원자력 실용화 기술개발 박차
원자력 기술 선도하는 세계 최고 연구원
이에 따라 지난 8월 31일 지식경제부 및 국내 원자력계 산학연 관계자 500여명이 참석한 가운데 ‘한수원중앙연구원’(원장 조병옥)이 개원식을 갖고 새롭게 출범했다. 이에 본지는 한수원중앙연구원 개원의 의미와 연구성과, 향후 계획 등을 소개함으로써 독자들의 이해를 돕고자 한다. / 편집자 주
▲ 한수원중앙연구원 개원 의의
한수원중앙연구원은 일본 후쿠시마 원전사고로 대두된 원전 중대사고 및 자연재해 대처 기술 등 안전기술 연구를 전담 수행한다.
이를 운영 및 건설 원전에 적용함은 물론 신형원전 설계에 반영해 안전성을 대폭 강화함으로써 국가에너지기본계획에 따른 원전산업의 기술개발을 종합적 효율적으로 추진함은 물론 원전산업의 지속가능한 성장을 선도할 중추적 역할을 담당하게 된다.
특히 원자력 실용화 기술개발 총괄기관으로서 원전설계코드 등 미자립 핵심기술의 완전 국산화를 차질없이 달성함으로써 독자적인 기술능력을 확보해 원전 수출산업화를 촉진시키고, 나아가서는 원자력을 이용한 수소 생산 및 저장 기술 등 미래 성장동력을 창출할 실용화 연구에도 박차를 가할 전망이다.
▲ 연구원 연혁
한수원중앙연구원은 1983년 한전 기술연구본부 산하에 발족된 원자력연구실을 효시로 하고 있다. 그 후 1995년 개원한 한전 전력연구원의 원자력연구실로 개편돼 한국형차세대원자로(KNGR : Korean Next Generation Reactor) 개발사업 등 원자력 실용화 기술개발을 체계적으로 추진하면서 그 틀을 갖추게 됐다.
한편 1996년 제245차 원자력위원회 의결로 당시 한국원자력연구소에서 추진하던 방사성폐기물관리사업 주체가 한전으로 이관됨에 따라 이듬해인 1997년 한전 원자력환경기술원을 개원하게 됐다. 또한 정부의 전력산업 경쟁력 강화를 위한 전력산업구조개편에 따라 한수원은 한전으로부터 2001년 4월 원자력과 수력 발전을 전담하는 발전자회사로 분사했다.
한수원은 원자력환경기술원을 승계해 범정부차원에서 추진되던 중․저준위방사성폐기물 처분장 부지선정 및 방사성폐기물 연구를 주도적으로 추진했고, 2005년 11월 부지선정이 완료됨에 따라 현재의 한국방사성폐기물관리공단으로 방폐물 처분 연구 기능과 인력을 이관하게 됐다.
한편 한전 전력연구원에서 수행하던 신형원전개발사업의 기능과 인력을 2001년 12월 원자력환경기술원으로 이관 받아 연구개발을 수행, 2002년 5월 APR1400 (Advanced Power Reactor 1400) 원전의 설계인가를 획득했다.
한수원은 현재 원전 21기의 안정적 운영과 수력발전을 책임진 국내 단일 원자력발전사업자이다.
1978년 고리1호기가 가동된 이후 운영 원전이 증가함에 따라 전 원전에 대한 통합적이고 안정적인 기술지원 기능의 필요성을 절감하게 됐다. 이에 2005년 7월 원자력환경기술원에 원전 비파괴검사 전문인력과 주요 설비담당 전문원을 보강해 원전 Home-Doctor 조직을 신설했다.
또한 2006년 선진 전력사로부터 운영프로세스 훈련을 이수한 시스템엔지니어로 구성된 원전 운영프로세스 개선 조직을 신설하는 등 엔지니어링 분야 기능을 강화함으로써 원자력발전 기술개발 기관으로서의 면모를 갖추게 됐다.
2006년 11월 신형원전 개발, 원전운영기술 개발, 원전 기술지원, 방사선안전기술 개발을 담당하는 조직과 기능을 완비한 원자력환경기술원은 원자력발전기술원으로 명칭을 변경하고 대전시 유성구 장동에 위치한 현 사옥으로 이전했다.한편 정부는 2010년 8월 전력산업구조 발전방안으로 원자력 R&D 체계의 일원화 필요성을 제기해 올해 3월 한수원으로 통합을 결정했다.
이에 따라 2011년 6월 한전 전력연구원 원자력발전연구소의 연구인력과 기능이 일괄 원자력발전기술원으로 이관됐다. 한수원은 8월 31일 국내 원전 R&D 총괄기관으로서 통합 시너지를 극대화하고 당면한 원전 안전기술력 강화, 미래 그린에너지 기술 선도를 목표로 원자력 R&D 통합조직으로 ‘한수원중앙연구원’을 개원했다.
한수원중앙연구원은 APR1400 신형경수로 상용화 개발, 가동원전 안전 운영 및 정비기술 선진화, 방사성폐기물 유리화 기술 상용화 등 신형원전 개발에서 원전운영, 방사성폐기물 처리까지 원전 전주기 기술을 개발해 국내가동원전의 안전운영과 나아가 원전 수출산업화에 이바지하고 있다.
1. 신형경수로 상용화 개발
2009년 12월 UAE에 첫 수출한 APR1400 노형은 1992년부터 약 10년에 걸쳐 한국표준형원전에 적용돼 입증된 기술을 기반으로 신개념 안전 기술을 도입, 개발 완성했고 2002년 설계인허가를 획득했으며 최초 상용 노형이 신고리 3,4호기에 건설되고 있다.
APR1400 노형은 수출다변화 전략의 일환으로 유럽시장 진출을 지원하기 위해 2013년 개발완료를 목표로 EU-APR1400을 개발 중에 있으며, 미국 시장 진출을 위해 미국 원자력규제위원회(NRC)의 설계인증을 취득하기 위한 사업을 추진 중에 있다.
한편 정부의 원전기술 선진화사업(Nu-Tech2012)의 일환으로 미자립 3대 핵심기술인 안전해석코드, 원자로냉각재펌프 및 원전계측제어시스템(MMIS)의 국산화 개발을 수행중이다. 2012년 개발이 완료되면 명실상부하게 100% 원전기술 자립을 달성하게 되고 독자적으로 원전 수출시장에 진출할 수 있게 된다.
또한 APR1400 기술을 기반으로 10배 높은 안전성과 경쟁로 대비 20% 경제성 향상을 통한 국제 경쟁력 제고를 목표로 APR+ 노형을 개발 중에 있다. 최근 일본 원전사고에 따른 안전 대처능력을 강화하기 위해 안전설비 설계개선 및 피동형 안전설비 등을 설계에 반영할 예정이다.
2. 가동원전 안전 운영 및 정비기술 선진화
한수원중앙연구원은 국내 원전의 운영 및 정비능력을 한 차원 더 향상시키기 위한 기술을 개발하고 현장에 적용함으로써 한수원이 세계 최고 수준의 원전 운영능력을 발휘토록 지원하고 있다.
먼저 가동중인 원전의 안전성을 10년 주기로 평가해 원전의 안전성 및 신뢰도를 검증, 보장하는 주기적안전성평가기술(PSR)을 2004년 확보해 운전년수 10년이 도래된 16기 원전의 PSR 평가를 완료했고, 고리1호기 등 2기 원전의 계속운전 안전성 평가를 완료했다.
특히 2002년 중대사고관리지침 개발, 2008년 원전 통합노심관리시스템 개발, 2009년에는 원전 주요설비의 운전경험, 경년열화, 기기 단종 등 대두된 현안을 분석․예측해 최적 중장기관리계획을 수립하는 중장기설비관리전략(LTAM : Long Term Asset Management) 기술을 개발해 전 원전으로 확대 적용하고 있다.
또 경수로 정비규정프로그램 개발, 정지유발기기 관리프로그램 개발도 2009년도에 완료했으며 2010년 예방정비 프로그램 개발, 2011년 원전 격납건물 재순환 집수조 성능을 대폭 증진시킨 비상노심냉각계통 피동 여과장치 개발 등 원전의 설비신뢰도 향상을 위한 원전 운영기술을 고도화시켜 왔다.
또한 원전의 상시 가동중 검사를 자체적으로 수행할 수 있는 전문능력을 2004년 확보했고, 2004년 증기발생기통합관리체계 구축, 2006년 자동초음파검사시스템 개발 등 원전 설비의 선제적 진단․평가 및 정비체계를 확보함으로써 한수원이 세계 최고수준의 원전 운영능력을 확보하는데 기여하고 있다.
3. 방사성폐기물 혁신 유리화 공정 개발 및 상용화
한수원중앙연구원은 원전운영 과정에서 발생하는 방사성폐기물량을 획기적으로 감소시키기 위해 1994년 유리화기술 타당성 연구를 시작, 1999년 실증실험에 성공했다. 이를 바탕으로 유리화 상용화 공정을 개발해 2008년에는 인허가를 취득했고 2009년 울진본부에 유리화 설비를 성공적으로 준공해 운영 중에 있다.
특히 울진에 가동중인 중저준위 방사성폐기물 유리화 공정은 세계 최초로 상용화에 성공한 친환경에너지 기술로 미국 에너지부(DOE) 및 전력연구소(EPRI), 일본 관서전력(주) 등으로부터 우수기술로 인정받아 기술제공계약을 체결한 바 있으며 처리용량을 2.5배 증가시킨 대용량 고유모델을 자체 개발해 특허출원 중에 있다.
총 연구인력의 70%가 석ㆍ박사급 인력으로 구성돼 있는 한수원중앙연구원은 약 30년 동안 축적된 원자력 실용화 연구개발 경험을 보유하고 있는 국내 최고의 원자력 실용화 기술개발 기관으로서 400여명의 인력을 보유해 세계 3대 원전 수출 강국을 견인할 연구개발에 박차를 가하고 있다.
또한 원자력 재료시험, 유체기기 성능진단, 환경피로실험 등 원전 설비의 자체 진단 및 성능개선을 위한 실험 시설과 방사선계측 및 방사능분석 등 방사선 안전 실험시설, 그리고 원전 주제어실에서의 인적행위 연구 및 개선을 위한 MMIS 실험실 등 총 40여종의 실험시설을 기술개발에 활용함으로써 국내 최대의 원자력 실용화 연구기관으로서의 면모를 확보하고 있다.특히 원전 안전해석 코드(RETRAN-3D), 경수로원전 중대사고 분석코드(MAAP5) 등 원전 개발 및 안전 운영에 필수적인 분석 및 해석용 전산코드 200여종을 도입해 신형원전 개발에 적용함은 물론, 21기 가동원전의 기술지원 활동에 투입함으로써 가동원전의 안전성 증진을 위한 싱크탱크 역할을 수행해 오고 있다.
한수원중앙연구원은 이러한 연구개발 인프라를 바탕으로 일본 후쿠시마 원전 사고로 대두된 설계기준을 넘어선 중대사고 연구와 수퍼 자연재해에 대처할 수 있는 혁신적 안전성 강화 연구를 심층 수행할 예정이다.
연구결과 성과물을 신형원전 설계에 반영함으로써 세계 원전시장의 경쟁노형인 프랑스의 EPR, 미국의 AP1000 등과 차별화된 높은 수준의 안전성과 경제성을 갖춘 고유노형을 개발해 2030년 전 세계 원전시장의 20% 점유를 목표로 정부의 운전 수출산업화 전략을 충실히 견인할 계획이다.
▲연구원의 미래 비전
한수원중앙연구원은 출범과 함께 새로운 비전으로 ‘원자력 기술을 선도하는 세계 최고의 연구원’으로 설정하고 이를 대내외에 선포했다.또한 비전달성을 위해서 연구원이 추구할 핵심가치로서 창의, 도전, 안전을 설정하고 이를 구현할 조직체계 개편, 운영시스템 선진화, 기술개발전략 수립, 연구인프라 구축 등에 관한 장기발전전략 수립을 위한 Task Force를 연구원내에 가동했다.
한수원중앙연구원은 단기적으로는 원전 안전기술 연구를 최우선으로 설정하고 직능과 직무를 구분한 고객가치 중심으로 R&D 체계를 개편함으로써 원전 설계, 건설, 운영, 폐로까지의 Full-Cycle 기술개발을 담당하는 국내 최고 원전종합기술 연구원으로 그 역량을 발휘할 예정이다.
독자적 수출기반 확보를 위한 미자립 3대 원천기술 개발이 완성되는 2012년에는 전주기 R&D 프로세스를 혁신해 세계적인 원자력기술 연구원으로 발돋음할 계획이다.
나아가서는 유럽수출형 EU-APR1400 개발, APR1400 원전의 미국 NRC-DC 인증 획득, 중대사고 코드 국산화 개발이 완료되는 2017년에는 원전안전 종합운영체계를 확립하고 국내외 원전기술 협력 네트워크의 중심이 될 원자력 국제연구센터를 연구원에 설립함으로써 세계 원자력기술을 선도하는 Global Top 3 연구원으로 도약할 계획이다.
장기적으로는 원전 안전운영 및 정비기술을 고도화해 UAE 및 신흥 원전국가의 기술개발 수요에 대응한 글로벌 Home-Doctor 기술을 수익사업으로 촉진할 방침이다.향후에는 수소생산로 등 제4세대 혁신개념 원전의 실용화 기술과 미래 그린에너지 신수종 기술을 주도적으로 확대 개발해 2025년 ‘Global Green Energy 기술을 선도하는 연구개발 기관’으로 우뚝 설 것으로 기대된다.
궁극적으로 한수원중앙연구원은 미래 원자력 실용화 기술과 그린에너지 기술을 창달시킴으로써 국가 신성장 동력을 창출해 국내산업의 국제경쟁력 확대에 기여할 것으로 보인다. 글로벌 기후변화에 대응한 지구촌의 혁신 에너지 기술을 선도함으로써 세계인의 삶의 질 향상에 이바지하는 한수원중앙연구원을 기대한다.
