원자력 에너지 분야의 3D 프린팅
규제가 가장 엄격한 산업 분야 중 하나에서 신뢰성과 장기적인 가용성 확보
원자력 발전 시설은 모든 산업 분야 중에서도 가장 까다로운 운영 조건과 안전 기준 하에서 가동됩니다. 발전소는 부품 고장에 대해 거의 제로에 가까운 허용 오차를 유지하면서 지속적이고 안정적인 에너지를 공급해야 합니다. 한편, 현재 가동 중인 많은 원자로는 수십 년이 지난 노후 설비로, 장비가 노후화되었고 부품 생산이 중단되어 장기적인 운영을 뒷받침하는 데 필요한 부품을 더 이상 공급받을 수 없는 상황입니다.
적층 제조(AM)는 원전 운영사들이 발전소 수명을 연장하고, 예비 부품의 확보를 보장하며, 시스템 신뢰성을 향상시키고, 엄격한 규제 요건을 지속적으로 준수할 수 있도록 돕는 새로운 접근 방식을 제시합니다. 소형 모듈형 원자로(SMR)의 경우, AM은 향후 유지보수 전략을 수립하는 데 있어 유연한 기반이 될 수 있습니다. 고도로 전문화되고 추적 가능하며 성능이 최적화된 부품을 필요에 따라 즉시 생산할 수 있게 함으로써, AM은 신뢰성이 선택 사항이 아닌 필수 조건인 이 분야에서 운영의 연속성을 강화합니다.
원자력 산업의 과제
전 세계 원전 운영사들은 독특하고 점점 더 시급해지는 과제에 직면해 있습니다:
왜 원자력 분야에 적층 제조를 적용해야 하는가
적층 제조 기술은 원자력 운영사 및 공급업체가 엄격한 기술적, 운영적, 규제적 요건을 충족할 수 있도록 지원합니다:
- 예비 부품을 통한 수명 연장: 적층 제조(AM) 기술을 활용하면 기존 금형이나 OEM의 지원 없이도 단종된 부품을 재생산할 수 있습니다.
- 완벽한 추적성을 갖춘 주문형 생산: 모든 빌드는 원자력 품질 관리 체계에 부합하도록 문서화, 모니터링 및 검증될 수 있습니다.
- 기존 공급업체에 대한 의존도 감소: 검증된 자재와 공정을 사용하여 부품을 현지에서 생산할 수 있습니다.
- 성능 최적화 설계: 내부 채널, 개선된 유동 특성 및 부품 수 감소를 통해 성능과 신뢰성을 높이는 동시에, 소형 모듈형 원자로(SMR) 및 차세대 원자로 기술을 위한 혁신적인 설계 방식을 가능하게 합니다.
- 적격성 및 인증 지원: AM 기술은 원자력 분야 적격성 검증 절차에 적합한, 정밀하게 제어되고 재현 가능한 제조 공정을 가능하게 합니다.
이러한 기능들이 결합되어, AM은 지속적이고 안전하며 효율적인 원자력 운영을 보장하는 데 있어 점점 더 중요한 기술로 자리매김하고 있습니다.
원자력 분야에서의 3D 프린팅 응용
적층 제조(AM) 기술은 이미 다양한 원자력 분야와 환경에서 활용되고 있습니다. 이러한 사례들은 적층 제조가 단순한 개념에 그치지 않고, 현재 가동 중인 원자로를 실제로 뒷받침하고 있음을 보여줍니다:
- 구형 시스템용 교체 부품: 단종된 임펠러, 하우징, 밸브 부품 및 기타 핵심 부품. PCB 보호 장치, 모형 패널
- 펌프, 밸브 및 유동 관련 핵심 부품: 성능 향상과 내구성 강화를 위해 최적화되었습니다.
- 복잡한 형상을 가진 내부 구성 요소: 첨단 냉각 채널, 최적화된 유로 및 통합 기능.
- 안전과 관련이 있으나 연료가 아닌 부품: 여과 요소, 구조 부품 및 이물질 저감 솔루션.
- 공구, 지그 및 보조 시스템: 보다 안전하고 효율적인 유지보수를 가능하게 하는 맞춤형 고정 장치.
‘조용한 중추’: 적층 제조가 전 세계 전력망에 새로운 활력을 불어넣는 방식
웨스팅하우스는 적층 제조(AM) 기술을 활용해 원자력 발전소의 중대한 신뢰성 문제를 해결하고 있습니다. 여기에는 압력 강하를 증가시키지 않으면서도 여과 효율을 95% 이상으로 높여주는 첨단 잔해물 필터와 하부 노즐이 포함됩니다. 한편, 엑슨모빌은 디지털 창고를 통해 재고 비용을 절감하고, 필요에 따라 검증된 부품을 즉시 제작할 수 있도록 하고 있습니다. 이러한 노력들은 적층 제조가 원자력 발전 운영과 글로벌 에너지 공급망 모두에서 안전에 있어 핵심적인 기반이 되어가고 있음을 보여줍니다.
왜 원자력 분야에 EOS인가
미션 크리티컬 애플리케이션 분야에서 쌓아온 탄탄한 실적과 금속 적층 제조에 대한 깊은 전문성을 바탕으로, EOS는 원자력 산업의 신뢰할 수 있는 파트너입니다. 당사는 다음과 같은 활동을 통해 운영사, 공급업체 및 연구 기관이 적층 제조 기술을 안전하게 도입하고 확대할 수 있도록 지원합니다:
- 신뢰할 수 있고, 재현성이 뛰어나며, 인증 가능한 금속 적층 제조
- 고온, 고응력 및 부식성 환경에 적합한 소재
- 자격 인증, 시험 및 규제 준수 지원
- 항공우주, 에너지 및 기타 규제 산업 분야에서 수십 년간 쌓아온 경험
- 입증된 원자력 응용 분야(가동 중인 원자로 구성품 포함)
- 엔드투엔드 AM 지원을 제공하는 글로벌 파트너 생태계
EOS는 원자력 사업자가 예비 부품의 확보를 보장하고, 수명 주기 운영을 연장하며, 시스템 성능을 향상시키고, 견고한 공급망을 구축할 수 있도록 지원합니다. 이는 안전하고 신뢰할 수 있으며 지속 가능한 원자력 발전에 필수적인 요소입니다.
