원자력 로봇 시장, `19년 11억 달러 규모 전망

 

*스리마일 원자력 발전소

 

 

원자력 사고 대응 로봇 시장의 규모가 2012년 말 5,500만 달러(약 596억 원)를 기록했으며, 다가오는 2019년에는 11억 달러(약 1조 2천억 원) 규모로 성장할 것으로 전망된다. 그간 미흡했던 로봇기술이 이동성, 크기, 센서 및 제어 기술의 발달과 함께 원전 적용에 적합하도록 진화되었기에 가능한 전망이다. 이에 본지에서는 발전하는 새로운 로봇 시장, 원자력 로봇 현황을 살펴본다.

 

원자력 사고 대응 로봇 시장 규모가 2019년 11억 달러 규모로 성장할 것이라는 전망이 나왔다. 원자력 로봇 시장의 성장을 이끄는 주요 요인은 세계적으로 방사성 물질을 취급하는 원전 설비에 자동화된 공정의 채택이 증가하고 있기 때문으로 분석된다.

 

지금까지는 로봇 기술이 원자력 발전소의 핵물질 취급 및 비파괴 검사 등의 분야에 있어 인간의 임무를 보조하기에는 충분히 효율적이지 못했다는 평가였으나, 이제 상황은 달라지고 있다. 로봇은 다양한 상황에서 이동성, 크기, 센서 및 장비 제어 등의 기술이 실제 원전에 사용하기에 적합하게 진화하고 있다.

원자력 사고 대응 로봇(Nuclear Response Robots)은 이제 원자력 산업계에서 만일의 사고가 발생했을 때 신속하고 안전하게 대응하는 것이 가능하도록 진화하고 있다. 안전하고 효율적인 원전의 운영 및 신속한 사고 대응을 위해 ‘원자력 산업계에서는 지금이야말로 로봇을 이용해야 할 때’라는 의견도 나오고 있다.

 

후쿠시마 원전 사고에 세계 로봇들 ‘비상!’

원자력 사고 대응 로봇은 사람이 접근하거나 다루기 힘든 핵물질을 취급할 필요성이 있을 때 사용하는 이동식 자동 공정 플랫폼(Mobile Automated Process Platforms)이다. 이 로봇 기술은 세계화 및 원자력 에너지 개발의 흐름에 편승해 떠오르고 있는 기술로, 최근 원전의 가동 중 검사(ISI) 및 보수 등에서 원자력 로봇의 사용이 증가하고 있으며, 후쿠시마 원전 사고 현장에 미국 등의 원자력 로봇이 투입된 것은 로봇의 활용 범위 확대 및 세계화의 한 단면을 보여주고 있다.

 

원자력 로봇은 원래 국지적인 것으로, 원자력 에너지 설비에서 다루는 물질이 방사성을 띠고 있을 때 특정 영역에서만 사용되며, 특히 위험한 환경에서 사람에게 필요한 로봇이다. 이 로봇은 민수용 원자력 산업 및 방위 산업 부문에서 방사성 핵물질의 관리를 위해 특별히 설계된 지상 로봇 형태로 개량되고 있다.

원자력 로봇의 개발 및 활용 현황에 대해 살펴보면, 2011년 3월 11일 발생한 동일본 대지진에 따른 후쿠시마 원전 사고 수습을 위해 미국, 프랑스, 일본 등 세계 여러 국가에서 개발한 로봇들이 투입된 바 있다. 후쿠시마 원전 사고는 극한작업 로봇의 중요성을 새삼스럽게 부각시킨 계기가 되었고, 다른 국가들에게도 원전 사고 및 재난 발생 시 동원할 

수 있는 로봇에 대한 원천 기술 확보가 중요하다는 사실을 일깨워 주는 계기가 되었다.

 

원자력 사고 대응 로봇은 세계적으로 모든 원자력 산업 참여자 및 정부가 투자해야 하는 새로운 핵심 기술로 진화해나가고 있다. 원자력 로봇 시장에서 세계적으로 원자력 사고 대응 로봇의 개발을 주도하고 있는 개발자는 에너그리드(Energid), 미쓰비시(Mitsubishi), 노드롭 그루만(Northrop Grumman), 모로텍(Romotec), 제너럴 다이나믹(General Dynamics) 등이다.

 

경량·소형화 요구되는 원자력 로봇

원자력 로봇의 특징으로는 작업하는 공간이 좁고 험하거나 사람의 접근이 어려운 곳이기 때문에 경량 및 소형화가 요구되고 있다. 그래서 경량 금속이나 카본 파이버 강화 플라스틱 등의 경량 소재와 소형 고출력 액추에이터가 이용되는 등 소형 및 경량화를 도모하고 있다.

 

원자력 시설에서 로봇을 최초로 도입한 분야는 연료가공 시설이다. 일본은 1970년대에 상업용 원전이 도입된 이래 원전 내 기기 검사 용도로 로봇을 많이 활용해왔다.

미국에서 개발된 극한 원자로 해체 및 조사용 로봇은 핵병기 제조, 연구시설의 해체, 환경 복원과 관련해 1980년대부터 위험 지역에서의 해체, 샘플 채취 및 방사성 오염 조사 등의 작업을 수행했다. 사상 최악의 원전 사고로 기록된 우크라이나의 체르노빌 사고 직후에는 석관의 손상, 균열의 진행현황, 고선량 조사에 의한 콘크리트 열화 조사를 위한 샘플 채취, γ선 및 중성자속 분포 측정, 연료 함유율 측정에 로봇을 활용된 바 있다. 사용된 로봇은 연구용 원자로 CP-5에서 실증을 마친 DAWP(양팔 작업 플랫폼), Rosie(모바일 제염/해체작업 시스템) 등이었다.

 

내방사선 및 원격제어 기술 확보가 ‘관건’

장기간 가동되는 원자로에서 핵연료가 장전된 노심부와 인접 영역은 핵분열 반응 시 발생하는 중성자 조사로 인해 방사화되어 있기 때문에 구조물 해체 시 피폭을 최소화하기 위해서는 원격제어 로봇에 의한 작업이 요구된다. 이러한 환경에서 사용되는 로봇은 일반 로봇과는 달리 내방사선 특성을 갖추고 있어야 한다. 원전 투입 로봇은 내방사선 특성은 물론 원자로의 종류에 맞는 형태, 내부 차폐를 통한 내습, 내압력 및 내고온 특성을 갖추어야 하며, 로봇 작동의 신뢰성 향상을 위해 강한 소자를 사용하고, 제어장치를 이중화시킬 필요가 있다.

 

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※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 원자력 로봇 시장, `19년 11억 달러 규모 전망