NAAREA

국제에너지기구(International Energy Agency)*에 따르면, 지금과 같은 방식으로 전력을 계속 사용할 경우 전 세계적으로 소비하는 에너지의 양은 지금부터 2050년까지 거의 두 배로 증가할 것으로 예상됩니다. 공급이 수요를 따라잡기 어렵다는 사실 외에도, 기후 변화에 대한 흐름을 역전시켜야 한다는 압력이 커지면서 사회는 화석 연료에 대한 의존도를 끊고 저탄소 에너지 생산으로 전환하는 데 있어 선택의 여지가 없습니다. 프랑스에서는 한 회사가 이 과제를 해결하기 위해 선구적인 초소형 원자로를 개발하고 있습니다. 이를 통해 산업 기업에 안정적인 청정 에너지를 공급하는 동시에 방사성 폐기물을 활용할 수 있습니다.

NAAREA는 풍부하고 탄소 배출 없는 분산형 에너지를 대규모로 공급하는 것을 목표로 하고 있습니다. 야심찬 목표를 달성하기 위해 이 스타트업은 고속 중성자 초소형 원자로인 XAMR®(eXtrasmall Advanced Modular Reactor)을 개발하고 있습니다. 이 원자로는 용융염을 냉각수로, 수명이 긴 핵폐기물을 연료로 사용하여 온실가스를 배출하지 않으면서 열과 전기를 생산합니다. 또한 XAMR은 기존 원자로의 고방사선 사용후핵연료를 새로운 에너지원으로 전환하여 순환 경제에서 중요한 역할을 할 것입니다.

* _{"2050년 탄소 중립 - 글로벌 에너지 부문을 위한 로드맵", 국제에너지기구, 2021년 5월}

NAAREA의 설립자 겸 CEO인 장 뤽 알렉상드르는 "각 XAMR 원자로가 건설되면 버스 크기 정도이므로 고객과 가까운 곳에 설치할 수 있고 외부 전력망 공급이 필요하지 않습니다. ""따라서 전기 네트워크가 제한된 외딴 지역이나 개발도상국에 있는 사용자를 포함한 모든 사람에게 탈탄소화되고 접근 가능하며 안전한 에너지를 제공하기 위한 이상적인 솔루션이 될 수 있습니다."

"용융염 회로를 사용하여 원자로의 전력을 추출하는 방식으로 고객이나 전기를 발생시키는 이산화탄소 터빈으로 열을 전달합니다."라고 NAAREA의 기술 이사 겸 운영 부국장인 Timothée Kooyman은 덧붙였습니다. "터빈 냉각에서 발생하는 폐열도 고객에게 난방 또는 냉방을 공급하기 위해 회수됩니다. 이 고효율 시스템은 대기를 방열판으로 사용하여 원자로를 냉각할 수 있으며 이 용도로 물이 필요하지 않다는 것을 의미합니다."

NAAREA가 제안하는 에너지 솔루션 뿐만 아니라 개발 접근 방식도 선구적입니다. 이 회사는 먼저 가상 세계에서 XAMR의 기능 버전을 만들고, 이 통합 가상 환경을 사용하여 모든 설계, 엔지니어링 및 제조 프로세스를 관리하고 있습니다. 모든 작업은 클라우드의 3DEXPERIENCE® 플랫폼에서 처리됩니다.

NAAREA는 불과 18개월 만에 3DEXPERIENCE 플랫폼에서 CATIA를 사용하여 XAMR의 첫 번째 가상 구성을 성공적으로 구축했습니다. 모든 분야와 시스템을 처음부터 상호 연결하는 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE) 방법을 적용하여 NAAREA의 엔지니어 팀은 원자로의 아키텍처, 크기 및 기능을 검증하고 가상 환경에서 하위 시스템 간의 인터페이스를 정의할 수 있었습니다. 이 버추얼 트윈은 이제 원자로의 전체 라이프사이클 동안 지속적인 디지털 스레드 역할을 하게 됩니다.

엔지니어는 한 위치에서 필요한 모든 애플리케이션에 액세스하고 협업할 수 있는 안전한 환경의 이점을 누릴 수 있습니다. 또한 운영 및 안전 요구 사항, 동적 동작 및 기능 분석, 2D 스키마, 3D 디지털 모형 등 여러 차원을 아우르는 XAMR의 버추얼 트윈을 공유하며 함께 작업할 수 있습니다.

Alexandre는 "2030년까지 제품을 시장에 출시하고 싶기 때문에 빠르게 움직여야 합니다."라고 말했습니다. "우리의 목표를 달성하는 데 가장 적합한 솔루션은 버추얼 트윈입니다. 환상적인 가속기입니다. 가장 좋은 기능 중 하나는 시뮬레이션하면서 디자인을 진행할 수 있으므로 아이디어를 테스트하고, 발전시킬 가치가 있는지 확인할 수 있다는 점입니다. 3DEXPERIENCE 플랫폼은 리가 정말 협업 방식으로 함께 일할 수 있도록 지원합니다.”

NAAREA의 엔지니어는 어떤 파트나 분야에서 일하든 컨텍스트에 맞게 설계할 수 있으므로 기계 엔지니어는 유압 엔지니어와 전기 엔지니어가 하는 작업을 볼 수 있습니다.

Kooyman은 "원자로에는 수천 개의 부품이 서로 연결되어 있으며, 제가 무언가를 수정하면 동료들이 알 수 있도록 연결 상황을 파악하고 있어야 합니다."라고 말했습니다. "앞으로는 밸브와 같은 개체를 클릭하면 누가 설계했는지, 왜 설계했는지, 관련 계산, 요구 사항 및 사양을 확인할 수 있습니다. 또한 제조 및 조립 기록을 확인할 수 있고 언제 교체하거나 유지보수를 수행해야 하는지 알 수 있습니다."

NAAREA의 기술 파트너인 Assystem은 XAMR과 버추얼 트윈을 실현하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 원자력 분야의 강력한 전문성을 바탕으로 이 엔지니어링 회사는 NAAREA에 프로젝트 관리, 통합 및 엔지니어링 서비스를 제공함으로써 주요 마일스톤을 달성하고 업계 안전 규정을 준수하며 야심찬 개발 계획을 순조롭게 진행할 수 있도록 지원합니다.

Alexandre는 "Assystem은 원자로의 버추얼 트윈을 만들고 모든 하위 시스템과 그 주변의 연결된 프로세스 간에 링크를 구축하는 데 도움을 주었습니다."라고 말했습니다. “3DEXPERIENCE 플랫폼에 대한 지식을 바탕으로 올바른 파라미터와 작업 과정을 생성하는 방법을 알고 있으며, 이러한 솔루션을 최대한 활용할 수 있도록 안내합니다. 우리는 같은 비전을 공유하며 함께 세계를 탈탄소화하기 위해 최선을 다하고 있습니다."

설계와 시뮬레이션을 동시에 수행할 수 있는 능력(업계에서 널리 MODSIM 접근법으로 알려져 있음)은 NAAREA의 업무 속도를 높이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 지역 및 국제 안전 당국으로부터 XAMR 인증을 받는 데도 매우 중요합니다. NAAREA는 실제 프로토타입 생산에 앞서 안전 기능을 테스트하고 작동 성능을 분석하기 위해 실험실 테스트를 실행하고 실험 데이터를 XAMR의 버추얼 트윈에 공급합니다.

"모든 테스트 데이터, 시뮬레이션 결과 및 설계 수정 사항은 버추얼 트윈에 기록되며, 이러한 추적성은 안전 당국에게 핵심적인 기능으로서, 변경 사항을 관리하고 구성 관리의 불일치를 감지하는 데 도움이 됩니다."라고 Alexandre는 말했습니다. "버추얼 트윈을 규제 프로세스의 일부로 사용하여 원자로의 안전성을 입증할 수 있는 방안에 대한 기대가 큽니다."

NAAREA는 XAMR 구축에 앞서 3DEXPERIENCE 플랫폼의 SIMULIA 시뮬레이션 기능을 사용하여 모든 종류의 시나리오를 테스트합니다. 여기에는 원자로 물질의 동작 시뮬레이션뿐만 아니라 기계, 열-유압, 유체 역학 및 중성자 계산이 포함됩니다.

"원자로는 용융염으로 냉각되고 이전 세대 원자로에서 사용한 방사능 처리된 사용후핵연료를 원료로 공급 받습니다."라고 Kooyman은 말했습니다. "황을 더 잘 이해하기 위해 노력하고 있으며 빠르게 진행하고자 합니다. 5년 이내에 모든 엔지니어링 단계를 정보 손실 없이 완료하고, 높은 수준의 추적성과 안전성을 보장하는 것을 목표로 하고 있습니다."

클라우드 기반 구현을 채택한 NAAREA는 전례 없는 속도로 비전을 실현할 수 있는 자유로운 상황과 비즈니스 요구의 진화에 따라 확장할 수 있는 기회를 얻었습니다.

"우리는 10년 이내에 원자로를 상용 서비스화한다는 매우 야심찬 목표를 가지고 있습니다."라고 Kooyman은 말했습니다. "처음부터 클라우드 기반 플랫폼을 사용함으로써 서버와 사내 IT 부서를 설치할 필요 없이 즉시 작업할 수 있는 완벽한 도구를 확보할 수 있었습니다."

3DEXPERIENCE 플랫폼의 ENOVIA는 생성되는 대량의 데이터를 관리하고 사용자가 필요한 정보를 안전하게 저장하고 쉽게 액세스할 수 있도록 지원합니다. 또한 원자로 내의 하위 시스템마다 다른 완성도에 도달하게 될 때 중요한 역할을 하는 변경 및 구성 관리도 지원합니다.

Alexandre는 "설계가 진화하면서 작업을 진행할 버전, 모든 구성 요소와 시스템이 현재 위치한 개발 프로세스의 단계를 잘 알아야 합니다."라고 말했습니다. "ENOVIA는 완전한 데이터 추적성을 보장하므로 현재 작업 위치와 검증할 하위 시스템을 놓치지 않습니다."

최첨단 기술만이 XAMR을 실현하는 데 필요한 유일한 요소는 아니며, 그 뒤에서 작업하는 사람 또한 중요하기 때문에 NAAREA는 디지털 우선 접근 방식을 더 넓은 기업 문화의 일부로 만드는 것이 중요하다는 것을 인식하고 있습니다.

Alexandre는 "버추얼 트윈은 하나의 데이터 지점이며, 이를 최대한 활용하려면 사용자가 자신의 지식과 업무 방식을 포함한 모든 것을 플랫폼에 입력해야 한다는 점을 이해해야 합니다."라고 말했습니다. "XAMR과 같은 복잡한 제품에서 작업할 때 인적 오류로 인해 문제가 발생하는 경우가 많은데, 버추얼 트윈은 이를 방지하는 데 도움이 됩니다. 모든 정보를 3DEXPERIENCE 플랫폼에 저장하는 것은 신입 직원을 온보딩하고 최종 고객에게 XAMR 작동 방법을 보여주는 측면에서 지속적으로 교육하는 데도 매우 중요합니다.”

NAAREA는 2단계 개발 주기를 완료하고 완전히 작동 가능한 실제 프로토타입을 성공적으로 시운전한 후에는 원자로의 본격적인 생산에 빠르게 착수할 계획입니다. 한편, 버추얼 트윈과 3DEXCITE의 상업용 콘텐츠 생성 기능을 3DEXPERIENCE 플랫폼에서 사용하여 몰입감 넘치는 XAMR 가상 경험을 제공하고 잠재 투자자 및 고객과 진행 상황을 공유할 예정입니다.

Alexandre는 "3DEXCITE는 아직 존재하지 않는 개념을 보여주고 싶을 때 매우 유용합니다."라고 말했습니다. "XAMR을 구축하기 전까지는 우리가 정확히 어떤 작업을 하고 있는지, 어떤 방식으로 진행하고 있는지 전달하기 어렵습니다. 이러한 원자로의 사실적인 표현은 파트너, 이해관계자, 투자자 및 고객에게 투자 대상과 진행 중인 여정을 알리는 데 핵심적인 역할을 합니다."

또한 그 여정은 NAAREA가 원자로를 성공적으로 구축한다고 해서 끝나는 것이 아닙니다. 이 회사는 운송 및 현장 배송부터 구현, 교육, 보안, 보험, 운영 및 유지보수, 그리고 각 마이크로 발전기의 무력화 및 수명 종료 관리에 이르는 모든 것을 포괄하는 전체 수명 기간 동안 XAMR을 관리할 계획입니다. NAAREA는 풀서비스 제공업체가 되고자 합니다. 고객은 자신이 사용한 에너지에 대한 비용을 지불하기만 하면 됩니다. 이 전략의 중심에는 버추얼 트윈이 있습니다.

Alexandre는 "처음부터 저는 모든 것이 연결된 통합 가상 환경에서 제품을 개발해야 한다는 것을 알았습니다.”라고 결론을 내렸습니다. "우리의 비전은 연료 조달과 용융염 생성부터 원자로 건설, 설치 및 운영에 이르는 모든 작업에 버추얼 트윈을 사용하는 것이며, 이는 전체 개발 계획의 초석입니다. 다쏘시스템과 버추얼 트윈은 업계의 판도를 바꾸고 있습니다. 이들이 합류하게 되면서 우리가 달성하려는 목표에 좀 더 확신을 얻게 되었으며, 더 빨리 목표를 달성하는 데 도움이 될 것입니다."

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