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중앙연구원의 APR+ 개발 주역들

  • 2015.05.14.
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중앙2

 

[(왼쪽부터) NSSS 설계그룹 유극종 선임연구원, APR+개발팀 김대현 선임연구원, NSSS설계그룹 임상규 선임연구원]

현재 원전을 가지고 있는 나라는 31개국, 계획 중이거나 건설 중인 나라는 11개국이다. 이중 원전 수출국 6개 나라에 우리나라가 당당히 이름을 올리고 있다. 이는 기술보국을 소명으로 삼으며 기술연구에 몰두해온 인재들이 있었기에 가능한 일. 차세대 원전이라 불리는 APR+의 개발을 이끌어온 연구원들을 만나 우리가 가진 기술력을 들어본다.

우리나라의 원전 기술을 선도하는 한수원 중앙연구원. 그중 신형원전연구소에는 우리만의 독자적인 기술을 개발하기 위해 밤낮없이 고군분투하는 연구원들이 있다. 기존 APR1400(2002년에 표준설계인가)보다 한 단계 더 개선된 APR+를 개발하기 위해 계절이 바뀌는지도 모른 채 연구에 몰두하는 젊은 연구원들이다. 그중 신형 원전 개발을 총괄 담당한 APR+개발팀의 김대헌 선임연구원은 “여러 설계그룹의 협력 덕분에 신형 원전을 개발할 수 있었다”며 곧 세상에 모습을 드러낼 신형 APR+에 대한 기대감을 내비쳤다.

“APR+는 기존에 우리가 개발한 APR1400 대비 안전성과 보안성을 한 단계 더 높인 제3세대+급 신형 노형이에요. 프랑스의 EPR, 미국의 AP1000, 일본의 APWR과 동등하거나 그 이상 수준의 수출 경쟁력을 갖춘 신형 노형을 추가로 확보하게 된 것이 최대 성과죠. 해외 기술에 대한 종속 없이 독자적인 해외 수출이 가능한 대표 수출 노형이거든요. 향후 SPACE 등 핵심설계코드가 국산화되면 세계 어디든 우리 기술로 만든 100퍼센트 국산 원전이 들어서게 되는 것이죠.”

그의 말처럼 APR1400에 만족하지 않고, 고유기술 개발에 박차를 가한 덕분에 오늘날 APR+가 세상에 빛을 볼 수 있게 된 것이다. APR+는 2007년 8월에 개발을 착수해 2012년에 표준설계 개발을 완료하고, 지난해 8월에는 원자력안전위원회로부터 표준설계인가를 받았다. 이때까지 들였을 연구원들의 시간과 공은 짐작조차 어렵다. 다행히 그 노력은 배반하지 않고, ‘2014 대한민국 기술대상 국무총리표창장’과 ‘2014 대한민국 10대 신기술상’ 등의 결실로 돌아왔다.

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+ 한국형 원전시대를 열어줄 APR+

APR+가 국내에서만 인정받는 기술이라고 생각하면 오산이다. 원전 선진국이라 불리는 미국, 프랑스, 일본에서도 APR+를 주목하고 있다. APR+가 미국의 9·11테러 및 일본의 후쿠시마 원전사고와 같은 유사한 사고에도 대응할 수 있도록 안전성을 획기적으로 높인 덕분이다.

신형원전연구소에서 APR+를 개발할 때 가장 염두에 둔 것이 바로 안전성과 보안성이다. 원자로건물 및 보조건물의 외벽은 항공기 충돌 시에도 발전소의 안전기능을 유지하도록 더욱 두텁게 설계했으며, 발전소 두뇌에 해당하는 주제어실인 MCR과 원격제어실인 RSR 등은 테러 및 사고를 고려해 상호 영향을 받지 않도록 재배치 설계했다. 또 4대의 디젤 발전기를 설치하고, 노심냉각과 관련된 안전설비는 기계적, 전기적, 물리적으로 완전히 분리된 4계열 설계를 적용해 발전소의 사고대응능력을 더욱 강화했다. 특히 전원 없이도 자연력으로 구동이 가능한 신개념 설계인 피동보조급수계통을 최초로 적용해 후쿠시마와 같은 전원 공급이 끊기는 악조건에서도 노심냉각을 최소 72시간 동안 유지하도록 설계했다.

우리나라의 수출형 대표 노형으로 개발된 APR+는 원전 플랜트를 2기 수출하면 약 100억 달러의 수출 효과를 거둘 것으로 예상된다. APR+ 최초 호기는 빠르면 2026년 신규 부지에 준공될 예정이며, 앞으로 APR1400에 이어 한국형 원전이 다른 나라로 수출되는 원전 한류시대의 대표주자로 활약하게 될 것으로 기대된다.

 

light차세대 신형 원전 APR+, 무엇이 달라졌나?

유극종

 

 

전력 사용량과 생산량이 일치하도록 발전기 출력을 조절하는 행위를 부하추종운전이라고 합니다. 지금까지 원자력발전소는 기저부하로 운전되어 부하추종운전이 필요 없었습니다. 하지만 전력생산량 중 원전비중이 증가하고 신재생에너지의 비중도 증가하면서 원자력발전소도 상시 출력 증·감발 운전이 요구됩니다.
APR+에서는 출력 증·감발 운전 시 필요한 원자로 출력 및 축방향출력분포를 자동으로 제어해 운전원의 운전부담을 줄여주고 운전능력을 향상시켰습니다.

자동부하추종운전 설계 담당 NSSS설계그룹
유극종 선임연구원

 

 

권형도

 

 

원자로 내에서 출력을 높이거나 낮추는 역할을 하는 제어봉이 안전하게 작동하도록 조절하는 장치가 제어봉구동장치입니다. 흔히 자동차의 엑셀에 비유되죠.
신형 제어봉구동장치는 기계장치인 모터집합체의 성능을 향상시키고, 모터집합체를 구동시키는 전기 장치인 코일집합체도 개선해 기존 모델보다 설계수명을 혁신적으로 연장시켰습니다. 기존의 제어봉구동장치가 10만 피트를 구동하도록 설계되었다면 지금은 20만 피트로 늘어나 2배나 오래 쓸 수 있게 됐습니다.

제어봉구동장치(CEDM) 설계 담당 BOP설계그룹
권형도 선임연구원

 

천종

 

기존 원전은 전기에 의존해 동작하는 능동펌프가 설치된 보조급수계통을 사용했으나, APR+는 자연력에 의해 구동하는 피동보조급수계통(PAFS)을 세계 최초로 개발해 설계에 적용했습니다. 피동보조급수계통은 자연순환원리에 의해 증기발생기의 증기를 열교환기에서 응축시킨 다음 증기발생기로 공급하므로, 후쿠시마 원전사고와 같이 발전소 내 모든 전기가 끊기더라도 작동이 가능합니다. 또 어떠한 경우에도 원자로를 8시간 이내에 안전하게 냉각시킬 수 있고, 고유 안전기능을 수행할 때는 운전원의 조치가 필요 없도록 설계했습니다.

피동보조급수계통(PAFS) 설계 담당 신개념설계그룹
천종 차장

 

 

임상규

 

 

대형냉각재상실사고 등 설계기준사고 시 핵연료에서 발생하는 열을 제거하고 원자로를 안전하게 냉각하는 수단인 안전주입계통의 설계를 강화했습니다.
4대의 안전주입펌프의 용량을 APR1400 대비 30퍼센트 증가시켜, 설계기준사고 시 안전성을 추가로 확보했습니다. 또한 원자로 용기에 비상노심배럴덕트(Emergency Core Barrel Duct) 설계를 처음으로 적용했습니다. 이를 통해 안전주입수 우회율을 획기적으로 감소시켜, 사고 시 노심 입구로 효율적인 냉각수 주입이 가능하도록 개선했습니다.

안전주입계통(SIS) 설계 담당 NSSS설계그룹
임상규 선임연구원

 

– 글 : 홍보실 이은영 / 사진 : 편집실 박선영

– 원본 : 수차와원자로 2015년 4월호 

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코멘트(1)

  • 이성철 2 년 전에

    형도야 오랜만이네, 문든 생각이 나서 검색했더니 한수원에서 일하는 구나. 혹시 늦게라도 보면 연락해라…

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