가동 앞둔 신한울 1·2호기…"상상 가능한 모든 원전사고 대비"

국내 기술로 지은 원전 '신한울 1·2호기' 가보니

1호기, 이달 30일 상업운전 예정
2호기도 허가 나오면 후속 검사

냉각재펌프·계측제어시스템 등
원전 핵심설비 국산화 성공

저장조 벽 두께만 2.1m 달해
후쿠시마 사고후 설계 41건 변경
'안전성 논란' 수소 제거장비도

경북 울진군 신한울 원전 1호기(왼쪽)와 2호기 전경. 원자력안전위원회는 신한울 1·2호기 상업운전을 앞두고 지난 7일 원전 내부를 언론에 최초 공개했다. /원안위 제공

지난 7일 경북 울진 신한울 2호기 원자력발전소. 성인 키 4배에 달하는 원형 장비출입구가 열려 있다. 높이 76m, 너비 46m의 돔형 격납 건물 내부로 원전 설비를 들여오는 입구다. 유영진 한국원자력안전기술원(KINS) 신한울 1·2 프로젝트매니저(PM)는 “장비출입구가 밀폐되고 핵연료가 장전되면 우리 손으로 지은 28번째 원전이 가동을 시작한다”고 말했다. 마치 거대한 동굴 속에 들어온 듯 유 매니저의 목소리가 거대한 원자로 격납 건물 내부 곳곳을 울렸다.

UAE·폴란드 수출 한국형 원전

유영진 KINS 매니저(왼쪽 두 번째)가 원전 내부 구조를 설명하고 있다. /원안위 제공

신한울 2호기는 한국 기술로 지어진 최신형 원전이다. 바로 옆에 있는 신한울 1호기와 함께 APR1400 모델을 적용했다. 기존의 주력 원전 모델이었던 OPR1000을 개량했다. 발전 용량을 1400㎿로 키웠다. 설계수명을 40년에서 60년으로 늘렸다. 2006년 새울 1·2호기(옛 신고리 3·4호기)에 처음 적용됐다. 2009년 아랍에미리트(UAE)에 수출됐다. 최근 계약을 체결한 폴란드 수출 원전도 APR1400이다.

신한울 1·2호기는 상업운전을 앞두고 있다. 작년 7월 운영 허가를 받고 핵연료가 장전됐다. 각종 추가 검사를 수행한 신한울 1호기는 오는 17일 마지막 성능보증시험을 앞두고 있다. 30일 준공을 받고 상업운전을 시작할 예정이다. 신한울 2호기는 운영 허가 발급을 앞두고 있다. 운영 허가가 나오면 핵연료를 장전하고 1호기와 마찬가지로 후속 검사를 한다.

신한울 1·2호기의 특징은 국산화다. 원자로 노심에서 발생한 열을 순환시켜 열을 제거하는 설비인 원자로냉각재펌프(RCP)가 대표적이다. 1400㎿급 원전에 맞는 1만3900마력(HP) 펌프를 만들기 위해 두산에너빌리티(옛 두산중공업)는 세계 최고 수준의 플랜트 설비회사 안드리츠와 기초 설계부터 제작까지 함께 진행했다.

주제어실(MCR) 원전계측제어시스템(MMIS)도 국산화에 성공했다. 주제어실 원전계측제어시스템은 각종 기기 상태 정보를 운전원에게 제공하고 기기를 제어할 수 있도록 하는 ‘원전의 두뇌’다. 기존 원전에서는 아날로그 방식을 채택해 종이가 필요했다. 신한울 1·2호기는 컴퓨터 제어로 전환했다. 모든 컴퓨터가 고장 나도 펌프와 밸브 등 각종 설비를 직접 조작할 수 있는 안전제어반도 별도로 설치됐다. 컴퓨터와 안전제어반이 모두 고장 나더라도 원자로를 안전하게 정지하고 유지할 수 있는 추가 스위치도 장착했다.

2·3중 안전장치 마련

안전성도 강화했다. 돔형 격납 건물 내부에는 총 30대의 피동촉매형수소재결합기(PAR)가 설치돼 있다. 가로 1.2m, 세로 1.4m, 폭 0.3m(대형 기준)의 PAR은 전력 공급이 끊겨도 백금이 코팅된 촉매제를 이용한 화학반응으로 내부에서 발생하는 수소를 제거한다. 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 설치된 장비다. 유 매니저는 “후쿠시마 사고 이후 상상 가능한 모든 안전사고에 대비하기 위해 2중, 3중 안전장치를 마련했다”며 “안전을 강화하기 위한 설계 변경만 41건에 달한다”고 설명했다.

사용후핵연료저장조도 안전성을 강화했다. 철근콘크리트 구조물로 된 저장조의 벽 두께는 2.1m에 달한다. 누설수를 막기 위해 전체 내벽에 두께 6㎜의 스테인리스강을 둘렀다. 후쿠시마 사고 이후 설계를 변경했다. 전력 공급이 끊겨도 냉각수를 외부에서 직접 주입해 사용후핵연료를 냉각할 수 있는 외부주입유로를 추가했다.

원전은 다른 발전과 마찬가지로 증기의 힘으로 터빈을 돌리는 방식이다. 원자로에 장전된 핵연료봉 내부에서 우라늄이 핵분열하며 발생하는 열에너지로 냉각재인 물을 끓인다. 물은 섭씨 320도까지 가열되지만 대기압의 150배로 압력을 받기 때문에 액체 상태를 유지한다. 냉각재는 다시 증기발생기로 열을 전달한다. 증기발생기에서 물이 끓어올라 증기가 되고, 증기는 발전기에 연결된 터빈을 돌려 전기를 생산한다.

신한울 1·2호기는 24㎸ 전압의 전기를 생산한다. 주변압기에서 765㎸로 승압된 뒤 신태백변전소를 거쳐 수도권으로 보내진다. 유 매니저는 “위험이 발생할 염려는 적지만 최악의 시나리오를 상상해 그 상황에서도 안전할 수 있도록 원전이 설계됐다”며 “신한울 1호기 운영 허가 경험을 토대로 신한울 2호기 운영 허가도 철저하고 꼼꼼하게 진행하겠다”고 강조했다.

울진=김진원 기자 jin1@hankyung.com