스마트 원자로를 갖는 해저굴착선{ A drillship with SMART}
본 발명은 스마트 원자로를 갖는 해저굴착선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동력원으로 원자로를 설치하여 적은 공간으로도 충분한 동력을 확보할 수 있으므로 공간 활용도가 향상되고, 동시에 방커링(bunkering)을 위해 수시로 귀항하거나 연료 공급선이 운항할 필요 없는 스마트 원자로를 갖는 해저굴착선에 관한 것이다.
원자로에 의한 상업 발전은 1954년 구 소련의 Obninsk에서 최초로 도입된 이래 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 상업 발전을 위한 원자로는 경제성을 감안해서 출력이 1,000 MWe 이상의 대용량 원자로가 주류를 이루고 있고, 개발 및 기술개선도 대용량 원자로 중심으로 이루어져 왔다. 하지만 1980년대 중반 이후 미국을 비롯한 서방 세계의 원전 기피 현상으로 인해 대한민국을 비롯한 소수의 국가들을 제외하면 원자력 발전은 침체기에 들어갔다. 그러나 화석 연료 가격의 폭등이나 기후 변화 협약의 까다로운 조건 때문에 원자력 에너지에 대한 관심이 다시 증대되고 있고, 특히 열병합 발전, 해수 담수화 열원 공급 및 지역 난방 등에 사용할 수 있는 소형 원자로의 개발 노력이 증가하고 있다. 이에 대한민국의 한국원자력연구원은 소규모 전력 생산과 함께 해수 담수화를 위한 에너지 공급원으로서 에너지를 공급할 수 있으며 안전성이 획기적으로 개선된 스마트 원자로(SMART; System-integrated Modular Advanced Reactor)를 개발하였다. 한국원자력연구원에서 개발한 스마트 원자로는 330MWt급의 가압경수로로서 일체형으로 설계됨에 따라 컴팩트한 구성을 갖는다. 또한 상대적으로 많은 냉각 수량으로 인해 원자로 이상 상태의 자체 흡수가 용이하여 원자로 고유의 안전성이 증대되는 장점을 가지고 있다. 그리고 계통의 단순화 및 기기, 플랜트의 모듈화를 통하여 대량 생산이 가능하게 되었다. 한편, 최근 세계적으로 급격한 산업화가 진행되고 개발도상국들의 경제력이 향상됨에 따라 이에 부응하기 위해서는 많은 자원이 필요하게 되었다. 특히 많은 대체에너지에 대한 활발한 연구가 진행되고 있지만 석유를 포함한 화석연료들이 그 편리성 때문에 에너지원으로 여전히 가장 각광을 받고 있다. 따라서 원유를 안정적으로 생산 및 공급하기 위한 많은 시도들이 있었지만 육상에서 손쉽게 채굴할 수 있는 석유가 고갈됨에 따라 그 눈을 해양으로 돌리고 있다. 최근 해양에서 석유를 채굴하는 기술이 발달함에 따라 그동안 육지와 멀리 떨어져 경제성이 부족했던 한계유전(marginal field)이나 심해유전의 개발이 속속 진행되고 있다. 하지만 석유시추작업에 사용되는 기계들은 출력들이 매우 크기 때문에 막대한 에너지가 소비된다. 따라서 기계들이 최대한의 출력을 발생시키는 데 필요한 에너지원이 안정적으로 공급되어야 한다. 종래의 디젤엔진이나 디젤 발전장치는 비축해야 할 디젤의 양이 너무 많아 저장공간을 효율적으로 활용할 수 없으므로 공간활용도가 떨어지는 문제점이 있다. 아울러 종래의 디젤엔진이나 디젤 발전장치는 소요되는 디젤의 양이 너무 많 아 연료를 재충전하기 위해 수시로 벙커링(Bunkering)을 해야 하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 스마트원자로를 이용하여 전기를 생산하므로 연료 저장 공간이 필요 없어, 공간 활용도를 극대화할 수 있도록 된 스마트원자로를 갖는 해저굴착선을 제공하는 데 목적이 있다. 또한 본 발명은 스마트원자로를 이용하여 전기를 생산하므로 벙커링을 위해 항만으로 귀항할 필요가 없도록 된 스마트원자로를 갖는 해저굴착선을 제공하는 데 목적이 있다. 아울러 본 발명은 스마트원자로에서 공급되는 증기를 이용하여 막대한 양의 전기를 공급받게 되므로 자동위치 유지장치에 필요한 스러스터(thruster) 갯수의 제한을 받지 않으므로 필요에 따라 스러스터의 개수를 늘려 보다 안정적으로 위치를 유지할 수 있도록 된 스마트원자로를 갖는 해저굴착선을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 스마트원자로와; 상기 스마트원자로에서 발생한 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 발전장치와; 상기 발전장치에서 생산된 에너지를 이용하여 선박을 추진하는 추진장치;를 포함하는 해저굴착선을 제공한다. 여기서 상기 해저굴착선은 상기 발전장치에서 공급되는 전기에 의해 작동되는 동적위치 유지장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 스마트원자로를 갖는 해저굴착선은 스마트원자로를 이용하여 전기를 생산하므로 연료 저장 공간이 필요 없어, 공간활용도를 극대활 할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 스마트원자로를 갖는 해저굴착선은 스마트원자로를 이용하여 전기를 생산하므로 벙커링을 위해 항만으로 귀항할 필요가 없다. 아울러 본 발명에 따른 스마트원자로를 갖는 해저굴착선은 스마트원자로에서 공급되는 증기를 이용하여 막대한 양의 전기를 공급받게 되므로 자동위치 유지장치에 필요한 스러스터(thruster) 갯수의 제한을 받지 않으므로 필요에 따라 스러스터의 개수를 늘려 보다 안정적으로 위치를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트원자로를 갖는 해저굴착선을 나타내는 개념도이다.
이하, 본 발명에 따른 스마트원자로를 갖는 해저굴착선의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 일실시예에 따른 해저굴착선은 도 1에 도시된 바와 같이 스마트원자로(10)와, 스마트 원자로에서 발생한 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 발전장치(20)와, 발전장치에서 생산된 전기에 의해서 추진되는 추진장치(30)와, 상기 발전장치에서 생산된 전기를 공급받아 작동되는 동적위치 유지장치(40)를 포함된다. 상기 스마트원자로(10)는 주기기를 하나의 압력용기에 배치하므로 배관을 최소할 수 있어 콤팩트하게 구성된다. 또한 계통의 단순화 및 기기와 플랜트의 모듈화를 통하여 대량생산이 용이하다. 따라서 해저굴착선(100)에도 스마트원자로(10)를 설치할 수 있게 되었다. 본 실시예에서 사용하는 스마트원자로는 대한민국의 한국원자력연구원이 개발한 안전성이 획기적으로 개선된 스마트원자로(SMART; System-integrated Modular Advanced Reactor)를 사용한다. 이러한 스마트원자로(10)를 선박(100)에 설치할 경우 원자력을 이용하여 해저굴착선(100)을 추진할 수 있다. 이 때 원자력은 에너지 밀도가 높기 때문에 선박에 비축해야 하는 원료의 양이 줄어들어 공간의 활용성을 극대화할 수 있고, 지구온난화의 주범인 이산화탄소의 발생량이 다른 화석연료에 비하여 현저히 적으므로 환경오염을 방지할 수 있으며, 원료의 재충전 기간이 적어도 3년 이상이므로 운항기간이 길어진다. 상기 발전장치(20)는 스마트원자로(10)에서 생성된 증기에 의해 회전하는 터빈(22)과, 상기 터빈(22)의 회전력을 이용하여 전기를 발생시키는 발전기(24)와, 여기서 터빈(22)은 증기를 분사하여 회전력을 얻는 에너지변환수단이다. 이 터빈(22)에서 변환된 회전력은 발전기(24)에 전달되어 전기를 생산하게 된다. 상기 추진장치(30)는 발전기(24)에서 생산된 전기에 의해 회전하는 전동기(32)와 상기 전동기(32)에 연동되어 회전하는 프로펠러(34)로 이루어진다. 상기 프로펠러(34)가 회전하면 선박(100)은 추진력을 받아 전방으로 이동하게 된다. 상기 동적위치 유지장치(40)는 발전장치에서 생산된 전기를 이용하여 해저굴착선(100)의 동적평형을 유지하는 장치이다. 상기 동적위치 유지장치는 해저굴착선(100)를 원하는 지점에 지속적으로 위치시킬 수 있도록 작동하는 장치를 말하며 위치측정장치, 스러스터(thruster) 및 제어장치로 이루어진다. 여기서 스러스터는 해저굴착선(100)이 외부의 바람이나 풍랑에 의해 하중이 작용하여도 위치를 유지할 수 있도록 해야 하므로 에너지의 소비량이 매우 크다. 따라서 종래에는 전기 공급의 한계가 있었으므로 스러스트의 수를 통상 6개 미만으로 제한을 받았지만 동력원으로 스마트원자로를 사용함에 따라 스러스트의 수를 늘려 훨씬 더 안정적으로 해저굴착선의 동적평형을 유지할 수 있다. 이와 같이 더욱 안정적으로 동적평형을 유지할 수 있음에 따라 더 안정적으로 굴착할 수 있다.
10 : 스마트원자로 20 : 발전장치
22 : 터빈 24 : 발전기
30 : 추진장치 32 : 전동기
34 : 프로펠러 40 : 동적위치 유지장치
100 : 해저굴착선 |
