지난해 8월, 순수 국내 기술로 개발한 150만kW급 대용량 원전인 'APR+'가 원자력안전위원회로부터 표준설계인가를 취득했습니다. 한국형 원전으로는 OPR1000과 APR1400에 이어 세 번째 모델이자 핵심 부품을 모두 국산화한 것으로는 첫 번째입니다. 표준설계인가란 인허가기관인 원자력안전위원회가 안전성을 포함하여 종합적인 심사를 한 결과 실제 원전 건설에 적용해도 좋다는 허가를 받았다는 뜻입니다. 이는 상세설계만 추가되면 실제 원전건설이 가능한 단계까지 기술개발이 완료됐음을 의미합니다.
APR1400보다 강력한 성능의 APR+
APR+(Advanced Power Reactor Plus)는 한국형 원전인 APR1400을 기반으로 개선한 모델입니다. 이름 그대로 여러 면에서 APR1400에 비해 향상됐습니다. 우선 눈에 띄는 부분은 출력이다. APR+는 APR1400의 100만kW에 비해 50% 향상된 출력을 냅니다. 이는 한국원자력연구원과 한전원자력연료(주)가 순수 국내기술로 독자개발한 수출선도형 고성능 고유연료(HIPER)를 연료로 사용하고, 핵연료 집합체를 APR1400 대비 16개 추가해 총 257개로 늘린 데 따른 것입니다. 이처럼 출력이 향상됨에 따라 해외수출시장을 다변화하는 데 크게 기여할 것으로 보입니다.
APR+의 또 다른 특징은 바로 국산화입니다. 그간 원전의 가장 핵심적인 기술인 원전설계핵심코드와 원자로냉각재펌프, 원전계측제어설비는 외국의 기술을 쓰고 있었습니다. OPR1000과 APR1400이 한국의 고유 원전 모델이기는 하지만 핵심 설비의 국산화가 미비한 탓에 수출에 성공하더라도 로열티 손실이 발생합니다. APR+는 이러한 미자립 기술까지 100% 국산화하는 데 성공하여 해외 수출시 이전 모델보다 큰 이익을 낼 수 있을 것으로 기대됩니다. 한국수력원자력의 예측으로는 원전 플랜트 2기 수출시 약 100억 달러를 수출하는 효과를 거둘 수 있다고 합니다.
기술 국산화에 따라 국내 건설시 유지보수가 수월해진 것도 장점입니다. 기술을 국산화함에 따라 해당 기술을 유지보수하는 데 투입되는 시간과 비용이 크게 절약되어 원전 운영의 안전성을 높일 수 있습니다.
더 안전하게, 더 튼튼하게
APR+의 가장 중요한 특징은 바로 높은 수준의 안전성입니다. 우선, 대형 항공기의 충돌처럼 엄청난 충격도 여유있게 견딜 수 있도록 원자로건물과 보조건물을 비롯한 구조물 외벽을 강화함으로써 안전성을 높였습니다. 원자로건물 돔 부위의 벽두께는 APR1400 노형이 107cm인 데 비해 122cm로 두꺼워지고, 보조건물은 종전 122cm~137cm였던 것을 152cm로 더욱 두텁게 설계했습니다.
발전소의 두뇌에 해당하는 주제어실(Main Control Room: MCR)과 원격제어실(Remote Shutdown Room: RSR) 등 주요 설비도 외부 충격으로부터 완벽히 보호될 수 있도록 배치하여 신뢰성을 강화했습니다. 돌발상황에 원전을 안전하게 보호할 수 있도록 안전설비를 4중으로 구성하고 물리적으로 4분면 격리설계를 적용한 것도 특징입니다. 이렇게 하면 마치 큰 배의 격벽처럼 피해가 확산되는 것을 막을 수 있습니다.
피동형 안전 설비를 대거 추가한 것도 주목할만합니다. 현재 가동중인 국내원전에 후쿠시마 사고 이후 추가 설치중인 피동형 수소제어계통이 표준설계안에 반영됐습니다. 원자로 노심이 고열로 녹기 시작하면 피복재와 냉각수에서 많은 양의 수소가 발생하고, 그 결과 폭발을 일으킬 수 있는데, 피동형 수소제어계통은 원자로 내부에서 별도의 전원 없이도 수소를 제거하는 설비입니다. APR1400 때는 후쿠시마 사고의 교훈이 반영되기 전이라 이러한 설비가 표준적으로 적용되지 않았습니다.
후쿠시마 사고의 교훈은 냉각시스템에도 적용됐습니다. 후쿠시마 사고의 결정적인 원인은 전원 차단에 의해 원자로의 냉각수가 순환하지 않은 것이었는데, 전원 없이도 냉각수가 순환할 수 있는 피동보조급수계통을 갖춘 것입니다. 피동보조급수계통은 물의 대류현상을 이용하여 뜨거워진 증기가 원자로에서 빠져나오고, 응축된 물을 원자로에 다시 공급하는 구조를 갖춘 설비입니다. 이 설비 덕분에 냉각재펌프가 정지하더라도 8시간은 원자로가 정상상태로 유지될 수 있을 것으로 기대됩니다.
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