차세대 원자력

카이로스 파워(Kairos Power)는 버추얼 트윈으로 실제 데이터를 분석하여 청정 에너지 개발을 가속화합니다.

Dan Headrick
15 June 2021

마이크로소프트의 공동 창립자이자 지속가능성을 지지하는 빌 게이츠(Bill Gates)는 2050년 유엔이 세운 목표일까지 글로벌 에너지 수요를 만족시킬 수 있는 탄소중립(net-zero-carbon) 전력을 충분하게 생산하기 위한 최선의 방법으로 원자력을 꼽았습니다. 컴파스는 미국 캘리포니아주 알라메다에 위치한 카이로스 파워의 전략 및 혁신 담당 수석 부사장인 루 마르티네즈 산초(Lou Martinez Sancho)와 카이로스 파워의 차세대 원자력 기술인 플루오린 화염 냉각제(Fluoride Salt Cooled) 방식의 초고온 원자로 상용화에 대해 이야기를 나누었습니다. 카이로스 파워는 실제 하드웨어의 시연을 앞당기고자 가상 기술과 더불어 고속 프로토타이핑과 반복 기법을 사용합니다.

컴파스: 첨단 원자로 기술인 KP-FHR은 완전히 새로운 설계 제작 모델이 필요합니다. 이러한 작업에 필요한 혁신의 규모와 범위를 설명해 주세요.

루 마르티네스 산초: 기존의 핵 개발 주기는 매우 길고 느리며 자본이 많이 투입됐습니다. '계획, 설계, 건설, 테스트'의 과정으로 이루어지는데 이는 다른 산업에서도 흔히 볼 수 있는 구조입니다. 하지만 원자력을 다룰 때 매우 어려운 지점은 '계획-설계, 계획-설계' 사이에 끝없는 반복이 생겨나고 결국에는 원자로 설계만 종이에 수없이 남기게 된다는 것입니다. 업계에서는 이를 ‘종이 원자로’라고 부릅니다. 실제로 건설하지는 않았으니까요.

그래서 카이로스에서는 이러한 계획-설계의 반복을 실제 건설로 발전시키는 방법이 없을까 고민하기 시작했습니다. 건설과 제조를 시작하면 실제 문제점들이 보이기 시작하고 솔루션을 세우면서 문제들을 해결해 갈 수 있습니다.

설계하고 구축한 하드웨어들을 테스트하는 과정에서 학습하고, 그 내용을 다음 차 반복 시 반영합니다. SpaceX를 미러링하고 있는데, 이는 그들이 개발 단계를 개선하고 가속화하는 방식을 면밀히 살펴보고 결정한 결과입니다.

카이로스 파워의 기술에는 이전에 시도하지 않았던 기술들이 포함되어 있습니다. 이러한 기술들은 빠른 피드백 테스트와 실험 증거가 필요하며, 제대로 작동한다는 점을 입증해야 합니다. 이 프로세스에서 가상 모델링을 어떻게 활용하고 있습니까?

LMS: 빨리 실패하면 빨리 배우게 됩니다. 이것이 바로 신속한 학습의 핵심입니다.

혁신의 측면에서 볼 때, 우리는 새로운 판도를 짜고 있습니다. 이러한 [가상] 툴은 최근 몇 년 사이 크게 개선됐습니다. 가상 모델은 실제 하드웨어와 결합했을 때 가치가 있다고 생각합니다. '계획-설계'의 반복을 피하고 싶다면 원자력과 비원자력 시스템으로 설계-건설-테스트 주기를 다양하게 활용하는 방식을 취해 실제 데이터를 가상 모델에 연결하면 됩니다. 실제 데모를 가상 모델과 연결하면 디지털 모델과 평행을 이루는 물리적 시스템을 개발할 수 있습니다.

제 경험으로는 진행 중인 건설물과 그 가상 혹은 디지털상의 건설물이 연관성이 강하지 않다면 어떤 쪽으로든 도움이 되지 않습니다.

상기 이미지: 카이로스 파워의 알라메다 신속 분석, 프로토타이핑 및 반복 설계 실험실(Alameda Rapid Analysis, Prototyping and Iterative Design Laboratory, R-Lab)의 엔지니어링 테스트 유닛 시연(Engineering Test Unit Demonstration Experiment, ETUDE) 테스트는 일체형 유체역학 성능과 페블 연료 재순환 방법을 검증합니다. (Image © Kairos Power)
카이로스 파워의 알라메다 신속 분석, 프로토타이핑 반복 설계 실험실(Alameda Rapid Analysis, Prototyping and Iterative Design Laboratory, R-Lab) 엔지니어링 테스트 유닛 시연(Engineering Test Unit Demonstration Experiment, ETUDE) 테스트는 일체형 유체역학 성능과 페블 연료 재순환 방법을 검증합니다. (Image © Kairos Power)  

시장 요인은 어떻게 변하고 있습니까? 빠른 반복 프로세스에는 어떻게 개입하게 됩니까?

LMS: 물리적 시스템에서 버추얼 트윈이 받는 데이터로 설계 기간, 인증, 리뷰, 제조, 운영 비용 등을 줄일 수 있습니다. 물론, 시장의 요구사항을 이해하는 데도 도움이 됩니다.

"버추얼 트윈과 시뮬레이션은 빠른 반복과 신속한 프로토타이핑을 최대한 활용하는 완벽한 툴이라고 생각합니다."

에너지 시스템의 분산화 및 탈산소화가 점차 관심을 끌면서 재생 에너지의 급격한 성장이 이뤄지고 있습니다. 따라서 소형 모듈식 원자로와 KP-FHR가 간헐적 재생 에너지 시스템에 이상적입니다. 빠른 반복적 접근법을 사용하면 설계 시 요구사항을 지속적으로 반영할 수 있습니다. 버추얼 트윈과 시뮬레이션은 빠른 반복과 신속한 프로토타이핑을 최대한 활용하는 완벽한 툴이라고 생각합니다.

카이로스 파워가 모든 산업 및 생태계의 실시간 데이터를 가상 모델에 연결하는 방법은 무엇입니까?

LMS: 모든 회사가 데이터를 자산이라고 생각합니다. 카이로스 파워가 더욱 큰 의미를 갖는 이유는 미래의 성공이 지식을 효율적이고 효과적으로 학습하고, 유지하고, 전달하는 능력에 달려있기 때문입니다. 이를 이룰 수 있는 방법이 학습 조직의 구축이며, 그래서 데이터가 중요합니다. SpaceX는 테라 바이트의 데이터를 매일 생성합니다. 그처럼 파격적인 방식으로 프로그램을 개발할 수 있었습니다.

현재 우리는 매우 큰 하드웨어를 구축하고 있습니다. 이 단계에서 배우는 내용을 다음 반복 시 도입할 수 있습니다.

현 상황에 대해 설명 드렸습니다. 모두 카이로스 파워가 구축하는 실제 하드웨어와 연관됩니다. 무언가를 건설하는 일은 매우 중요하고, 이 [가상] 툴은 더욱 빠르고 신속한 작업을 가능하게 해줍니다. 버추얼 트윈의 진정한 힘은 구축한 하드웨어의 데이터에 기반합니다.

Lou Martinez Sancho, Executive Vice President, Strategy & Innovation for Kairos Power

For more than 20 years, Lou Martinez Sancho has led teams in various industries including biotech, energy, automotive, architecture, engineering and construction (AEC). Her goal at Kairos Power: To enable the world’s transition to clean energy with nuclear-generated power that is clean, affordable and safe.

에너지 산업과 재료 산업이 탄소발자국을 줄이기 위한 방법을 보다 자세히 알아보십시오.

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