STS강과 니켈합금 적용 기기 및 부품에 대한 응력부식균열 평가법 개발
정치·경제적 신설 부담에 장기화되고 있는 원전 사용수명, STS-특수강 업계도 관심 필요

한국수력원자력이 스테인리스강과 니켈합금의 지속 사용 및 사용 확대를 염두에 두고 응력부식균열 평가기술을 개발한 것으로 나타났다. 지난 2021년 월성워전 삼중수소 노출 논란을 계기로 사실상 모든 원자력 소재 부품에 스테인리스 및 특수강이 적용되어야 한다는 여론이 높아지고 있다. 

이번 연구는 수력원자력 주요 현장에 설치된 스테인리스강 적용 기기(부품)의 예민화 평가 기술 개발 및 스테인리스강 응력부식균열 발생 환경 규명, 니켈합금 적용 기기의 SCC(응력부식균열) 생성특성 연구 등을 위해 이뤄졌다.

한국수력원자력은 중앙연구원 기계연구소, 부산대학교 원자력재료연구실 등 학술기관을 통해 제작조건 변수에 따른 스테인리스강의 예민화 특성 데이터베이스(DB) 구축과 현장 적용용 스테인리스강 예민화 평가기술 및 장치 개발, 일차수 틈새 환경에서의 스테인리스강 SCC 발생 실증 시험, 제작공정에 따른 스테인리스강 전열관 SCC 민감도 연구, 피닝 수행에 따른 니켈합금기기의 SCC 특성 시험, 니켈합금의 SCC 발생 추세 예측 기법 개발 및 위험도 산출 등의 연구 결과를 획득했다.

수력원자력 당국은 정보공개법 내부 기술정보등급 관련을 근거로 연구 본문에 대해서는 비공개를 결정한 가운데 이번 연구 결과에 따른 스테인리스강 및 니켈합금강 적정 활용 확대에 나설 것으로 보인다. 

현재 원자력발전소의 구조재료 중 냉각재와 접촉하는 대부분의 구조물은 오스테나이트 Fe(철)-Cr(크로뮴)-Ni(니켈) 합금으로 만들어지고 있다. 특히 모든 냉각재 배관, 노심배럴, 배풀포머볼트(baffle former bolt) 등은 철계 오스테나이트 Fe-Cr-Ni 합금이 적용되고 있다.

이처럼 냉각재와 접촉하는 모든 구조물이 오스테나이트 Fe-Cr-Ni 합금으로 만들어진 것은 이들 오스테나이트 합금의 우수한 부식 저항성 때문인 것으로 알려졌다. 이번 연구로 운전 기간 으로 20년 이상을 달성해야 하는 원자력 에너지 분야에서 스테인리스강과 니켈합금강 등 특수강 계열의 소재 사용 확대가 기대되고 있다. 

특히 전 세계 원자력산업이 원자력발전소의 운전 수명을 40년에서 60년 또는 그 이상으로 계획하고 있음에 따라 초장기간 사용이 가능한 고내구성·고내식성강 개발도 철강업계에 요구되고 있다.