"전투기 충돌해도 끄떡없다"..'막내 원전' 신한울 1호기 가보니

신한울 1호기 원자력발전소 전경. /사진제공=한국수력원자력

상업운전 개시를 하루 앞둔 6일 신한울 1호기 원자력 발전소 위로는 겨울 철새가 떼지어 날아다니고 있었다. 잔잔한 파도를 배경으로 수평선 위에 걸린 고깃배를 볼 수 있는 한가로운 외부 분위기와 달리 원전 내부엔 긴장감이 넘쳐흘렀다.

2010년 4월 경북 울진에서 첫삽을 뜬 신한울 1호기가 12년여 만인 7일 상업운전에 들어갔다. 국내에서 본격 운영 중인 원전 가운데 막내인 셈이다. 기자가 현장을 찾은 6일 신한울 1호기에선 상업운전을 위한 최종 점검 작업이 한창이었다.

원전은 크게 원자로-터빈-전력설비-사용후핵연료저장조 등으로 구성된다. 원자로를 제어하고 움직임을 예측하는 원전의 두뇌라고 할 수 있는 주제어실(MCR)에서는 6명의 운전원들이 각자의 자리에서 모니터를 체크하고 수치를 확인하느라 바삐 움직이고 있었다.

신한울 1호기는 PC 등의 전자제품을 활용한 디지털화가 적용된 원전이다. 가장 최첨단의 핵융합 기술을 활용한 원전이지만 그동안 제어 장비의 디지털화는 더딘 편이었다. 전자기기 결함과 작동 불능 상태 등의 위험성으로 수동 제어장치를 선호하는 탓도 있다. 주제어실의 경우 운전원들 앞에 놓인 PC와 모니터 이외에 왼쪽에 '세이프티 콘솔'이라는 장비가 있다. 디지털 장비가 고장나도 세이프티 콘솔은 원자로 제어장치 등과 케이블로 연결돼 있어 수동 조작이 가능하다. 아울러 주제어실의 화재에 대비해 한 층 밑에는 원격제어실까지 마련돼 있다. 3중 제어 시스템인 셈이다.

원전에서 실제로 전력을 생산하는 터빈룸은 고압터빈 1기와 저압터빈 3기, 그리고 발전기까지 70m의 한 축으로 연결돼 있었다. 터빈룸은 원자로에서 데워진 물이 증기발생기로 이동, 열교환을 통해 생선된 증기가 도달하는 곳이다. 터빈의 가장 끝 날개 부분은 분당 1800회를 회전하며 발전기를 돌린다. 회전으로 발생하는 열로 터빈룸은 한겨울에도 섭씨 30도(℃)를 유지한다고 한다. 한국수력원자력 관계자는 "신한울1호기는 시간당 1400㎿(메가와트)의 전기를 생산할 수 있는데 이 터빈룸에서 경북지역 연간 전력소비량의 23%인 1만424GW(기가와트)가 생산된다"고 말했다.

사용후핵연료저장조는 붕산수만 채워진 상태였다. 몇몇 작업자들이 사용전핵연료를 보관 및 이동하는 장비를 체크하고 있었다. 한수원에 따르면 사용전핵연료는 방사능을 배출하지 않아 건식보관(공기 중 보관)이 가능하나 원자로에 들어가기 전 사용후핵연료저장조에 보관했다가 원자로로 이동한다. 같은 통로를 이용해 사용후핵연료가 저장조로 다시 옮겨진다. 사용후핵연료는 보통 6년동안 붕산수가 든 저장조에 보관됐다가 건식 저장시설로 옮겨진다.

신한울 2호기 건물 내부 모습. /사진제공=한국수력원자력

우라늄을 농축한 원전 연료를 펠렛이라고 하는데, 손가락 한마디 정도 크기다. 1개의 연료봉에 펠렛 350여개가 들어가고 연료봉 236개가 모이면 연료 다발이 된다. 원자로의 연료 재장전 주기는 1년 6개월로 연료 한다발은 보통 원자로 내부에서 위치를 바꿔가며 4년 6개월간 사용된다. 한수원 관계자는 "펠렛 하나가 약 1800kWh(킬로와트시)의 전기를 생산할 수 있는데 이는 4인가구 6개월간 사용할 수 있는 양"이라고 말했다.

내년 9월 준공을 목표로 막바지 공사가 한창인 신한울 2호기도 둘러봤다. 건물 외벽은 콘크리트가 굳은 상태로 어떠한 도색도 하지 않았다. 미세한 균열 등을 육안으로 관찰하기 위함이란다. 원전의 트레이드마크라고 할 수 있는 반구 형태의 돔은 지표면에서 72m 높이를 자랑했다. 원형 형태의 건물 외벽의 두께만 122㎝로 5.7㎝ 지름의 철근을 가로 165개, 세로 200개 촘촘히 박아 전투기 한대가 충돌해도 끄떡없는 강성을 자랑한다. 한수원 관계자는 "외벽에 있는 철근은 '포스트 텐션'이라고 해서 양쪽 끝을 당겨놓은 상태"라며 "몸에 힘을 주고 있으면 외부 충격이 덜한 것처럼 외벽도 항상 힘을 주고 있는 상태라고 보면 된다"고 설명했다.

원자로가 운영될 반구의 돔 안에는 93개의 연료제어봉이 설치돼 있었다. 236개의 핵 연료봉 사이에서 핵분열과 온도 등을 조절하게 된다. 건물 곳곳에는 피동촉매형수소재결합기(PAR) 30여개가 설치돼 있었다. 핵분열과 증기 생성 과정에서 수소가 발생하는데 수소 농도가 10% 이상이면 폭발의 위험성이 높아진다. PAR는 백금을 촉매제로 사용해 수소를 제거한다.

한수원에 따르면 원전 2기 건설의 사업 규모는 10조4000억원 규모다. 신한울1·2호기 건설에 따라 14년간 531만8000여명의 고용창출 효과가 발생했다. 일일 최대 3729명이 현장에서 일했다. 설치된 케이블 길이만 5800㎞로 서울과 부산을 왕복 6번 할 수 있는 길이다. 특히 제3세대 신형원자로 APR1400은 유럽 사업자 요건(EUR)과 미국 원자력규제위원회(NRC)의 설계인증(DC)을 받은 세계 최초 원자로다. 설계수명은 60년이며 러시아 체르노빌 원전과 일본 후쿠시마 원전 사고의 교훈이 원자로 설계와 건물 설계 곳곳에 담겨있어 전 세계적으로 안정성을 인정받고 있다.

황주호 한수원 사장은 "신한울 1·2호기는 해외 수출 주력 노형인 APR1400으로 이들 원전을 잘 운영하고 건설하는 데 전 세계의 이목이 집중돼 있다고 해도 과언이 아니다"라며 "신한울 1호기가 국내에서는 전력 피크에 기여할 수 있도록 하고 해외로는 수출 성과를 낼 수 있도록 안전하게 운영하겠다"고 밝혔다.

신한울 1호기 원자력발전소 현장시찰. /사진제공=한국수력원자력