드디어 베일 벗은 슬롯 꽁 머니…"사고위험 10억년에 한 번 수준"

심층방어 슬롯 꽁 머니 첫 공개

한국 원전 산업을 이끌어 갈 혁신형 소형모듈원자로(i-슬롯 꽁 머니)의 세부 구조 및 심층방어 설계안이 처음 공개됐다. 민간 항공기의 충돌까지 견디는 발전소 외벽을 포함해 5단계에 걸쳐 안전장치를 마련하고 사고 위험을 10억년에 한 번 수준으로 크게 낮췄다는 것이 i-슬롯 꽁 머니 사업단의 설명이다.

17일 서울 광화문 코리아나호텔에서 원자력안전위원회가 개최한 ‘슬롯 꽁 머니 안전규제 방향 마련을 위한 전문가 세미나’에서 i-슬롯 꽁 머니 사업단은 이같은 내용을 골자로 하는 ‘i-슬롯 꽁 머니 심층방어 설계안’을 공개했다. 그동안 국회 등에서 i-슬롯 꽁 머니의 대략적인 개념도가 공개된 적은 있지만 구체적인 심층방어 설계안과 목표가 공개된 것은 이번이 처음이다.심층방어 설계안에 대해 원안위 등 규제기관은 다단계로 검증한다. 올해 안에 포괄적 규제요건이 마련되면 사업단은 내년부터 표준설계에 들어간다. 2028년 검증 및 인허가를 마쳐 최종 인가를 받을 예정이다. 임승철 원안위 사무처장(사진)은 “적기에 i-슬롯 꽁 머니 인허가 절차가 이행될 수 있도록 안전규제 체계를 갖춰 나가겠다”고 했다.

임 처장은 “앞으로도 개발자, 전문가들과 소통을 지속해 규제기관이 안전기준을 먼저 제시하며 슬롯 꽁 머니 개발을 이끌어나가는 역할을 하겠다”고 덧붙였다.

설계안에 따르면 i-슬롯 꽁 머니은 전기 출력 기준 170㎿ 노심을 가진 일체형 원자로 4개로 구성될 예정이다. 냉각수 내 붕산을 없애 폐기물 발생량을 줄이고 노심 안전성을 높이는 ‘무붕산 운전’ 등 신기술 등을 도입한다. 방사성물질의 외부 유출을 막기 위한 핵연료 피복재, 원자로건물 내·외벽 등 5중 방벽을 갖춘다.원자로는 지표면의 흙을 30m가량 파 내려간 뒤 나오는 단단한 암반층 위에 건설한다. 노심 온도가 슬롯 꽁 머니 온도보다 15% 이상 올라도 견딜 수 있도록 하고 출력 대비 두배 이상 많은 냉각수를 보유하도록 할 예정이다.

각 원자로는 30㎝ 이상 두꺼운 철제형 격납용기로 밀폐한다. 대기압의 최대 40배 수준의 고압에도 견딜 수 있도록 할 예정이다. 현행 상용 원전의 여덟 배 수준이다. 만약의 사태에도 내부 진공을 유지하며 방사성물질의 외부 방출을 막고 발화 및 폭발 현상을 원천적으로 차단한다.

원자로 위에는 민간 항공기의 충돌도 견딜 수 있는 발전소 건물을 짓는다. 전체 발전소 부지는 축구장 너비 정도에 불과하다. 방사성 물질이 유출된다고 하더라도 사람의 접근이 금지되는 면적은 발전소 부지 내부에 그칠 수 있도록 하는 것이 목표다. 현재 원전 사고 시 반경 30㎞ 이내 주민이 소개되는 것과 비교해 차이가 크다.모든 안전계통은 전기 공급이 끊겨도 작동할 수 있도록 슬롯 꽁 머니한다. 외부 전력이 필요한 펌프를 이용해 냉각재를 순환시켜야 하는 대형 상업원전과 달리 자연 대류를 통해 냉각재를 순환시킬 수 있게 하는 것이 핵심이다. 다만 전체적으로 세부적인 제원은 원안위 등 규제기관과 협의해 나갈 예정이다.

김한곤 i-슬롯 꽁 머니 사업단장은 “모든 인간은 실수할 수 있고 모든 기계는 고장 날 수 있다는 것을 염두에 둔 설계가 심층방어 설계”라며 “i-슬롯 꽁 머니의 사고 위험은 10억년에 1번 정도에 불과할 정도”라고 했다. 김 단장은 “한국이 체코에 수출하는 최신형 상업용 원자로 APR1000 사고 확률의 1000분의 1 이하 수준”이라고 덧붙였다.

슬롯 꽁 머니은 출력이 대형 상업원전의 약 5분의 1 수준인 차세대 소형 원전이다. 원전의 핵심 기기인 원자로, 증기발생기, 냉각재 펌프, 가압기 등을 하나의 용기로 모듈화 한 것이 특징이다. 대형 상업원전에 비해 안전성이 높고 입지 선정이 자유롭다.세계적으로 슬롯 꽁 머니에 대한 관심은 커지고 있다. 러시아의 우크라이나 침공 이후 높아진 에너지 안보 위기에 화석 연료를 대체할 수단으로 주목받고 있기 때문이다. 개별 모듈을 제어하며 발전량 조절이 가능해 풍력, 태양광 등 재생에너지 발전의 한계를 보완한다는 것도 장점이다. 업계에서는 세계 슬롯 꽁 머니 시장이 2035년 630조원 규모로 성장할 것이라는 전망도 나온다.

정부는 슬롯 꽁 머니의 노형을 개발하는 ‘i-슬롯 꽁 머니 개발사업’에 올해부터 2028년까지 총 3992억원의 사업비를 투입한다.

미국 프랑스 러시아 중국 등은 80종 이상의 슬롯 꽁 머니 노형 개발을 추진하고 있다. 미국 뉴스케일파워는 2020년 9월 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 77MWe(메가와트일렉트릭)급 슬롯 꽁 머니인 ‘VOYGR’에 대한 표준설계 허가를 받았다. 아이다호국립연구소(INL) 부지에 시범 플랜트를 건설해 2029년 송전하는 것을 목표로 하고 있다.

일본은 고온시험연구로(HTTR)를 운전하고 있으며, 아르헨티나는 2014년 30MWe급 슬롯 꽁 머니을 착공했으나 몇 번의 공사 중단을 겪은 후 2021년 11월 건설을 재개했다. 러시아는 35 MWe급 가압경수로형(PWR) 원자로 KLT-40S를 운전하고 있으며, 제4세대 납 냉각 고속로 실증로를 건설 중이다. 중국은 210MWe급 고온가스로, HTR-PM 실증로 건설을 마치고 2021년 11월 송전을 개시했을 뿐 아니라 170MWe급 PWR, ACP-100 실증로까지 건설하고 있다.한국 기업들의 움직임도 분주하다. 두산을 비롯해 삼성, 현대, GS, SK 등이 슬롯 꽁 머니 개발사와 손잡고 슬롯 꽁 머니 시장에 적극 참여하고 있다. 특히 두산에너빌리티(옛 두산중공업)는 국내 유일의 원전 기자재 제작 기업이라는 점에서 다른 기업과 차별점이 있다. 원전 주기기 설계제작 경험을 바탕으로 미국 슬롯 꽁 머니 개발사 뉴스케일파워와 지난 4월 슬롯 꽁 머니 주기기 제작을 위한 협약을 체결하는 등 슬롯 꽁 머니 분야의 한·미 기업 간 협업에서 한발 앞선 행보를 보이고 있다.

김진원 기자