원자력 발전은 대부분의 산업 분야에서 찾아볼 수 없는 수준의 정밀한 엔지니어링 기술을 요구합니다. 가압수형 원자로, 가스냉각로(AGR), 차세대 전기압축원자로(EPR) 등 모든 상용 원자로의 계측 및 제어(I&C) 시스템에서 압축 공기는 단순한 소모품이 아닙니다. 압축 공기는 원자로의 안전 정지 또는 고장 발생 시 운전 지속 여부를 결정하는 안전 필수 요소입니다. 공압 라인에 미량의 탄화수소 오염, 수분 유입, 또는 미세 입자가 존재할 경우 파일럿 밸브가 고착되거나, 포지셔너가 이탈하거나, 격납 용기 격리 밸브가 잘못된 순간에 닫히는 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 전 세계 모든 신뢰할 수 있는 원자력 발전소 운영 기관이 계측용 공기 공급에 오일이 없는 압축 공기를 지정하는 이유, 그리고 압축기 기술 선택이 기계실을 넘어 훨씬 더 광범위한 규제적 중요성을 갖는 이유가 바로 여기에 있습니다.
에버파워(Ever Power)의 오일 프리 스크류 공기 압축기는 고장이 절대 용납될 수 없는 환경을 위해 처음부터 설계되었습니다. 당사의 장비는 진정한 오일 프리 압축 공기를 정의하는 국제적으로 인정받는 표준인 ISO 8573-1 Class 0을 준수하며, IAEA NS-G-1.3 지침 및 영국 원자력규제청(ONR)의 요구 사항에 따라 원자력 안전 등급 애플리케이션에 대한 검증을 거쳤습니다. 힝클리 포인트 C 원자력 발전소의 새로운 계측 공기 헤더 설치, 원자력 해체청(NDA)이 관리하는 매그녹스(Magnox) 해체 현장의 노후 압축기 교체, 또는 EDF 에너지(EDF Energy) AGR 발전소의 계측 공기 패키지 업그레이드 등 어떤 상황에서든 당사의 오일 프리 스크류 압축기는 원자력 안전 사례에 필요한 기본 신뢰성을 제공합니다.
아래 섹션에서는 오일 프리 스크류 압축의 엔지니어링 원리, 성능 매개변수 전체 세트, 원자력 계측제어 회로에 대한 적용별 지침, 그리고 영국 및 해외에서 운영 중인 원자력 프로젝트의 실제 사례를 자세히 설명합니다. 프로젝트 사양을 작성하는 초기 단계에 있거나 기존 설비를 대체할 방안을 검토 중인 경우, 이 페이지는 올바른 결정을 내리는 데 필요한 기술적 깊이와 상업적 확신을 제공하기 위해 작성되었습니다.
왜 중요한가
오일이 없는 계측용 공기: 원자력 계측제어의 필수 기본 조건
안전 밸브 무결성
0.01mg/m³의 낮은 농도의 오일 에어로졸도 공압 밸브 시트의 팽창, 고착 또는 재밀착 불량을 유발할 수 있습니다. 안전 계측 시스템에서 밸브가 열린 상태로 고착되거나 닫힌 상태로 고착되면 플랜트 보호 기능에 직접적인 문제가 발생하며, 규제 기관은 이를 안전상 중대한 결함으로 간주합니다.
규정 준수
미국 해양연구청(ONR)의 안전성 평가 원칙과 국제원자력기구(IAEA) 안전 표준 시리즈 NS-G-1.3은 모두 설비 수명 주기 전반에 걸쳐 계측용 공기질을 명시, 모니터링 및 유지 관리하도록 요구합니다. ISO 8573-1 클래스 0 인증은 안전성 평가 및 정기적인 안전성 검토에 필요한 문서화된 품질 기준을 제공합니다.
중복 아키텍처
원자력 발전소 계측용 공기 시스템은 2×100% 또는 N+1 방식으로 구성되어 계획적이든 비계획적이든 단일 압축기 고장이 발생하더라도 계측용 공기 공급이 중단되지 않도록 설계되었습니다. Ever Power 압축기는 모든 원자력 발전소 단일 고장 기준을 지원하기 위해 매칭 세트, 듀티/스탠바이 또는 완전 분리형 아키텍처로 제공됩니다.
긴 서비스 수명
원자력 발전소의 설계 수명은 40~60년이며, 각 계측용 공기 압축기는 계획된 정비 기간 동안 6만 시간 이상 가동될 것으로 예상됩니다. 오일 프리 스크류 설계는 윤활유 열화를 수명 제한 요인에서 제거하여, 하류 여과 장치를 추가한 오일 주입식 압축기보다 수명 주기 비용을 크게 절감합니다.
공학 원리
오일 프리 스크류 압축기가 0등급 공기 청정도를 달성하는 방법
오일 프리 스크류 압축기는 오일 주입식 스크류 압축기와 동일한 나선형 맞물림 로터 원리를 사용하지만, 로터 간극 관리 및 열 제어 방식이 근본적으로 다릅니다. 오일 주입식 압축기에서는 윤활유가 수컷 로터와 암컷 로터 사이의 미세한 간극을 채워 세 가지 역할을 동시에 수행합니다. 즉, 블로우바이를 방지하기 위해 압축실을 밀봉하고, 토출 온도를 관리하기 위해 압축 과정을 냉각하며, 금속 간 접촉을 방지하기 위해 로터 프로파일을 윤활합니다. 오일을 제거하면 이 세 가지 기능을 모두 다른 방식으로 구현해야 합니다.
에버 파워는 2단계 압축 설계와 중간 공기 냉각기를 통해 이를 구현합니다. 1단계에서는 주변 공기가 정밀 가공된 로터를 통과하는데, 이 로터는 오일막 대신 PTFE 복합 소재 타이밍 기어에 의해 간극이 유지됩니다. 로터에는 특수 비점착성 폴리머 코팅이 되어 있어 압축 챔버 내에 탄화수소 윤활유 없이도 밀봉 상태를 유지합니다. 압축 과정에서 공기 온도가 상승하고, 중간 냉각기가 열을 방출하고 응축된 수분을 제거한 후 2단계에서 최종 토출 압력으로 공기를 압축합니다. 기어 윤활은 샤프트 씰과 미로형 배리어로 압축 경로와 분리된 밀폐된 베어링 챔버에만 국한되어 윤활유 증기조차 공정 공기 흐름으로 유입되지 않도록 합니다.
그 결과, 측정 결과 오일 함량이 0인 압축 공기가 생성됩니다. 이는 압축기 출구에서의 총 오일 함량 분석을 통해 ISO 8573-1 Class 0 요구 사항을 충족함을 검증한 결과입니다. 원자력 계측용 공기 용도의 경우, 출력 공기는 전용 냉매식 공기 건조기와 이중 응집 필터 시스템을 거쳐 수분 이슬점을 -40°C pfd 이하로 낮추고 입자를 ISO Class 1 수준으로 제거합니다. 당사는 이러한 통합 패키지를 스키드 장착형으로 사전 시운전 완료된 계측용 공기 장치로 공급하며, 원자력 계측용 공기 헤더에 바로 연결할 수 있도록 준비되어 있습니다.
기술 데이터
성능 및 사양 매개변수
다음 사양표는 표준 원자력 발전소 계측기용 공기 패키지 제품군을 나타냅니다. 특정 위치 제어 장치 요구 사항을 위한 고압 변형, 2구역 전기 구역용 ATEX 등급 인클로저, 제어 건물 설치를 위한 저소음 방음 캐노피 등 맞춤형 구성은 요청 시 제공 가능합니다.
| 매개변수 | 사양/범위 | 핵 관련성 |
|---|---|---|
| 압축기 유형 | 2단 오일 프리 로터리 스크류 | 압축 경로에 오일이 없어 ISO Class 0 등급 달성 가능 |
| 공기 청정도 등급 | ISO 8573-1 0등급 (총 오일 함량 < 0.01 mg/m³) | 원자력 안전 등급 계측용 공기에 필수 사항 |
| 전달 압력 | 7.0 – 13.0 bar g (조절 가능) | 원자력 공압 액추에이터에 필요한 모든 요구 사항을 충족합니다. |
| 무료 항공 배송 | 2.5 – 22.0 m³/min (단위당) | 단일 원자로 또는 다중 유닛 스테이션 헤더에 맞게 확장 가능 |
| 습도 이슬점 | -40°C pfd (내장형 건조기 포함) | 계측제어(I&C) 튜브의 결빙 및 부식을 방지합니다. |
| 입자 함량 | ISO 8573-1 1등급 (≤ 0.1 µm / 0.1 mg/m³) | 오리피스 플레이트, 노즐-플래퍼 트랜스미터를 보호합니다. |
| 구동 모터 등급 | IE3/IE4 프리미엄 효율, IEC 60034 | 운영 비용 절감; 영국 탄소중립 목표 달성에 부합 |
| 제어 시스템 | Modbus/PROFIBUS/HART I/O를 지원하는 PLC | 원격 모니터링을 위해 공장 DCS/SCADA 시스템과 통합됩니다. |
| 소음 수준 | 1m 거리에서 72dB(A) 이하 (표준 캐노피 기준) | 제어 건물 인근의 점유된 압축기실에 적합합니다. |
| 주변 온도 범위 | -5°C ~ +45°C (확장 범위 옵션 제공) | 영국 해안 플랜트 환경에서 연중 내내 운용 가능 |
| 이중화 구성 | 2×100% 작동/대기 또는 N+1 다중 장치 | 원자력 발전소 단일 고장 기준 요건을 충족합니다. |
| 설계 수명 | 60,000시간 이상 작동 후 (주요 정비 주기) | 원자력 발전소 정비 계획 주기와 연계됨 |
| 인증 | ISO 9001 | ISO 8573-1 클래스 0 | CE | UKCA | IAEA 호환 | 원자력 안전 평가 제출을 위한 모든 서류 패키지 |
효과가 있는 곳
오일 프리 계측용 공기로 구동되는 중요 계측 제어 애플리케이션
안전 계측 시스템(SIS) 작동
공압식 SIS 최종 요소(공정 차단 밸브 및 트립 밸브 포함)는 정전이나 로직 솔버 명령 시에도 안전 위치를 유지하기 위해 깨끗하고 건조한 계측용 공기를 사용합니다. Ever Power 컴프레서는 헤더 압력과 유량 안정성을 제공하여 공기압 변동으로 인한 오작동을 방지하며, SIS 루프의 전체 수요 범위에서 압력 허용 오차를 ±0.15 bar 이내로 유지합니다.
격리 밸브
주요 밀폐 경계는 밀폐 신호 발생 후 정해진 스트로크 시간 내에 공압식 차단 밸브가 닫히는 것에 달려 있습니다. 오일 오염, 수분 결빙 또는 압력 손실 등 계측 공기 공급 품질의 저하는 밀폐 외피의 누출 방지 성능을 직접적으로 위협합니다. 당사의 이중화된 압축기 세트는 내장된 대기 전환 로직을 사용하여 계획된 유지보수 기간에도 계측 공기 헤더를 항상 가동 상태로 유지합니다.
원자로 스크램 및 비상 정지
유압식 또는 공압식 원자로 트립 차단 메커니즘과 같은 비상 정지 시스템은 정해진 최소 헤더 압력을 갖춘 매우 안정적인 구동 공기 공급을 요구합니다. Ever Power의 자동 대기 모드 전환 기능은 전환 과도 현상을 견딜 수 있도록 설계된 수신기 버퍼와 결합되어, 발생 가능한 모든 단일 압축기 고장 시나리오에서 SCRAM 공기 헤더의 압력이 최소 트립 밸브 작동 압력 이상으로 유지되도록 보장합니다.
비상 노심 냉각 시스템(ECCS)
ECCS 축압기 충전, ECCS 주입 라인 밸브 작동 및 노심 분무 개시 로직은 모두 지진 발생 및 발전소 정전 시나리오를 포함한 설계 기준 이벤트 발생 중 및 이후에 작동해야 하는 공압 요소를 포함합니다. ECCS 관련 회로에 공급되는 계측 공기 압축기는 지진 인증 문서(IEEE 344 방법론) 및 비상 디젤 발전기 지원 전력 분배 기능을 갖추고 있으며, Ever Power의 원자력 발전 패키지는 이 두 가지 기능을 표준 옵션으로 지원합니다.
왜 항상 전력을 사용하는가
원자력 계측용 공기에 대한 6가지 엔지니어링 이점
오일 잔류량 제로 — 검증 완료
각 장치는 공인된 제3자 시험기관에서 발급한 ISO 8573-1 Class 0 시험 인증서와 함께 출고됩니다. 이 시험 보고서는 원자력 안전성 평가에 제출되는 장비 데이터 패키지의 일부이므로, 인수인계 전 구매자가 별도의 설치 후 시험을 의뢰할 필요가 없습니다.
완벽한 문서 패키지
원자력 발전소 조달에는 자재 추적성, 용접 검사 기록, 공장 출하 검사(FAT)/현장 출하 검사(SAT) 프로토콜, 그리고 고객 사양에 맞춘 운영 및 유지보수 매뉴얼이 요구됩니다. 에버 파워는 원자력 관련 문서 전담팀을 운영하여 ONR 규제 대상 시설, 기밀유지협약(NDA) 체결 현장, 그리고 EDF 에너지 조달 요건에 부합하는 데이터북을 제작하고 있으며, 이 모든 과정은 ISO 9001 인증 품질 관리 시스템 하에서 진행됩니다.
지진 관련 자격 인증 가능
힝클리 포인트 C를 포함한 신규 원자력 발전소의 안전 등급이 지정된 계측용 공기 공급을 위해 Ever Power는 내진 설계 문서, IEEE 344 규격에 부합하는 진동대 시험 보고서, 그리고 현장별 최소 압력 지점(ZPA)에서의 성능을 인증하는 구조 계산서를 포함한 압축기 패키지를 공급할 수 있습니다. 이는 일반적인 산업용 압축기 공급업체에서는 보기 드문 서비스이며, 원자력 프로젝트 분야에서 Ever Power가 보유한 풍부한 경험을 반영합니다.
자동 작동/대기 전환
통합 PLC 제어 패널은 두 장치의 토출 압력과 압축기 상태 신호를 동시에 모니터링합니다. 압력이 저압 설정값 이하로 떨어지거나 주 압축기에서 오류 신호가 발생하면 3초 이내에 자동 대기 모드 시작 및 전환이 이루어집니다. 이는 대부분의 공압 헤더 수신기가 최소 계측 공기 압력까지 소진되는 속도보다 빠릅니다. 전환 이벤트는 타임스탬프와 함께 기록되어 공장 엔지니어가 사후 검토할 수 있습니다.
낮은 수명주기 비용
오일을 제거한다는 것은 오일 분리 장치, 인라인 오일 제거 필터, 그리고 오일 주입식 기계에서 2,000~4,000시간마다 필요한 정기적인 오일 교환이 필요 없다는 것을 의미합니다. 원자력 발전소에서 20년 동안 운영할 경우, IE4 모터의 에너지 소비량 감소와 더불어 절감되는 유지보수 비용을 고려하면, 일반적으로 하류 필터링을 통해 1등급 오일을 주입하는 동급 오일 주입식 장비 대비 30~40%의 수명주기 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
원격 모니터링 및 경보 통합
플랜트 DCS 통합은 기본 사양입니다. Modbus RTU, PROFIBUS DP 또는 4-20mA 하드웨어 I/O 출력을 통해 계측 공기 시스템 상태(작동 상태, 헤더 압력, 출구 이슬점, 공기질 모니터 경보 및 압축기 고장 조건)를 주 제어실에 알리고 추가 엔지니어링 작업 없이 플랜트 경보 관리 시스템에 통합할 수 있습니다.
고객 성공
영국 신규 원자력 발전소 건설 프로젝트 - 잉글랜드 서머싯
프로젝트: 영국 서머싯의 주요 신규 원자력 발전소 건설 프로젝트를 위한 계측용 공기 공급 패키지입니다. 이 프로젝트는 건설 시운전 및 초기 원자력 운전 기간 동안 SIS 최종 요소 및 격납 용기 격리 밸브를 포함한 발전소의 안전 계측 제어 회로에 공기를 공급하기 위한 완전한 스키드 장착형 계측용 공기 패키지를 필요로 했습니다.
요구 사항: 고객 사양에 따르면 최소 14m³/min의 풍량과 8.5bar g의 압력 조건을 충족하는 2×100% 이중화 오일 프리 스크류 압축기 패키지가 필요했으며, 압축기 출구에서 ISO 8573-1 Class 0 공기 순도를 검증해야 했습니다. 안전성 평가를 위해 내진 성능 검증 문서와 ONR 규격에 부합하는 데이터북이 필수적으로 요구되었습니다. 또한, 해당 패키지는 3.8m의 제한된 천장 높이를 가진 협소한 압축기실 공간에 설치되어야 했습니다.
에버 파워 솔루션: 당사는 동일한 구조용 강철 베이스에 8.0 m³/min 용량의 장치 두 대(100% 2대를 결합하여 16 m³/min의 용량 확보, 여유 용량 포함)를 설치하고, 높이 3.6m의 저층형 방음 캐노피를 장착했습니다. 통합 제어 패널은 3초 미만의 전환 시간으로 자동 작동/대기 모드 전환 기능을 제공하며, Modbus TCP/IP DCS 인터페이스와 4~20mA 출력의 파라메트릭 공기질 센서를 통한 지속적인 오일 함량 모니터링 기능을 갖추고 있습니다. 두 장치 모두 고객사 품질보증 담당자가 참관한 공장 인수 시험(FAT)을 통과했습니다.
원자력 고객들이 하는 말
“에버 파워가 제공한 문서 패키지는 이번 프로젝트에서 회전 장비 공급업체로부터 받은 것 중 가장 완벽했습니다. FAT 기록, FMEA, 자재 추적성 인증서 모두 당사의 원자력 품질 보증 시스템에 맞는 형식으로 제공되었으며, 단 한 건의 수정 요청도 없었습니다. 이는 저희 경험상 매우 드문 일입니다.”
— 선임 기계 엔지니어
서머싯의 원자력 엔지니어링 계약업체
"SIS 성능 테스트 기간 전에 계측용 공기 시스템을 가동해야 하는 촉박한 일정 압박이 있었습니다. Ever Power의 프로젝트 관리자는 프로그램 주요 일정에 맞춰 작업을 진행했고, 장비는 공장에서 모든 테스트를 완료한 상태로 도착하여 시운전 과정에서 아무런 문제도 발생하지 않았습니다. 대기 전원 전환 시스템은 현장 테스트에서 단 한 번에 성공적으로 작동했습니다. 원자력 프로그램에서는 이러한 조건이 반드시 충족되어야 합니다."
— 계측제어 시운전 책임자
영국 북서부의 원자력 시스템 통합업체
"저희 AGR 발전소에서 노후된 오일 주입식 압축기 3대를 에버파워(Ever Power)의 오일 프리(oil-free) 압축기로 교체했습니다. 유지보수 작업량이 크게 줄었습니다. 더 이상 오일 필터를 교체할 필요도 없고, 매주 오일 레벨을 점검할 필요도 없어졌으며, 설치 이후 공기질 모니터에서 고오일 경보가 한 번도 울리지 않았습니다. 유지보수 범위를 훨씬 더 예측할 수 있게 되어 가동 중단 계획 수립도 개선되었습니다."
— 유지보수 및 신뢰성 관리자
스코틀랜드 EDF 에너지 AGR 발전소
제조 및 맞춤 제작
귀사의 원자력 프로젝트 사양에 맞춰 설계되었습니다. 그 반대가 아닙니다.
원자력 발전소 계측용 공기 시스템은 모두 다릅니다. 작동 압력, 공간 제약, 전기적 안전 등급, 문서 요구 사항 및 조달 표준은 발전소 및 프로젝트마다 다릅니다. Ever Power의 제조 시설은 카탈로그 공급업체가 아닌 프로젝트 기반 맞춤형 솔루션 제공업체로 운영됩니다. 당사의 엔지니어링 팀은 문의 단계부터 귀사의 프로젝트 엔지니어, 계측기 설계자 또는 시스템 통합업체와 직접 협력하여 P&ID, 계측용 공기 수요 계산서 및 실내 배치도를 기반으로 맞춤형 패키지를 설계합니다. 이는 표준 제품에 추가 기능을 더하는 방식이 아닙니다.
원자력 계측용 공기 응용 분야의 일반적인 맞춤 옵션에는 ATEX Zone 2 등급 전기 인클로저(Ex d IIB T4 또는 Ex e), 제한된 천장 높이 설치를 위한 저층형 캐노피 설계, 시즈웰 및 던저니스와 같은 해안 원자력 발전소 부지를 위한 해양 등급 도장 시스템, 고순도 회로를 위한 패키지 경계 내 스테인리스강 배관, 오염된 대기 환경에서의 시동을 위한 질소 퍼지 기능, 정전 시 시동 시퀀스를 위한 디젤 발전기 부하 차단 로직 등이 있습니다. 모든 맞춤 작업은 당사의 원자력 프로젝트 품질 계획에 따른 변경 관리 하에 수행되며, 준공 장비 데이터북에 문서화됩니다.
표준 핵 패키지 옵션
영국 원자력 부문
영국 원자력 발전소 지원 - 신규 건조부터 해체까지
영국은 서유럽에서 가장 다양한 원자력 발전 프로그램을 운영하고 있으며, EDF 에너지의 7개 AGR 발전소와 시즈웰 B의 PWR, 서머셋의 힝클리 포인트 C를 중심으로 개발 중인 신규 발전소, 그리고 원자력 해체청(NDA)이 관리하는 광범위한 해체 시설(컴브리아의 셀라필드와 켄트의 던저니스에서 이스트 로디언의 토니스에 이르는 마그녹스 시설 포함)을 아우릅니다. 이러한 각 환경은 압축 공기와 관련하여 고유한 과제를 제시하며, 에버 파워는 영국의 규제 및 운영 환경에 맞춰 특별히 설계된 원자력 제품군을 보유하고 있습니다.
EDF AGR 발전소(헤이샴 1, 2, 하틀풀, 헌터스턴 B, 힝클리 포인트 B, 토니스, 던저니스 B)에서는 가압식 CO₂ 반응기 회로로 인해 CO₂ 오염 및 습도 관리가 반응기 화학 반응 프로그램과 상호 작용하므로 계측 공기 품질을 수냉식 발전소보다 훨씬 더 세심하게 검사합니다. 공기 압축기 이러한 시설은 EDF의 압축 공기 시스템에 대한 중앙 집중식 기술 사양을 준수해야 하며, Ever Power의 원자력 발전 패키지는 이러한 요구 사항을 완벽하게 충족하도록 설계되었습니다.
영국에서 유일하게 가동 중인 가압경수로(PWR)인 시즈웰 B와 EDF 및 NNB GenCo가 개발 중인 시즈웰 C 프로젝트에서는 계측 공기 시스템이 국제적인 EPR/AP1000 설계 기준에 더욱 부합하는 서구 PWR 설계 표준을 충족해야 합니다. 당사의 압축기 패키지는 미국과 유럽의 원자력 발전소 계측 공기 공급 방식 모두와 호환되므로 영국 내 다양한 원자력 발전소에 걸쳐 실용적인 단일 공급업체가 될 수 있습니다.
NDA가 관리하는 셀라필드 및 매그녹스 부지의 해체 작업에서 계측용 공기질은 연료 제거, 저수지 비우기, 건물 철거 단계 전반에 걸쳐 중요한 안전 문제로 남아 있습니다. 이러한 작업에는 대부분 공압식 안전 장벽과 격리 시스템이 그대로 유지되고 있습니다. 당사는 NDA가 관리하는 부지에 동일한 사양의 교체용 압축기 패키지를 공급하며, 채플크로스, 케이스니스 던레이, 북웨일즈 트라우스피니드와 같은 외딴 지역에 위치한 부지에도 빠른 납기와 물류 지원을 제공합니다.
자주 묻는 질문
원자력 발전소 계측제어 압축기 관련 자주 묻는 질문(FAQ) - 엔지니어들이 답변합니다
원자력 발전소용 계측 공기 솔루션을 구체적으로 명시할 준비가 되셨습니까?
프로젝트의 배관입방구조도(P&ID), 계측용 공기 수요량 계산서, 그리고 현장 요구사항을 공유해 주십시오. 당사의 원자력 분야 엔지니어들이 장비 데이터시트, 예비 문서 목록, 그리고 예상 가격을 포함한 상세한 기술 제안서를 영업일 기준 하루 이내에 제공해 드립니다.
[email protected] | 영국 등록 계약업체 및 NDA(비밀유지협약) 체결 공급망 파트너의 원자력 관련 문의를 환영합니다.