원전 안전해석코드 개발·인허가 취득 의미는?
10년 연구 끝 순수 국산화 달성 의미 커
‘세계 최고’ 정확성…원전수출 지원 기대
[에너지신문] 한수원은 지난 3월 원자력발전소의 설계 핵심코드(안전해석코드) 인허가를 취득했다.
원전설계 핵심코드는 원전 사고 시 안전계통을 작동시켜 연료를 보호하고 방사능 누출이 발생하지 않도록 원전을 안전하게 설계하는데 사용되는 핵심 전산 프로그램이다.
미국은 지난 1979년 스리마일섬(TMI) 원전 사고 후 약 1조원을 들여 원전설계 핵심코드를 개발한 바 있다. 우리나라도 정부 주도로 2006년부터 원자력발전기술 개발사업을 통해 해당 사업을 수행해왔다.
한수원 중앙연구원을 비롯해 한국전력기술, 한국원자력연구원이 참여한 이 사업에는 약 700억원이 투입 됐으며 10여년의 연구를 통해 결실을 맺게 됐다. 한수원은 이번 성과를 신한울 3,4호기 등 신규원전 설계에 적용할 예정이다.
특히 모든 원전의 핵심기술을 보유하게 됨으로써 해외 수출에 탄력이 붙을 전망이다.
핵심코드 인허가 취득 당시 이관섭 한수원 사장도 “한수원은 모든 원전 핵심기술을 보유함으로써 해외수출 역량을 한층 강화하게 됐다. 세계 최고 수준의 기술력을 바탕으로 수출이 성사되도록 노력할 것”이라고 밝힌 바 있다.
현재 국내에서의 원전 사업은 녹록하지 않은 상황이다. 후쿠시마 사고 이후 고개를 들었던 안전 논란이 종결되기도 전에 경주 지진으로 여론은 더욱 악화됐다. 이에 따라 새롭게 출범한 문재인 정부는 신규 원전 건설을 금지하고 수명이 다한 노후 원전을 연장 운영하지 않는 등 원전을 점차 줄여나가는 쪽으로 에너지정책 방향을 추진할 것임을 천명한 바 있다.
결국 한수원의 원전사업 해외진출은 선택이 아닌 필수가 될 전망이다. 이러한 시기에 순수 국내 기술로 인허가를 취득한 안전해석코드의 존재감은 무척이나 크다고 볼 수 있다.
원전 안전해석코드 개요 및 국산화 개발 추진
원전 안전해석코드는 원자력발전소의 가상 사고조건에서 원전의 열수력 거동을 분석, 연료봉과 격납건물의 건전성을 평가하는 전산 프로그램이다.
이러한 전산 프로그램은 원자력발전소 설계, 건설, 그리고 운영에 반드시 필요한 핵심 원천 기술로서 상당한 비용과 기간, 전문 인력 투입이 요구된다. 현재 미국, 프랑스와 같은 원전 선진국이 원전 안전해석코드의 원천 기술을 보유하고 있으나 제3국으로의 기술 이전은 엄격히 제한되고 있다.
우리나라는 2000년대 원전 해외 수출을 추진하는 과정에서 원전계측제어시스템, 원자로냉각재펌프, 원전설계핵심코드 등 이른바 ‘미자립 원전 핵심기술’의 국산화 개발 필요성이 대두됐다. 이에 정부는 ‘원자력발전기술 개발사업(Nu-Tech 2012)’을 통해 국산화 개발을 추진해왔다.
한국수력원자력(주) 중앙연구원(원장 이승철)은 한국전력기술(주), 한국원자력연구원 등 원전 관련 유관기관들과 공동으로 Nu-Tech 2012에 참여했으며 2006년부터 2012년까지 6년간의 개발기간을 거쳐 마침내 ‘원전 안전해석코드’의 국산화 개발에 성공하기에 이르렀다.
이는 원전 사고를 분석할 수 있도록 입출력 체계, 지배방정식 및 수치해법, 보조방정식, 각종 특수현상 및 기기모델 등으로 구성되는 원전 안전해석코드를 순수 국내 기술만으로 독자 개발했다는 점에서 중요한 의미가 있다.
원전 사업 적용을 위한 인허가 취득 과정
한수원 중앙연구원이 노력 끝에 원전 안전해석코드의 국산화 개발을 완료했으나 그것으로 끝난 것은 아니었다. 국산화 된 안전해석코드를 실제 원전 사업에 적용하기 위해서는 규제기관으로부터 적합성을 승인받는 과정이 필요했던 것이다.
적합성 승인을 위해 한수원 중앙연구원은 안전해석코드 특정기술 주제보고서를 작성, 2013년 11월 원자력안전위원회에 인허가 심사를 신청했다. 이후 약 3년 4개월간의 인허가 심사 과정을 거쳐 지난 3월 드디어 정식 인허가를 취득했다.
이번에 인허가를 취득한 원전 안전해석코드는 2종이다. 원자력발전소의 가상 사고조건에서 안전계통이 작동해 연료봉의 건전성이 유지되는지를 평가하는 ‘SPACE(Safety and Performance Analysis CodE for nuclear power plants) 코드’와, 원자력발전소의 가상 사고조건에서도 방사능 누출이 발생되지 않도록 원전 격납건물이 건전성을 평가하는 ‘CAP(Nuclear Containment Analysis Package) 코드’가 그 주인공이다.
비록 해외 원전강국들에 비해 원전 안전해석코드의 개발은 늦게 시작됐지만, SPACE 코드와 CAP 코드 모두 순수 국내 기술로 독자 개발한 기술이라는 점은 매우 의미가 크다는 평가다.
우리나라가 완전한 지적재산권을 보유함으로써 기술적 종속을 벗어나게 된 것을 의미하기 때문이다. 특히 개발된 코드는 객체지향 프로그래밍 언어를 사용함으로써 유지보수와 확장성이 용이하며, 최신 안전해석 기술을 토대로 개발이 이뤄졌기 때문에 미국, 프랑스 등 원전 선진국에서 개발된 코드와 비교했을 때 동등 수준 이상의 정확도 및 성능을 나타내는 장점을 인정받고 있다.
원전 안전해석코드의 인허가 취득은 그동안 해외에서 도입, 사용해오던 약 30여종의 안전해석코드를 대체할 뿐만 아니라 세계 원전 시장에서 우리나라 원전의 경쟁력을 한층 높이는 효과를 기대할 수 있다.
한수원 중앙연구원 관계자는 “개발한 원전 안전해석코드를 신한울 3,4호기 등 신규 원전 설계와 국내 가동 원전 현안 해결에 활용함으로써 국내 원전의 안전성 향상에 기여할 계획을 갖고 있다”고 밝혔다.
원전산업 적용 확대 나서
한수원 중앙연구원은 2014년 원자력분야 산학연 22개 기관으로 구성된 ‘원전 안전해석코드 사용자그룹’을 결성했다. 사용자그룹은 개발된 코드의 활용성을 높이고 매년 사용자교육을 시행함으로써 원전 안전해석의 이해도를 증진시킴과 동시에 전문 인력 양성을 목표로 한다.
최근 미국, 프랑스, 중국 등은 고성능 컴퓨터와 클러스터를 사용해 기존에 시도하기 어려웠던 다중스케일(Multi-Scale), 다물리(Multi-physics) 해석 코드 개발에 많은 투자를 하고 있다. 이는 다양한 분야 및 기술을 융복합적으로 연계한 가상 원자로 해석 기술을 확보, 고정밀 원전 설계 및 안전성 평가에 활용하기 위함이다.
중앙연구원은 독자 개발한 원전 안전해석코드와 기술력을 바탕으로 국제 경쟁력 제고를 위해 고정밀 통합 설계코드 체계 개발을 추진 중에 있다. 여기에 그치지 않고 원전 산업 분야로의 적용 확대를 위해 지속적으로 기능을 개선해나갈 계획이다.
※본 기획은 한수원 중앙연구원의 협조로 제작됐습니다.