안전성·경제성 확보 100% 토종노형… 수출시장 다변화 박차
[에너지데일리 송병훈 기자] 한국수력원자력(사장 조석)이 지난달 14일 150만kW급 원전 'APR+(Advanced Power Reactor Plus)'가 원자력안전위원회로부터 표준설계인가를 획득하는데 성공했다. 지난 2007년 8월 개발에 착수한 이래 7년만에 성과로, 우리나라는 더욱 높은 수출경쟁력을 갖게 된 것으로 평가받고 있다. 표준설계인가는 정부로부터 안전성을 포함한 종합적인 심사를 거쳐 표준설계를 허가받는 제도로, 부지특성 등을 감안한 상세설계만 추가되면 원전건설이 가능한 단계까지 기술개발이 완료됐음을 의미한다. 'APR+' 개발 성공의 의미와 특성을 짚어본다.
■ 원자로계통 안전성 대폭 향상 = APR+는 정상 및 운전과도 조건에서 핵연료 계통의 손상이 발생하지 않도록 설계기준을 설정했다. 핵연료 및 원자로내부구조물은 가상사고 조건에서 제어봉 삽입을 방해할 정도의 심한 손상이 발생하지 않고 노심냉각능력을 유지하도록 했다. APR+ 핵연료는 고연소, 고강도, 고열적 성능 및 제조성 등이 향상되도록 독자개발한 수출선도형 고성능 고유연료(HIPER)를 적용했다.
또한 대형 냉각재상실사고 시 원자로 내부에 주입하는 안전 냉각재의 유량을 최적화하는 DVI+와 안전 냉각재의 주입시간을 연장하고 질소 가스의 혼입을 최소화 하는 FD+를 적용했다. 아울러 기계적, 전기적으로 완전히 분리된 4 계열 안전주입계통과 비상디젤발전기를 반영함으로써 안전성을 대폭 향상시켰다.
■ 항공기 충돌에도 거뜬 = 9.11테러 이후 미국 원자력규제위원회(NRC)에서는 2009년 7월13일 이후에 인허가를 신청하는 모든 신규 원전에 대해 대형 민항기 충돌을 고려한 설계를 수행하도록 관련지침을 제정했다.
APR+도 이같은 지침을 반영, 원자로 건물과 보조건물 등 안전관련 구조물의 외벽을 강화하고, 발전소의 두뇌부분에 해당하는 주제어실(MCR)과 원격제어실(RSR) 등의 주요 설비를 항공기 충돌로부터 완전히 방호되도록 설계했다. 이를 통해 구조물의 구조적 건전성을 강화하고, 충격진동과 화재발생으로 인한 내부 기기 및 시스템 손상에도 대비했다.
■ 전원 없어도 구동 가능 = 원전의 안전에 영향을 미치는 중대한 사고 발생 시 가장 중요하고 시급한 문제는 원자로와 핵연료의 안전한 냉각이다. 2011년 3월 발생한 후쿠시마 원전사고는 원전 내부 공급 전원의 상실로 노심내 열을 제거하지 못해 노심용융이 발생했고, 그로 인해 증기폭발과 방사성 물질의 대량 유출이 일어난, 국제 원자력 사고 등급 중 최고단계인 7등급 사고였다.
APR+는 이러한 전원상실 사고시에도 안전하게 발전소를 정지 및 냉각시킬 수 있도록 피동보조급수계통(PAFS)을 설계에 적용했다. 또한 전원 공급 없이 작동 가능한 피동형수소제거설비 등도 설계에 적용, 발전소의 수소폭발가능성을 원천적으로 제거하는 등 안전성을 한층 강화했다.
한수원은 지속적인 원전 건설경험과 시공 능력을 바탕으로, SC구조/복합모듈, 원자로냉각재 배관 자동용접, 원자로내부구조물 모듈기술 등 신공법·신기술을 반영, 건설공기를 단축할 수 있도록 했다. APR+의 건설공기는 최종 36개월을 목표하고 있으며, 주요 해외경쟁노형과 경제성을 비교한 결과 월등히 우월한 경제성을 갖춘 것으로 나타났다.
■ 국내 순수기술로 설계된 100% 토종 노형 = 해외 기업의 지적재산권 침해 없이 독자적인 원전 해외수출을 위해 선결돼야 할 핵심 미자립기술로는 원전설계핵심코드, 원자로냉각재펌프(RCP), 원전계측제어시스템(MMIS), 고유 원자로형 등이 있다.
'Nu-Tech 2012'는 이들 미자립 핵심기술 개발을 위해 정부주도로 추진된 사업으로, APR+는 Nu-Tech 2012로 개발된 원전설계핵심코드, 국산 RCP 및 MMIS를 설계에 반영했으며, 그밖에도 해외 기업과 기술계약으로 도입·전수받은 원전설계의 근거가 되는 전산코드, 도면, 특허, 기술문서 등 지적재산권 침해요소를 완전히 국산화, 100% 토종 노형으로 개발됐다. APR+ 표준설계는 약 7500건의 고유화된 설계문서와 핵심 특허 157건 및 관련 연구논문 170여건의 지적재산을 확보했다.
또한 APR+ 기술개발을 통해 축적된 노형개발 경험과 지속적인 원전 건설 및 운영 경험을 바탕으로 세계 일류의 원전 강국으로 발돋움하게 될 것으로 기대된다. 한수원 관계자는 “APR+ 기술개발을 통해 수출 시장 다변화에 박차를 가할 수 있는 기반을 갖추게 됐다”면서 “우리나라가 세계 원전시장을 견인하게 되는 시기가 앞당겨지게 될 것”이라고 말했다.
