대형 상선이나 쇄빙선의 동력 공급원으로 주목받는 해양용 소형모듈원자로(SMR) 개발을 위해 한국에서 구축 중인 다목적 소형원자로 ‘아라(ARA)’의 건설 계획이 공개됐다. 지난 7월 착공에 들어간 한국원자력연구원 문무대왕과학연구소 내 70MW급으로 설치될 예정이다. 건설허가 심사를 거쳐 이르면 2023년 착공에 들어가 2027년 운영에 들어간다는 목표다.
원자력안전위원회와 한국원자력연구원에 따르면 경북 경주 원자력연 문무대왕과학연구소에 들어설 다목적 소형연구로 건설허가 심사계획이 12일 열리는 149회 원안위에서 보고된다. 이날 보고에서는 향후 건설허가를 받기 위해 어떤 자료를 서면으로 제출할지 등을 보고하게 된다.
아라 연구로는 해양용 SMR을 실증하기 위한 다목적 연구로다. SMR은 전기출력이 300MW 이하인 원자로로 구성 기기를 하나의 용기 안에 배치해 안전성을 높이는 원자로다. 해양용 SMR은 대형 상선이나 쇄빙선처럼 큰 출력이 필요하고 오랜 시간 활용하는 데 특화한 SMR이다. 러시아나 중국에서는 해상에 SMR을 여럿 배치하는 해상부유식원전을 활용하고 있다. 원자력연에 따르면 2030년까지 해양용 SMR 수요는 7조 3000억 원으로 분석된다.
해양용 SMR은 해저 잠수함에도 활용할 수 있다. 정부의 올해 원자력연구개발사업 시행계획에 따르면 해양과 해저 탐사선, 북극항로 개척선 등에 활용될 수 있는 SMR 개념과 요소기술 개발을 올해 중점 추진사업 중 하나로 꼽고 있다.
문무대왕연구소는 10일 경주 감포읍 복지회관에서 감포발전협의회와 이장협의회 등 주민 약 50명을 대상으로 연구원의 아라 연구로 건설계획을 소개했다. 여기서 공개된 자료에 따르면 아라 연구로의 열출력은 70MWt으로 인근 신월성 1호기의 열출력인 2825MWt과 비교해 2.5% 규모다. 대전 유성구 원자력연 본원에 설치된 연구용원자로 하나로의 열출력은 30MWt이다.
원자력연은 아라 연구로를 5중 방벽 체계로 설계하고 전력이 차단되도 자연순환으로 원자로를 냉각해 사고를 방지한다고 설명했다. SMR의 일종인 만큼 모든 기기를 하나의 압력용기 안에 배치하고 원자로 출력을 제어하는 제어봉이 빠르게 움직이도록 특수장비를 더했다. 대형 원전과 같이 규모 7.0 강진을 견디도록 했다. 높은 지대에 설치하면서도 쇄빙선이나 대형 선박이 겪는 파도와 외부 충격에 견디도록 설계해 내진 능력은 발전소보다 높다는 설명이다.
아라 연구로는 선박 평균 수명에 맞춰 30년간 운영된다. 신고리 5호기와 6호기 같은 최신 상용원전은 설계수명이 60년이다. 아라 연구로 용기도 상용원전 압력용기와 같은 재료와 제작기법으로 제작되는 만큼 60년간 사용이 가능하지만 설계수명은 이보다 줄인다는 계획이다.
아라 연구로에는 우라늄 0.7t이 원료로 들어간다. 신월성 1호기의 100분의 1 수준이다. 상용 원전이 1년 6개월마다 핵연료의 3분의 1을 교체하는 방식인데 반해 아라 연구로는 5~10년에 한 번 전체 연료를 교체해 30년간 총 4번 핵연료를 교체한다. 매년 사용후핵연료 예상 발생량은 0.1t으로 신월성 1호기의 160분의 1이다. 원자로 폐기 때는 사용후핵연료 3t이 배출될 전망이다. 30년 분의 사용후핵연료는 모두 아라 연구로 내 8.1m 깊이 저장용 수조에 보관된다. 매년 방출되는 삼중수소는 2.8Ci로 신월성 1호기의 0.3% 정도가 방출될 것으로 예상된다.
원자력연은 이번 심사계획 보고를 시작으로 건설인허가 획득을 위해 인허가 심사 착수에 들어가 2023년 상반기에는 건설 인허가를 획득한다는 목표다. 인허가가 나오면 2023년 하반기 건설에 들어가 2027년부터 ARA 연구로를 운영한다는 계획이다. 원자력연은 아라 연구로 건설사업에 2029년까지 약 2조 원이 투입될 것으로 예상하고 있다.
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