2023강원세계산림엑스포 방문기: 차세대 원전 i-SMR과 한국수력원자력

2023강원세계산림엑스포 방문기 : 차세대 원전 i-SMR과 한국수력원자력

대학생신재생에너지기자단 21기 한세민

 

2023강원세계산림엑스포에서 만난 한국수력원자력

[자료 1. 2023강원세계산림엑스포 ]

출처 : ⓒ 한세민

2023년 9월 22일부터 10월 22일까지, 31일 동안 "세계, 인류의 미래, 산림에서 찾는다"라는 주제로 개최된 <2023강원세계산림엑스포>에 방문하였다. 산림에 대한 이야기, 산림 체험 등의 여러 행사장 중 ‘산업교류관’ 행사장에서는 산림을 지키는 데 많은 도움이 되는 ESG경영을 하는 기업의 전시를 볼 수 있었다. 그 중 하나가 바로 한국수력원자력의 넷 제로(Net-zero) 사업에 대한 전시관이다.

국토 면적의 63%를 차지하는 산림을 보전하는 것은 온실가스로 오염된 대기를 비롯한 생태계를 깨끗이 하는 역할을 한다. 그리고, 숲이 살 수 있도록 해주는 것이 바로 물이다. 따라서 지구의 70% 이상을 차지하는 물을 활용하여 재생 가능한 무공해 에너지를 생산하는 것이 산림을 살리는 선순환이 이어지도록 하는 이상적인 기술이라고 볼 수 있다. 본 기사를 통해 2023강원세계산림엑스포에서 소개된 한국수력원자력의 차세대 원전 기술에 대해 알아보고자 한다.

 

차세대 원전, 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR)

한국수력원자력은 혁신형 소형모듈원자로(Small Modular Reactor, 이하 SMR) 설계 및 핵심 기술 개발을 추진 중이다. 혁신형 소형모듈원자로(또는 혁신형 소형모듈원전, SMR)란 공장 제작형 모듈 기술을 이용한 전기출력 300MWe 이하 원자로를 말한다.

[자료 2. 한국수력원자력의 i-SMR ]

출처 : ⓒ 한세민

i-SMR은 170MWe급 일체형 가압 경수로 타입이다. 기존의 일반적인 경수로가 1000MWe 이상의 출력을 내는 것과 달리 비교적 작은 출력을 낸다. 작은 용량의 원자로는 전기 생산에서 뛰어난 확장성을 가지며, 건설 및 안전 측면에서 혁신적이다. (▲작은 크기)

주요 기기를 일체화해 모듈의 공장생산이 가능하다. 이후 현장조립을 하기 때문에 발전소 건설을 위한 기간과 비용 절감이 가능하다. 여러 개의 모듈을 연결하여 전력 생산 용량을 확장다양한 응용이 가능해 확장성이 큰 기술이다. (▲모듈화와 확장성)

i-SMR은 기존 원자력의 주요 문제점을 해결한다.

가장 먼저  냉각수 내 붕산을 없애 폐기물 발생량을 줄이고 노심의 안전성을 높였다(무붕산 운전). 출력 대비 2배의 냉각수를 보유하고 있고, 노심 온도가 설계온도보다 15% 이상 상승해도 버티는 온도상승 한계치를 확보하였다. 또한 현행 원전 8배 강도의 원자로 밀폐용기를 사용한다. 대기압의 최대 40배 수준 고압을 견디는 30cm 두께 철제 용기로, 사고 시에도 내부 진공을 유지해 방사성 물질의 외부 방출 및 발화, 폭발을 원천적으로 차단하였다. 원자로 건물 내/외의 다중 안전 설비도 강화하였다. 민간 항공기 충돌도 견딜 수 있는 외벽 등 5중 방벽과 방사성 물질의 외부 유출을 막기 위한 핵연료 피복재를 사용하는 방식이다. 이는 모두 지진 피해가 적은 단단한 암반 위에 건설하였다. 마지막으로 전력 공급이 끊겨도 작동하는 피동형 냉각재 설비를 한 안전계통과 피동형 안전계통의 기능 상실까지 대비한 ‘충수 및 정화계통’, ‘정지냉각계통(SCS)’ 등을 마련하여 i-SMR의 방사성 물질 대량 누출 가능성이 ‘100만분의 1’ 수준이 되도록 하였다고 한다.

[자료 3. SMR의 활용 ]

출처 : 한국수력원자력 블로그

SMR은 기존 전력망에 영향을 받지 않으며, 수소 생산과 해수담수화 및 재생에너지 간헐성 보완, 지역난방 등 다양한 용도로 사용이 가능하다.

한수원에서는 2012년 110MWe의 한국형 SMR 모델로 ‘SMART’를 개발에 성공하였고, 일체형 원자로 중 세계 최초로 표준설계인가를 획득한 바 있다. 이를 더욱 효율적인 원자로로 개선한 i-SMR 기술로 2029년에는 한수원 울산본부 부지에 SMART 1기를 건설할 계획이다.

 

차세대 한국형 원전모델 APR1400

[자료 4. 한국수력원자력의 APR1400 ]

출처 : ⓒ 한세민

기존 원전은 최초의 한국표준형 원전 OPR1000(Optimized Power Reactor)으로, 이를 개량한 원전모델이 바로 APR1400이다. APR1400과 OPR1000의 가장 큰 차이는 발전용량과 계속운전 갱신기한이 40년에서 60년으로 연장된 것이다. 발전원가도 10% 이상 더 줄었다. 반면 OPR1000에서 가장 높은 평가를 받은 안전성과 경제성은 그대로 APR1400으로 이어졌다. 특히 2011년 후쿠시마 원전 사고를 이후로 예방할 수 있는 다중 안전장치를 갖춰 지진, 화재, 홍수 등 외부 요건 대처능력이 더욱 강화되었다.

 

한국수력원자력의 신재생에너지 설비 현황

[자료 5. 한국수력원자력의 국내 발전 현황]

출처 : 한국수력원자력

한국수력원자력에서는 SMR의 원자력발전을 비롯해 태양광발전, 풍력발전, 수력발전, 소수력발전도 전국적인 부지를 두고 사업이 이루어지고 있다.

 

앞으로의 한국수력원자력과 i-SMR은

글로벌 원전시장의 개척을 위해 2028년 표준설계인가 취득을 목표로 하여 한국 정부와 한국수력원자력이 공동으로 안전성･경제성･유연성이 향상된 SMR 설계 및 핵심 기술을 개발 중이다. 목표를 달성한다면 기존 원자로 1기 건설에 5~6년이 걸렸던 반면 SMR은 2년이 걸리기 때문에 2028년 건설 착수 후 2031~2033년에 걸쳐 4기의 운전을 시작할 수 있다는 것이 정부의 계산이다. 영국원자력연구소에 의하면 2035년까지 약 650~850개가 지어질 것으로 예견하고 있으며 시장 규모는 약 150조 원에 달할 것이라고 한다. 한국수력원자력의 SMR 개발과 상용화가 성공적으로 이루어져 전 세계적으로 안전한 SMR의 보급이 확대된 미래를 기대해 본다.

 

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소형모듈원자로(i-SMR)에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "오펜하이머 씨, 이런 원자력은 어때요?", 22기 류나연, 22기 박재욱, https://renewableenergyfollowers.org/4246 

오펜하이머 씨, 이런 원자력은 어때요?

2. "한미 정상회담, 원자력 발전의 미래는?", 21기 안연빈, https://renewableenergyfollowers.org/3665

한미 정상회담, 원자력 발전의 미래는?

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참고문헌

차세대 원전, 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR)

1) 2023강원세계산림엑스포, 네이버 블로그, “2022 강원세계산림엑스포 후원사 한국수력원자력 소개”, 2022.01.11, https://blog.naver.com/2022gwfe/222618600091

2) 과학기술정보통신부, 네이버 블로그, “차세대 원전, 혁신형 소형모듈원전(I-SMR)의 시대가 시작됐다”, 2023.05.10, https://blog.naver.com/with_msip/223098458285

3) 임중권, 전기신문, “[특집]한국수력원자력, 소형모듈원자로(SMR) 전문기관으로 우뚝”, 2022.06.28, https://www.etnews.com/20220628000090

4) 한국에너지정보문화재단, 네이버 블로그, “우리나라도 i-SMR 기술 개발 컨트롤 타워 출범!”, 2023.03.10, https://blog.naver.com/energyinfoplaza/223040536972

차세대 한국형 원전모델 APR1400

1) “APR1400”, 네이버 지식백과 에너지 지식정보, 2023.10.15(검색), https://terms.naver.com/entry.naver?docId=6654570&cid=70129&categoryId=70129 

2) “OPR1000”, 네이버 지식백과 에너지 지식정보, 2023.10.15(검색), https://terms.naver.com/entry.naver?docId=6654569&ref=y&cid=70129&categoryId=70129