실질적 한국형 고유 원자로 `완성작'
차세대 원자로는 2000년대 초까지 국내 원자력산업 관련 기술을 선진국 수준으로 향상시킨다는 계획아래 국가선도사업의 하나로 개발되고 있다.
이 사업은 기술개발에 10여년의 기간이 소요되는데 3단계로 나눠 추진되고 있다.
92년부터 시작된 1단계 사업에서는 140만KW급 개량형 경수로 노형을 확정하고 해외 신형원전과의 차별성을 확보하면서 실질적인 한국형 고유모델이 될 수 있도록 개념설계를 완료했다.
95년부터 지난해까지 추진된 2단계 사업에서는 개념설계 요건을 만족하도록 발전소 배치 및 기본설계를 완료하고 표준안전성 분석보고서를 발행했다.
2001까지 계획된 3단계 사업에서는 차세대 원전의 기본틀을 완성하고 설계인증을 받는 것을 목표로 하고 있다.
내년 차세대 원자로 기술개발 3단계 사업이 완료되면 우리나라는 원전기술 선진국과 경쟁이 가능한 안전성, 경제성 및 운전 편이성이 획기적으로 개선된 고유의 첨단 차세대 원전기술을 보유하게 된다.
또한 예정대로 오는 2010년 차세대 원전 1호기가 준공되면 우리나라는 원전기술 분야 후발주자로서의 핸디캡을 극복하고 원전기술 선진국으로 부상하게 되며 반복건설 및 운전으로 실증을 거친 차세대 원전은 21세기 국내 전력수요를 대비하는 환경친화적 에너지원으로 이용될 뿐만 아니라 주요 수출산업으로 육성이 가능할 것으로 기대되고 있다.
현재 세계에서 개발 중인 신형원전은 지난 30년 이상의 운전경험에서 안전성 및 신뢰성이 입증된 경수로형 원자력발전소가 주류를 이루고 있다.
경수로형 신형원전에 대한 세계적 연구 추세는 크게 개량형 원자로와 피동형 원자로로 구별되는데 개량형 경수로는 현재 운전중인 원전에 설계여유 및 자동화 범위를 확대하고 인간공학 등 신기술을 적용해 안전성 및 신뢰성을 향상시키는 노형이다.
반면 피동형 경수로는 물리적인 자연현상을 이용하는 피동안전개념을 도입해 안전성과 신뢰성을 향상시키는 노형이다.
이들 개량형과 피동형은 기술개발 특성상 장단점을 가지고 있는데 개량형 경수로는 그동안의 축적된 기술이 많기 때문에 개발이 비교적 용이하고 부담이 적은 대신 피동형 경수로는 개념적으로 우수한 장점을 지니고 있으나 현재 기술개발이 미미해 추가적인 연구가 필요한 단점이 있다.
선진국에서는 경수로형 차세대 원전의 개발이 빠르게 진행되고 있다.
유럽은 최근 프랑
스와 독일의 주도 하에 유럽의 안전규제 제도와 산업환경에 적합한 차세대 가압경수로인 EPR을 개발 중으로 기본설계를 완료한 상태다.
일본은 미국 원자로 제작사와 함께 개량형 비등경수로인 ABWR과 가압경수로인 APWR 개발을 동시에 추진 중인데 ABWR 2기는 이미 지난 96년과 97년 준공돼 운전 중이다.
미국은 미국전력연구소가 중심이 돼 차세대 원자로가 갖춰야 할 기본요건을 설정하고 이 요건에 따라 컴버스천 엔지니어링사가 개량형 원자로인 시스템 80+를, 웨스팅하우스사가 피동형인 AP-600을 개발해 설계인증을 받은 상태다.
이들 두 노형은 개량형 차세대 원전과 피동형 차세대 원전의 선두주자로 현재 안전성 확인에 필요한 기본설계가 완료됐다.

차세대 원자로 특징
한 차원 높은 안전성^경제성 동시확보
우선 근본적인 안전성을 확보할 수 있다. 차세대 원전은 비상사고 시나 이상사태 발생 시 안전장치에 크게 의존하지 않고도 원자로가 건전성을 유지할 수 있도록 충분하게 설계여유를 갖도록 하고 있다.
기존 원자로도 설계여유를 갖고 있지만 안전장치에 의존하고 있어 사고 시 사업자의 손실을 방지하는데 미흡하다.
차세대 원자로는 이러한 안전여유를 확보해 사고 시 일반대중에 대한 안전보장은 물론 사업자의 손실을 최소한으로 줄일 수 있도록 설계된 것이다.
이러한 설계목표를 달성하기 위해 노심의 열적여유도 증대와 더불어 가압기 및 증기발생기의 용량증대, 정지 냉각계통 및 격납건물 살수계통 펌프의 기능적 상호교환, 4 Train 안전주입계통 및 원자로 직접주입, 안전감압계통 및 격납건물 내 핵연료 재장전수조 설치 등의 설계개선이 이뤄진다.
차세대 원자로의 또 하나의 특징으로는 사고완화 및 방사선 방출 최소화를 들 수 있다.
차세대 원전은 사고방지 측면 뿐만 아니라 사고발생 시에도 사고완화 및 방출되는 방사선 양을 최소화할 수 있는 근본적인 설계 개념을 채택하고 있다.
격납건물 내 핵연료 재장전수조와 연계된 안전감압계통, 수소점화계통, 격납용기 침수냉각계통 등이 이와 관련된 계통들이다.
경제성 또한 차세대 원자로의 빼놓을 수 없는 장점이다.
원자력발전소가 매우 복잡한 설비로 구성된 이유는 발전용량의 증가에 따른 설비의 추가와 안전성을 강화하기 위한 부분적인 보완으로 각종 설비가 추가되기 때문이다.
이 경우 원전의 안전성은 달성할 수 있으나 경제성은 줄어들게 된다. 차세대 원자로는 이러한 단점을 보완, 한 차원 높은 안전성과 경제성을 동시에 확보하기 위해 기존의 설비 추가 개념보다는 설계방식의 재검토를 통한 설비의 단순화, 표준화 및 모듈화 등을 추진함과 동시에 전기출력을 대폭 증가시켜 설계하게 된다.
차세대 원자로는 인간공학을 도입한 첨단 주제어실을 갖는다.
TMI 사고이후 인간공학적 요소가 중요시되고 있다. 차세대 원자로는 한국적 인간공학 요소를 충분히 반영한 주제어실 설계를 기본으로 하고 있다.
이를 위해 대형정보판, 디지탈제어 적용 및 전산화 된 운전지원계통 채용 등 인간 -기계연계 개선에 중점을 두고 다중 워크스테이션을 채택해 개발 중에 있다.
또한 미국의 TMI원전 및 구소련의 체르노빌 원전 사고와 같은 중대사고를 대비하는 설비를 반영하는 한편 설비용량을 격상하고 설계수명을 60년으로 확장했다.
<변국영 기자>