터빈 2개 총합 400MW인데 저탄관련시설 제외한 보일러와 터빈 시설쪽 면적이 대충 16만제곱미터 규모라서 충분히 가능하지 않을까 싶다.

 

소형원전도 아닌 대형원전인 고리원전 전체 부지 면적이 대충 110만 제곱미터니까 불가능하다는 생각은 안드네...여기 들어가 있는 원자로만 4기인데(신고리 제외)

0
2022.03.17
@마리괭이

응 터빈건물 사이즈가 젤 문제야 줄일수가 없거든 터빈은ㅋㅋㅋ

 

맞아 엄청 관심이 많나보네

0
2022.03.17
@ptrtype01

그냥 장인어른이 옛날 한수원 분리하기 이전에 발전소에서 일하셔서... 이래저래 주워들은게 많거든... 동해화력은 직접 견학도 가서 봤었고...

0
2022.03.17
@마리괭이

사실 개인적인 견해로는 화력발전소는 좀 줄여야 할것 같긴 해 분진이나 이런거 열심히 관리한다고 해도 주변 민가에 너무 큰 피해더라

 

그렇다고 가스를 떼자니 연료비가 너무 들쑥날쑥이고

0
2022.03.17
@ptrtype01

ㅇㅇ 핵융합같은게 나오면 진짜 게임체인저인데 그 시간벌이는 현실적으로 원전을 안쓸래야 안쓸 수가 없지....

근데 진짜 문제는 똥 쌀 지역(사용후 핵연료) 좀 어떻게 해야하는 상황이잖아.... 이거 해결 못하면 더이상 폐기물을 둘 곳이 없어서 강제로 탈원전하게 생겼더만....ㅋㅋㅋㅋ 지금 상황 보니 내부 부지에 보관하는 수조 밀도 올려서 강제로 구겨넣는 상황이더만...;;

 

암튼 좀 더 찾아보니까 신고리 짓는 부지가 21만평이라니까 잘만 구겨넣으면 18~19만평인 잠실 경기장쪽 부지에다가 박아넣는게 충분히 가능하겠다 싶네.... 아님 노원구에 한전부지 대충 20만평 남는 곳이 있는데(한전 연수원) 여기다 집어넣을 수도 있겠고. 물론 이론상 그렇다는거고 진짜 원자로를 서울에 집어넣을리는 없겠지만 만일 진짜 미친척하고 서울에 넣는다면 그나마 토지보상비 적게 들만한 지역이 이 정도일거... 아님 육사를 이전시키던가....

0
2022.03.17
@마리괭이

내 생각엔 일단 똥을 많이 만드는 월성원전은 빨리 문을 닫기는 해야겠더라ㅋㅋㅋ

 

발전소 타입도 CANDU타입이라 폐핵연료봉이 진짜 많이 나오거든 그것만 막아도 몇년은 벌 수 있을듯해ㅋㅋㅋ 맞아 부지내에 쑤셔넣고 있지 새 원전을 지었는데 핵연료 저장조는 이미 차있는 현상도 나오고 있고

0
2022.03.17
@ptrtype01

핵개발할거면 캔두가 필수인데..... 재처리 기술도 없는 상황에서는 진짜 빨리 치워버리던가 아님 진짜 핵개발 하던가 둘 중 하나는 택해야 할 듯.... 안그러면 옛날 소련마낭 동해 깊은곳에다 투기해야 할 판이잖아....;;;

0
2022.03.17
@마리괭이

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ왜캐 잘아누 맞아 저게 사실 재처리해서 PU 뽑기 편해서 일단 짓고 본거거든ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

0
2022.03.17
@마리괭이

전기 소비량 보니 2018년도 기준으로 서울 전체가 47,810GWh정도 썼네....ㄷㄷ

소형 원전 발전량이 터빈당 300MW이라 치고 1년중 절반을 발전하는데 돌리고 나머지 절반이 계획정비라고 치면 연간 발전량이 1,314GWh가 되니까 터빈 한기당 대충 서울 전체 소비량의 2.7%정도 충당 가능하단 소리네 송파구 연간 전기소비량이 2,820GWh니까 터빈 2기를 박고 가동률 50%로 맞춘다면 발전소 소재지인 송파구 전기는 자체 충당 가능하단 의미가 되는데..... 진짜 원전에 대한 거부감이랑 땅값만 아니면 할만하겠는데?

0
2022.03.17
@마리괭이

소형원전은 보통 열출력이 300이고 전기출력은 1/3 정도 되기때문에 사실 100MW라 보는게 맞아ㅋㅋㅋ 그러니 계산양에 3배정도 곱해주긴 해야지

 

보통 그리고 원자력 발전소의 경우엔 HP 터빈 LP 터빈 (고압터빈, 저압터빈) 묶어서 돌기때문에 터빈당으로 계산은 안하고 호기당으로 계산을 하지 100MW짜리 하나로 보면 될것 같아 그냥

0
2022.03.17
@ptrtype01

글쿠만... 그러면 대충 4기 정도는 박아놔야 송파구 전력 충당 가능하단 소리네.... 면적이 아슬아슬하겠는데?

0
2022.03.17
@마리괭이

이게 사실 미국같이 땅이 넓어서 발전을 지역내에서 해결해야하는 경우엔 매우 매력적인 선택지인데, 우리나라 영토 정도에 전력망이 이미 촘촘히 구성된 경우에는 효율로보나 사회적 비용측면으로 보나 대형 원자력 발전소가 훨씬 이득이긴 해 ㅋㅋㅋ

 

다만 지금 부울경 그쪽에 너무 많은 원자력 발전소가 몰려있어서 이는 전세계적으로 유래가 없는 규모인 만큼 혹시나 모를 사고에 취약해서 문제긴 하지

0
2022.03.17
@ptrtype01

굳이 한다면 서울같은 대도시보단 오히려 인구 50만에서 100만 사이 도시에 더 효율이 좋겠구만....

0
2022.03.17
@마리괭이

맞아 미국 같은 경우엔 도시간의 거리가 너무 머니까 설치하기 딱 좋지 그리고 걔네는 연료 운송비도 만만찮으니까

 

사실 우리나라엔 안어울려ㅋㅋㅋ 내 개인적인 생각으로는

 

그럼에도 불구하고 연구를 계속하는건

 

우리나라엔 부적합하지만 사막 많고 한 중동국가나 땅덩어리 큰 국가에는 여전히 매력적인 선택지니까 수출을 위해서라도 하긴 해야지

0
2022.03.17
@마리괭이

보통 이제 발전소의 안전성 평가를 수행할때, Probabilistic Safety Assessment (PSA)라는 확률론적 안전성을 평가하는데, 단일 호기에 대해서는 모두다 안전기준을 충족시켜도 이게 다수호기가 되는경우 어떤 나쁜방향으로의 시너지를 낼지 모르기때문에

 

현재 다수호기에 대한 확률론적 안전성 평가 (Multi-unit PSA) 연구를 수행하고는 있어. 근데 이게 방금 말했듯이 우리나라가 처음 하는 분야다 보니까 결과를 낼때 가정사항이 덕지덕지 붙어서 문제기도 한 상황

0
2022.03.17
@ptrtype01

이건 이거대로 뒷골인 문제구만

0
2022.03.17
@마리괭이

관심있어해줘서 나도 지금 계속 퇴근 전에 나불나불 하고 있는데ㅋㅋㅋ PSA가 크게 보면 3단계로 구성이 되어있거든? Level 1, 2, 3 로

 

Level 1에서는 진짜 노심의 융용빈도를 계산하는 PSA이고 그 여러 사람들이 말하는 뭐 노심이 녹을 확률이 백만년만에 한번이다 이런 결과가 여기서 도출되는겅

 

Level 2에서는 노심 녹은거 ok 그럼 이게 원자력 발전소 격납건물을 뚫고 나갈 확률은 얼마나 되는지 계산하는거고 이게 보통 Level-1보다 1/10~1/50정도 더 낮은 확률이라 계산하고

 

Level3 는 이제 대규모 유출이 되었을때 실제 인간이 몇명이나 죽을지에 대한 계산인데 이게 Level이 올라가면 올라갈수록 가정사항을 덕지덕지 달고 있기때문에 유용하지만 진짜 그렇냐 라고 물어보면 또 확답하기가 힘든 문제도 있어

0
2022.03.17
@마리괭이

이번 울진 화재같은 경우에도 PSA에서 외부사건 PSA라고 External event가 발생했을때 안전성이 어떨지 미리 연구를 3년전쯤 수행을 하기도 했었어 그 결과에 따라 취약점 보강을 어느정도 수행한 상태였고

 

참 다행이지

0
2022.03.17
@ptrtype01

아...진짜 그거 아찔한게 옛날 2000년 동해안 산불때도 원전 6km정도 남겨놓고 바람방향 바뀌어서 살았거든.... 그땐 진짜 무대책 수준이었는데 보강했다니 다행이구만

0
2022.03.17
@마리괭이

제갈량이 제사라도 지냈나ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

0
2022.03.17
@ptrtype01

진짜 바람이 남동으로 바뀌었으니까....ㅋㅋㅋ

비와서 다 꺼진거도 이번이랑 그때랑 똑같음

0
2022.03.17
@마리괭이

화재 관련해서 또 원자력 발전소의 문제중에 하나가 부하추종운전이 어렵다는 점도 있어

다른 발전 방식의 경우 진짜 떼는 연료를 손대서 전기출력을 쉽게 조절할 수 있고 그게 그렇게 위험하지 않기 때문에 유사시에 발전소의 출력을 쉽게 조절할 수 있는데 반해

 

원자력 발전소의 경우엔 저출력으로 장시간 운전하면 핵분열 생성물로 제논-131이런게 노심에 쌓이게 되거든 근데 이게 중성자를 잡아먹는 애로써 동작을 하게된단말야? 그래서 저출력으로 장시간 운전한 뒤에 정상출력으로 높일 때 출력이 제대로 안따라오고 예측되지 않은 거동을 보이는 경우가 발생하기도 해서 위험하기 때문에 권고하지 않는 운전방법이어서 부하추종운전이 쉽지가 않어

 

체르노빌 터진것도 보면 그새끼들은 왜 원자력 발전소로 실험을 했는지는 모르겠다만 어쨌든 실험하기 위해 발전소를 꺼버리려 했는데 우리나라로 치면 한전같은 기관에서 지금 전기가 좀 더 필요하니까 저출력으로 운전을 좀만 더 해라 라고 해서 저 현상때매 제어를 제대로 못한 측면도 있거든

0
2022.03.17
@ptrtype01

그거 대비해서 있는거 중 하나가내연발전(비상발전)이잖아 장인어른이 다루시던게 그거였거든

 

체르노빌은 레알 뭔 생각이었던건지 모르겠고

0
2022.03.17
@마리괭이

EDG (Emergecy Diesel Generator) 이야기 하는거라면 조금 다른거야

EDG는 디젤발전기로 발전을 임시로 스위치 하는게 아니라 혹시나 발전소에 전력공급이 안될때 필수기기에 전력공급을 디젤 발전기를 떼서 하는거거든

0
2022.03.17
@ptrtype01

ㅇㅇ 그때랑 초기 시동걸 때 필요하다더라

0
2022.03.17
@마리괭이

아 그런가? cold standby때 디젤을 썼던가ㅋㅋㅋ 그건 내가 잘 기억이 안난다 맞는것 같기도 하고

 

체르노빌은 안전문화의 부재가 너무 컸어ㅋㅋㅋ 까라면 까는 정치체제라

0
2022.03.17

정보추

이해가 쏙쏙 잘되네 직접만듬?

1
2022.03.17
@HeadTax

예쓰 그럼 추천좀 해줘 유게가서

 

https://www.dogdrip.net/userdog/391098219?sort_index=popular&page=2

 

노력했는데 개같이 멸망

0
2022.03.17
@ptrtype01

12까지 만들어 드렸읍니다

0
2022.03.17
@HeadTax

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

 

고맙지만 이미 망했어

0
2022.03.17

사람 몸에 비유하는게 너무 강조돼서 얘기를 불필요하게 복잡하게 만드는 느낌임

0
2022.03.17
@vanadium

사람 몸에 비유하는걸 강조하고 싶었으니 소기의 목적은 확실히 달성한듯

 

비전공자에게 시스템의 내용자체는 원래 간단하게 설명하기 쉽지 않고ㅋㅋ

 

아마 수업자료 형태로 PPT 포맷으로 만들었으면 저것보다 훨씬 간단할듯

 

사람 - 발전소 이런식으로 병렬배치하면 되니까

 

글의 한계지 뭐

0
2022.03.17
@ptrtype01

답정너 같은건가

 

어려운 개념을 설명하겠다고 또 다른 어려운 용어들을 가져다 초장에 쏟아놓으면 읽기 싫게 만드는 효과밖에 없지

 

이해를 하기 쉬우라고 비유를 하는거면 이해하기 쉬운 말로 소프트하게 떠먹여야지

 

또다른 딱딱한 용어를 가져와서 비유라고 하면 안된다는 말임

 

수업자료 이러케 만들면 수업컨설팅 받을때 개털림

0
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