[대한민국 원자력 50年] 르포 | 한국 원자력의 발상지, 신고리 原電 건설 현장 : 월간조선

지난 7월 8일 오후 부산 김해공항에서 해운대~울산 간 14번 국도를 승용차로 달린 지 약 한 시간. 부산시 기장군 장안읍에 위치한 해발 100m 높이의 전망대에 도착했다. 전날 시간당 73mm의 기록적인 폭우가 쏟아져 인근 하천들이 범람해 있었다.

비를 잔뜩 머금은 구름이 전망대로 몰려들어 필자는 전망대 안으로 몸을 피했다. 오른쪽으로 고개를 돌리자 사진으로만 보아왔던 투구 모양의 돔형 건물 4기가 눈에 들어왔다. 1978년 4월 가동한 한국 최초의 원자력 발전소인 고리원전 1호기였다. 바로 옆에는 2, 3, 4호기가 차례로 자리하고 있었다. 30년 이상 된 건물이 울창한 산림과 바다와 조화를 이루고 있었다.

고리 1호기는 설계수명 30년을 다해 정부는 2007년 말 수명을 10년 연장하기로 했다. 고리원전 관계자들은 돔의 모양을 빗대 朴正熙(박정희) 대통령 시절 건설된 고리 1, 2호기를 ‘비포경 원전’, 全斗煥(전두환) 대통령 시절 건설된 3, 4호기를 ‘포경 원전’이라고 불렀다.

왼쪽으로 고개를 돌리자 고리 전체의 지도를 새로 그리는 大役事(대역사)가 펼쳐지고 있었다. 370만2496㎡(112만평)에 달하는 신고리원전 건설현장에서 2005년 착공된 신고리 1, 2호기 원전은 제법 발전소의 모습을 갖춰가고 있었다.

‘RCB(reactor containment building)’라 불리는 원자로와 증기발생기가 들어가는 돔(격납용기)이 완성됐고, 항공기 조종석에 해당하는 원자로의 주조정실(MCR: main control room)이 들어설 1호기와 2호기용 복합건물이 보였다.

돔 뒤편으로 터빈과 발전기가 들어갈 터빈룸, 핵연료를 장전하는 핵연료 취급시설과 사용 후 핵연료를 임시 저장하는 중간저장시설, 냉각수로 사용할 물을 저장하는 물탱크도 모습을 드러냈다.

이곳이 한국 원전의 發祥地(발상지)라 불리는 고리원전 현장이었다. 한국 최초의 원전과 차세대 원전이 30여 년의 시공을 초월해 공존하고 있는 현장이다.

약 2km 떨어진 간절곶에는 우리기술로 개발한 ‘신형경수로 1400’인 신고리 3, 4호기가 건설되고 있었다. 신고리 3, 4호기는 한국이 세계에서 세 번째로 개발한 3세대 경수로(APR-1400)를 채택했다. 행정구역상 고리 1~4호기와 신고리 1, 2호기는 부산 기장군에 속하지만, 신고리 3, 4호기는 효암천을 경계로 울산광역시 울주군에 위치하고 있다.

원전이 발전단가 가장 낮아

두산중공업이 제작한 한국 표준형 원자로(OPR-1000). 신고리 1, 2호기에 장착됐다.

현재 신고리 건설 현장 부지는 추가로 4기의 원전을 건설할 수 있다고 한다. 이미 5, 6호기 추가 건설이 1, 2호기 옆 부지로 확정돼 각각 2018년, 2019년 준공할 계획이고, 7, 8호기 건설도 조만간 결정된다고 한다.

초여름의 후텁지근한 날씨를 뚫고 흙먼지를 날리며 트럭이 오가는 모습이 보였다. 건설 현장은 항구를 끼고 있어 원자로와 터빈 등 대형 핵심 기기들은 배를 통해 이곳에 도착해 트레일러로 옮겨져 설치되고 있었다. 원자로, 터빈 발전기 등 원전 핵심기기 제작사인 두산중공업의 朴容晟(박용성) 회장이 수시로 현장에 들러 진척상황을 체크하고 있다고 현장관계자들이 귀띔했다.

신고리 1, 2호기 원전 건설현장 입구에는 한국수력원자력(주)이 2008년 건설한 0.75MW 출력의 풍력발전기가 돌아가고 있었다. 고리원자력본부 이주현 차장은 “신고리 1호기의 출력 1000MW를 내려면 풍력발전기 6000개를 지어야 할 것”이라면서 “원전 생산 전기의 판매단가는 KW당 39원인 데 비해 풍력발전은 110원, 무연탄발전은 117원, LNG는 163원, 중유 202원, 태양광 677원으로 원자력이 가장 경쟁력이 있다”고 했다.

순수 우리 기술로 설계 제작하고 있는 신고리 1, 2호기는 설비용량 1000MW급의 개선형 한국 표준형 원전(OPR-1000) 모델이다.

신고리 1호기 공사현장에 들어서자 용접 불꽃이 여기저기서 번쩍였다. 주 설비 공사업체는 현대컨소시엄으로, 7월 초 현재 1호기와 2호기는 공정이 각각 95.4%, 59.6%였다.

신고리 1호기의 경우 지난해 3월 원자로를 350t 크레인을 이용해 물구나무서기(upending) 방식으로 RCB 돔에 넣었고, 5월에는 증기발생기를 설치해 사실상 내부 구조물 작업은 완료했다고 한다.

신고리 2호기는 올 2월 원자로 설치를 마치고, 7월 21일 탑돔 콘크리트 타설작업으로 돔의 덮개 공사를 마무리한다고 했다.

여객기와 충돌해도 끄덕 없어

2008년 3월 31일 부산 기장군 장안읍 고리원전 인근에 위치한 신고리 1, 2호기 건설현장 내 1호기 격납 건물에서 순수 국산기술로 제작한‘개선형 한국표준원전’을 설치하는 기념행사를 갖고 있다.

원자로 등 원전의 핵심계통이 들어가는 높이 63m의 RCB 돔은 23단의 철근콘크리트를 쌓아올려 완성한다. 돔 내부 약 3분의 1 부분에 원자로가 자리 잡고 있다. 안내를 하던 신고리 1건설소 공사관리팀 오주탁 차장이 설명했다.

“신고리 1, 2호기는 화산재로 이뤄진 응회암, 3, 4호기는 화강암 기초 위에 건설하고 있습니다. 원전의 돔은 가장 안쪽에 두께 6mm의 철판이 들어가고 그 주위를 철근 콘크리트로 칩니다. 지름 5.73cm의 원전 전용 철근을 사용하고, 좌우로 콘크리트를 조여주는 역할을 하는 ‘탠던’이란 쇠줄을 사용합니다. 그러면 두께 약 1.2m의 외벽이 완성되죠. 미국 애리조나州(주)에서는 돔에 여객기를 충돌시키는 시험을 했다고 합니다.”

오 차장의 설명에 의하면 설령 원자로에서 문제가 발생해도 두께 1.2m짜리 돔이 방사성 물질 유출을 100% 막아준다고 한다. 흑연감속로인 체르노빌 원전은 외벽이 존재하지 않아 爐心(노심)이 녹아내리면서 방사능이 대기로 퍼진 것이라고 한다.

원전이 건설된 상태에선 두께를 실제로 볼 수가 없다. 하지만 현재 자재 운반을 위해 지름 약 2m 크기로 뚫린 내외부 연결통로 덕분에 돔의 단면을 볼 수 있었다.

원자력발전소는 설계에서부터 용지 선정, 건설, 운전, 보수, 해체 등에 이르는 모든 단계에서 안전에 관련된 엄격한 규제를 받고 있다. 특히 원전 부지는 과거 여러 해 동안의 정밀조사(지질구조, 지진의 역사, 태풍, 기온, 강수량 등)를 거쳐 웬만한 자연재해에도 견딜 수 있도록 국제 기준에 의한 설계에 맞춰 건설된다. 그 때문에 공중에서 폭탄이 터지거나 리히터 규모 7 이상의 강진에도 안전하다. 1995년 일본 고베에서 규모 7.2의 강진이 발생해 도시 전체가 폐허가 됐지만 근처의 11개 원전은 아무런 피해도 없었다고 한다.

전망대에서 왼쪽 해안선 쪽으로 국내 최초로 건설되는 신형경수로 원전인 신고리 3, 4호기 현장이 한눈에 들어왔다. 2008년 4월부터 본격적으로 공사를 시작한 신고리 3, 4호기는 현재 공정률 37%를 보이고 있다. 각각 2013년과 2014년에 완공 예정.

신고리 3, 4호기는 ‘국가선도기술개발사업’의 일환으로 1992년부터 2002년까지 국내에서 개발한 1400MW급 신형경수로(APR-1400)다. 한국표준형 원전을 토대로 해외 신형원전의 신개념 기술을 투입, 안전성과 경제성을 크게 높인 3세대 경수로다.

한국전력기술이 국산화 기술로 설계한 전남 영광군 홍농읍의 영광원자력발전소 단지. 전두환 정부는 회사 존폐위기에 놓인 컴버스천엔지니어링(CE)으로부터 원자로 설계기술을 전수받아 한국 표준형 원전을 국산화하는 데 성공했다.

일본, 프랑스에 이어 세계 세 번째로 3세대 신형 원전 건설

3세대 경수로 건설은 일본, 프랑스에 이어 세계에서 세 번째다. 3세대 원전은 노심이 과열돼 녹아내릴 확률이 2세대 원전에 비해 100분의 1 정도 낮다. 설계수명도 2세대 원전이 40년인 데 비해 60년으로 연장됐고, 발전용량은 100만kW 이상, 진도 7.3의 강진에도 끄덕 없도록 설계됐다.

일본, 프랑스와 한국에 이어 3세대 경수로 개발을 완료하고 건설을 기다리는 나라가 미국이다. 미국 웨스팅하우스는 1000MW급 AP-1000 개발을 눈앞에 두고 있다.

신고리 3, 4호기(APR-1400)는 1, 2호기와 비교해 발전용량이 400MW 더 많고 수명도 20년 더 긴 60년이다. 게다가 신고리 1, 2호기에 사용하는 원자로(OPR-1000)에 비해 건설과 발전단가를 10% 정도 낮출 수 있는 게 강점이다. 신고리 3, 4호기의 연간 전력 생산량은 230억 kWh로, 울산 시민들이 1년간 사용할 수 있는 전력이라고 한다.

오주탁 차장은 “우리의 신형 경수로 원전(APR-1400)은 일본과 프랑스에 이어 세 번째로 건설되는 3세대 신형 爐型(노형)”이라면서 “2010년대 후반 신형경수로 APR-1400이 장착된 고리 3호기가 본격 상업운전에 들어가면 세계 신형 원전시장에 독자적인 수출도 가능할 것”이라고 했다.

그는 “특히 신고리 1~4호기 부지는 주민들이 유치위원회를 결성해 유치를 신청한 국내 최초의 원전시설”이라면서 “원전의 안전성이 입증되면서 부산 기장군과 울산 울주군 사이에 추가로 건설될 신고리 5~8호기 원전을 유치하기 위한 경쟁을 벌이고 있다”고 했다.

원전 시공은 크게 돔 모양의 시설 공사와 취수 및 배수 시설로 나눌 수 있다. 신고리원전은 독특한 취·배수 시스템을 사용하고 있다. 기존 원전은 바닷물을 끓여 증기를 만든 다음, 이 증기로 발전소 터빈을 돌린다. 터빈을 돌린 증기를 식히면 물이 되는데, 이것을 復水(복수)라 한다. 이 복수를 다시 바다로 흘려 보내는데, 문제는 복수의 온도가 높아 주변 어장이나 양식장에 영향을 준다는 점이다.

이런 문제를 해결하기 위해 신고리 3, 4호기는 수심 40m 깊이의 바닷물을 끌어들여 사용하고, 다시 수심 40m 속으로 배출한다.

오주탁 차장은 “신고리 3, 4호기는 아예 수심 40m의 바닷물을 끌어들여 사용하고, 다시 수심 40m 속으로 복수를 배출하도록 설계돼 취수방파제가 필요 없어 해안선을 파괴하지 않는 것은 물론, 해수 온도 상승 문제도 없다”고 설명했다.

원전 건설공기 세계에서 가장 빨라

우리나라는 1978년 고리 1호기를 가동하면서 아시아에서 두 번째로 원전 가동국이 됐다. 현재 원전 20기, 1771만KW 설비용량을 보유한 세계 6위의 원전 강국이다.

또 신고리(4기), 신월성(2기)에 6기, 신울진(2기) 등 총 8기를 새로 건설하고 있다. 반복건설을 통해 기술개발을 하다 보니 원전 건설 및 운영능력 부문에서 세계 최고 수준에 올랐다.

세계 최대 원전 보유국(103기)이자 원자로 원천기술 보유국인 미국은 스리마일 원전 사고 등의 여파로 한동안 원전 건설을 중단하는 바람에 원전 운영능력에 있어 프랑스, 일본, 한국에 추월당했다.

원전 운영능력을 측정하는 주요 지표는 불시 정지 건수와 원전 이용률 등 두 가지다. 지난해 말 현재 한국은 원전 20기를 운영하면서 원전당 정지 건수는 지난해 0.35건(2008년 7회 불시정지)에 불과했다.

한국 원전은 지난 30년 동안 국제원자력기구(IAEA)의 사고·고장 등급분류체계(INES)에서 심각한 고장에 해당하는 3등급 이상의 사건이 한 건도 없었고, IAEA의 안전진단(OSART)에서 한국형 표준원전이 세계 최고수준의 안전성을 인정받았다.

원전 이용률도 2000년 이후 93%를 웃돌고 있는 등 전 세계적으로 이용률 1위를 차지한 적이 10여 차례를 훌쩍 넘어서고 있다.

한국수력원자력 측은 “한국 원전이 우수한 운영실적을 보일 수 있었던 주요 원인은 1978년 고리 1호기를 상업운전하기 시작한 이후 지속적으로 노후 설비를 개선하고 고장을 일으키는 기기를 집중 관리한 덕분”이라고 말했다.

올 1분기 최우수 원전조종사로 선정된 최대경 고리 3호기 발전2팀 차장은 “고리원자력본부는 1999년 고리 1호기가 연속 3주기(1주기는 핵연료 교체주기 18개월을 의미), 고리 4호기는 2007년 8월~2008년 12월까지 515일 동안 국내 최장기 1주기를 달성했다”고 말했다.

원전 건설 능력에 있어서도 한국은 세계적인 경쟁력을 갖고 있다. 한국은 원전의 설계부터 제작, 건설, 운영에 이르는 전 분야를 모두 처리할 수 있다. 이 같은 능력을 갖춘 국가는 프랑스와 미국 등 극소수에 불과하다.

한국은 1000MW급 원전 시공을 세계에서 가장 최단기간에 달성한 기록을 갖고 있다. 울진 6호기를 55개월 만에 지었고, 현재 건설 중인 신월성 1, 2호기는 52개월, 신고리 2호기는 50개월의 시공목표를 세워놓았다. 해외의 경우 일본은 65개월, 중국은 60개월의 시공기간을 목표로 하고 있다.

원전 건설단가가 싸다는 점도 강점이다. 미국 웨스팅하우스의 최신 원자로인 AP-1000과 프랑스 아레바의 개량형 가압경수로인 EPR-1600의 건설단가는 kW당 2000∼3500달러. 한국의 신형 경수로 원전(APR-1400)은 이들보다 건설단가가 5∼10% 더 저렴하다.

李承晩 대통령의 옹고집으로 원자력에 도전

1959년 7월 10일, 경기도 양주군에 자리 잡은 국내 최초의 연구용원자로 TRIGA MARK-2 기공식에 참석한 이승만 대통령이 축사를 하고 있다.

우리나라 원자력산업의 역사는 6·25전쟁의 戰後(전후)복구가 한창이던 1956년으로 거슬러 올라간다. 그해 제2차 세계대전 직후, 유럽의 전력 계통 복구를 주도했던 미국 전기기술의 大家(대가) 워커 시슬러가 李承晩(이승만) 전 대통령을 예방했다. 그 자리에서 워커 시슬러는 “석탄은 땅에서 캐는 에너지이지만, 원자력은 사람의 머리에서 캐내는 에너지다. 20년을 투자하면 원자력 발전을 할 수 있다”며 한국에 원자력 발전을 권했다.

이후 원자력산업 육성을 위한 정부의 움직임은 숨가쁠 정도였다. 그 주요 내용을 정리해 보자.

1956년 2월 이승만 정부는 ‘원자력의 비군사적 이용에 관한 한미 간 협력 협정’을 맺었고, 3월에는 당시 문교부 기술교육국에 원자력과를 신설하고 원자력 기술개발과 산업화를 위한 본격적인 준비에 돌입했다.

1957년 8월 한국은 국제원자력기구(IAEA)에 정식 회원국으로 가입하여 원자력의 평화적 이용을 위한 국제적 협력의 발판을 다졌다. 1958년 3월에는 원자력법을 제정 공포하고 같은 해 12월에 원자력원의 직제를 대통령령으로 공포하고 원자력 연구개발체제를 갖추기 시작했다.

1958년 한양대에 국내 최초로 원자력공학과, 1959년 서울대에 원자력공학과가 각각 개설되면서 원자력 인재 양성이 본격화됐다.

우리 정부가 미국의 GA(General Automac)사와 연구용 원자로 TRIGA Mark-2(100kW)의 구매계약을 체결한 것이 1958년 12월 3일. 1959년 3월 1일에는 국내 최초의 원자력 연구기관인 원자력연구소(현 한국원자력연구원)를 설치했으며, 4개월 후인 7월 14일에는 이승만 대통령이 참석한 가운데 연구용 원자로 설치공사 기공식을 가졌다.

당시로서는 엄청난 거금인 35만 달러를 들여 연구용 원자로를 건설한 것은 당시 정부 정책에서 원자력이 차지하는 비중이 어느 정도였는가를 보여주는 상징물이었다. 국민소득 60달러에 불과한 지구상 最貧國(최빈국)에서 미래의 에너지였던 원자력산업을 계획하고 실천에 옮긴 것은 당시 국가 지도자의 놀라운 통찰력이었다.

이승만 대통령은 그 어려웠던 시절에 ‘노망이 들었다’는 주위의 반대를 무릅쓰고 원자력산업의 기초를 닦았다. 또 원자력을 이용해 전력 문제를 해결한다는 차원에서 1958년 20명의 유학생을 선발해 영국으로 유학을 보냈다. 정부의 도움을 받아 원자력 분야 해외 유학을 다녀온 사람은 150여 명이라고 한다.

정부 비용으로 원자력 유학생 해외로 내보내

당시 정부 도움으로 해외 유학을 다녀온 이동영(李東寧), 이관(李寬), 김호철(金湖鐵) 박사 등이 우리나라 원자력산업의 기초를 닦는 역할을 하게 된다. 원자력 연구생의 해외 파견을 격려하는 자리에서 이승만 대통령이 직접 달러화를 유학생들의 손에 쥐여 주기도 했다.

申載仁(신재인) 前(전) 국가핵융합연구소장은 “이승만 대통령은 대한민국의 빈약한 국가재정에도 불구하고 많은 원자력 장학생을 해외로 파견했다”면서 “그들은 귀국해 원자력을 평화적으로 이용하기 위한 기술개발에 헌신했고, 그들은 국가가 가장 어려웠을 때 원자력 연구인력을 양성하기 위해 쏟았던 그 정성을 결코 잊지 않았다”고 했다.

1960년대 박정희 정부가 추진한 경제개발 5개년계획이 성공하면서 국내 전력 소비량은 급증하기 시작했다. 1962년 정부는 ‘원자력발전대책위원회’를 구성해 국내 최초로 ‘원자력발전 추진계획’을 수립했다.

제1호 원전 건설을 위한 움직임도 활발해졌다. 1964년 기초조사가 시작된 후 3년여 만인 1967년 기상·지질 등 다양한 기초조사 끝에 50만kW급 원전 2기를 1976년까지 건설키로 하고 경남 양산시 고리 지역을 최종 후보지로 확정했다.

1971년 3월 19일, 국내 최초의 상업용 원전인 고리 1호기 기공식이 경남 고리에서 열렸다. 설비용량 58만7000kW인 고리 1호기 건설 사업은 총 1560억7300만원이 투입된 당시 최대 규모 사업이었다. 워커 시슬러의 예언대로 1978년 고리 1호기는 원자력 연구를 시작한 지 20년 만에 성공적으로 준공돼 가동에 들어갔다. 세계에서 21번째, 동아시아에서는 일본에 이어 두 번째 원전 보유국이 된 것이다.

張仁順(장인순) 한국원자력연구원 고문은 “이승만 대통령은 국민소득 60~70달러 시대에 원자력연구소를 만들었고, 박정희 대통령은 국민소득 200달러일 때 원전을 지었다”면서 “고리 1호기에 투입된 1560억원은 당시 대한민국의 1년치 예산보다 더 많았다”고 했다.

그는 “1948년 광복 직후 북한이 일방적으로 送電(송전)을 중단한 ‘블랙아웃’을 경험한 고난의 역사를 갖고 있었기에 원천기술을 단시일 내에 보유할 수 있는 ‘히치하이크(동승) 전략’을 통해 원자력 대국이 될 수 있었다”면서 “草根木皮(초근목피)로 연명하던 시절에 원자력을 생각한 지도자의 안목이 훌륭했고, 지도자를 믿고 따라준 국민들도 대단했다”고 말했다. 그는 또 “IAEA는 후발국들의 롤모델인 한국이 가장 안전하게 원전을 운영하고 있음에도 고준위 방폐장을 건설하지 못하는 것은 큰 모순이라고 말하고 있다”고 했다.

1978년 7월 고리원전 1호기 준공식이 끝난 뒤 당시 박정희 대통령 등이 고리원전 모형을 살펴보고 있다.

原電 핵심기술 획득 위해 피나는 노력

1982년 10월 13일 전두환 대통령이 이순자 여사와 함께 울진원자력발전소 1, 2호기 기공식에 참석해 관계자들과 함께 현장을 둘러보고 있다.

원전 도입을 가속화한 것은 1973년 석유파동이었다. 석유가격이 천정부지로 치솟자 박정희 대통령은 원전 건설에 박차를 가했다. 고리 1호기가 착공한 상태였지만, 추가 5기의 원전 건설 계획이 이때 결정됐다.

국내 첫 중수로 원전인 월성 1호기는 1973년 11월 건설계획이 확정됐다. 계약 협상 당시 캐나다는 60만kW급 캔두(Candu)형 원자로를 사주면 연구용 원자로를 무상으로 주겠다고 제의했다. 그런데 협상이 진행 중이던 1974년 여름 인도가 핵실험을 감행하자 캐나다는 월성 1호기 계약에서 연구용 원자로를 제외했다. 인도 핵실험에 쓰인 플루토늄이 캐나다가 지은 연구용 원자로에서 추출했다는 이유 때문이다.

1980년 전두환 정부는 체르노빌, 스리마일 원전 사고 등으로 원전 건설이 거의 초토화되다시피 했던 상황에서 과감하게 영광 원전 3, 4호기의 국제입찰을 실시했다. 이렇게 되자 일감이 없어 존폐 위기에 몰렸던 미국의 웨스팅하우스와 프랑스의 프라마톰, 미국의 컴버스천 엔지니어링(CE)이 치열한 수주 경쟁을 벌였다.

그중 한국 프로젝트를 잃으면 회사가 망할 위기에 처한 CE가 원자로 설계기술을 제공하기로 했다. 정부는 원전 운영경험이 전무한 CE를 파트너로 택하는 ‘모험’을 택했고, 영광 3, 4호기를 성공적으로 건설했다. 1995년 준공된 영광 3, 4호기는 기술자립뿐 아니라 외자의존도를 17%까지 낮췄다.

CE가 제공한 원자로 이름은 ‘시스템 80’이었다. 한국은 이 원자로를 토대로 한국표준형 원자로를 완성했다. 이후 한국은 울진 3~6호기와 영광 5, 6호기, 신고리 1, 2호기, 신월성 1, 2호기 등 12기를 CE가 제공한 원자로 기술을 토대로 만들었다.

1990년 제네바 합의에 따라 金泳三(김영삼) 정부는 한반도에너지개발기구(KEDO)를 통해 북한 신포에 한국표준형원전 경수로 2기를 건설하다 2002년 2월 34.5%의 공정을 보인 상태에서 제네바합의가 깨짐에 따라 중단됐다.

1980년대에는 원자력 발전의 연료가 되는 핵연료의 국내생산과 국산화를 위한 기술개발도 착수했다. 1982년 전담기관인 한국핵연료주식회사가 설립됐고, 독일 지멘스社(사)와의 기술 도입 계약에 따라 1989년 2월 우리 기술진은 고리 2호기의 핵연료 설계를 수행했다. 이듬해 1990년 국내 최초의 국산 핵연료인 KOFA (Korea fuel assembly)가 고리 2호기에 장전됐다.

첫 한국표준형 原電 울진 3, 4호기

1979년 3월 28일, 방사능 누출 사고를 낸 미국 스리마일 원전의 냉각탑. 이 사고로 미국인들은 원자력 노이로제에 걸렸고, 미국은 30여년 간 원자력 연구를 할 수 없었다.

1990년대 경제발전을 지속하던 한국은 급증하는 전력수요에 탄력적으로 대응하기 위해 지속적인 원전 건설 정책을 폈다. 특히 한국 표준형 원전 개발과 해외시장 공략에 박차를 가했다. 최초의 한국 표준형 원전인 울진 3, 4호기는 원전의 두뇌에 해당되는 원자로계통(NSSS· Nuclear Steam Supply System)을 순수 국내기술로 설계했다.

1991년 한국 표준형 원전(OPR-1000)은 세계에서 10번째로 모든 공정을 국산화해 원자로 건설 국제기구인 미국기계학회(ASME)로부터 공인을 받았다. 현재 한국 표준형 원전의 기술자립도는 95% 이상이며 종합사업관리, 원전연료 제조, 시공기술은 100% 자립을 달성했다.

고리원자력본부 정귀호 부장은 “한국은 한국 표준형 원전을 통해 원전 건설을 표준화해 세계에서 가장 빠른 시간에 원전 준공이 가능하다”고 말했다.

1995년 4월, 한국 기술진이 설계, 건설한 다목적 연구용 원자로인 ‘하나로(HANARO)’가 준공됐다. 이로써 한국은 중성자와 방사선을 이용한 실험, 연구개발에 박차를 가하게 됐고, 2001년 국내 최초의 방사선의약품 신약인 간암치료제 ‘밀리칸 주’의 개발을 가능케 했다.

한국은 100% 기술자립을 위해 1992년부터 10년간 2300억원을 투입해 안전성과 경제성에서 진일보한 3세대 원전 APR-1400을 개발했다. 신형경수로 APR-1400은 발전용량이 1400MW급으로 확대됐고, 경제성이 대폭 향상됐으며, 디지털 기술이 적용돼 안전성도 뛰어난 것으로 평가받고 있다.

2007년 개념설계를 완료한 일체형 원자로 스마트(SMART)는 바닷물을 민물로 만드는 데 필요한 열에너지를 공급할 수 있는 중소형 원자로다. 이 원자로는 인구 10만명 규모의 도시에 전기와 물을 동시에 공급할 수 있는 시스템이다. IAEA는 2050년까지 중소형 원자로 시장규모가 500~1000기(350조원 추정)에 이를 것으로 내다보고 있다.

700조원 국제 原電시장 꿈틀

한국의 원전기술 해외진출 꿈도 조금씩 현실화되기 시작했다. 1993년부터 한전은 기술본부 내에 별도의 해외사업추진팀을 발족하고 ‘중국 진산 중수로건설사업’ 등 본격적인 해외사업을 추진했다. 당시 한국전력기술은 설계기술, 한국중공업(현 두산중공업)은 원전 설비 및 기자재 제작, 대우건설은 해외 원전 건설 사업에 진출하면서 한국 원자력산업이 수출산업으로서의 가능성을 인정받기 시작했다.

최근 들어 이명박 정부는 ‘원자력발전 기술개발사업(Nu-Tech 2012)’ 계획에 총력을 집중, 해외 원전시장을 확보하는 전략을 추진중이다. 이 계획에 따르면 정부는 2012년까지 3세대 원전인 APR-1400을 주력 노형으로, 2013년 이후에는 1500MW급 대형원자로인 ‘APR+’를 개발해 해외시장에 적극 진출한다는 것이다.

한수원 관계자는 “현재 정부와 한수원은 APR+ 노형 개발을 위해 미확보 핵심기술인 원전설계 핵심코드, 원자로 냉각재 펌프 등의 기술개발에 전력투구하고 있다”고 했다. 특히 핵심기술 중 하나인 원전계측제어시스템(MMIS)은 이미 개발이 완료돼 지난해 말부터 기술검증에 들어간 것으로 알려졌다.

지난해 말 기준으로 원전을 운영하고 있는 나라는 모두 31개국. 이들 나라에서는 모두 439기의 발전소를 돌려 전체 전력생산량의 16%를 충당하고 있다. 1979년 미국 스리마일 원전 사고와 1986년 舊(구) 소련 체르노빌 원전 사고의 영향으로 한때 ‘脫(탈)원전’ 바람이 불었다.

하지만 최근 불안정한 油價(유가)와 온실가스 감축 필요성 등으로 인해 원전에 대한 ‘러브콜’이 잇따르고 있다. 현재 중국, 일본, 러시아, 한국 등 아시아권을 중심으로 세계 12개 국가에서 총 35기의 원전이 건설 중이다.

최근 에너지·환경 문제가 최대 이슈로 등장함에 따라 원전은 친환경 에너지 공급의 거의 유일한 대안으로 꼽히고 있다. 이에 따라 세계 각국은 신규 원전 건설에 박차를 가하고 있다.

전력 수요가 급증하고 있는 중국, 인도, 아랍에미리트(UAE) 등은 물론, 안전성 등을 이유로 ‘원전은 안된다’는 입장을 고수해 왔던 미국, 러시아, 스웨덴, 이탈리아까지도 원전 건설에 나설 움직임을 보이고 있다. IAEA에 따르면 2030년까지 30개국에서 건설될 원전은 300여 기, 금액으로 환산하면 700조원에 이르는 어마어마한 시장이 창출되는 것이다.

1978년 고리원전 1호기를 처음 가동한 이후 30여 년 동안 단 한 번의 사고 없이 원전을 가동해 온 한국 입장에서 원전 건설 붐은 절호의 기회다. 한국은 이미 20기의 원전을 운영하고 있는 세계 6위(발전설비용량 기준) 원전 국가다. 설계, 시공, 운영 등 원전 관련 모든 업무를 소화할 역량도 갖추고 있다.

1996년에는 한국형 표준 원전도 개발해 현재 기술자립도는 95% 수준이다. 지난 20여 년간 원전 건설을 중단한 미국과 유럽에서 핵심기술 인력이 상당수 사라진 것과는 대조적이다. 실제 올해 두산중공업은 원전 핵심 설비인 600MW급 가압경수로형 원자로를 중국에 수출하기도 했다.

국산 원전 수출 위한 총력전 전개

국내 최초의 원전으로 2007년 6월 설계수명(30년)이 만료돼 가동을 중단했던 부산 기장군 고리원자력발전소 1호기가 2008년 1월 17일 재가동에 들어간 가운데 중앙제어실에서 김종신 한국수력원자력 사장(가운데)이 지역주민과 언론에 원전 재가동 상황을 설명하고 있다.

올해는 한국 역사상 최초로 원전을 수출하는 원년이 될까에 국가적인 관심과 기대가 모이고 있다. 최근 UAE가 추진 중인 60억 달러 규모의 원전 입찰 사전자격심사(PQ·Pre-Qualification)에서 세계 최대 원전 메이커인 미국 웨스팅하우스를 제치고 한전이 PQ 통과 기업에 포함됐기 때문이다.

PQ를 통과한 3개 회사는 한전 외에 프랑스 아레바 컨소시엄 및 미국 GE-일본 히타치 컨소시엄이라는 막강한 경쟁자들이다. 국제원자력 업계는 한전이 이들과의 경쟁에서 이기고 UAE 원전을 수주할 가능성이 높은 것으로 전망하고 있다.

정부의 한 관계자는 “기술력 면에서 한국은 충분한 원전 수출 역량을 갖췄지만 수출경험이 전무해 아직 해외에서 인정을 받지 못하고 있는 게 문제”라며 “현재 정부의 모든 외교역량과 원자력업계 사업력을 총집결해 수주를 위해 총력을 기울이고 있는 중”이라고 말했다.

정부는 UAE, 요르단, 터키, 중국 등 4개국을 주요 원전 수출 대상국으로 보고 총력을 집중하고 있다. 적어도 이 중 1개 국가와는 올해 안에 수출 계약을 한다는 게 정부의 각오다. 이밖에 모로코와 몽골도 원전 수출 대상국으로 꼽히고 있다.

한국 표준형 원전은 미국이나 프랑스 원전보다 전력 생산 단가가 낮다는 점이 가장 큰 경쟁력이다. 미국 웨스팅하우스나 프랑스 아레바의 경우, kW 발전당 생산비가 3000∼5000달러인 데 비해 한국형 원전은 2000달러 선에 동급 전력을 생산할 수 있다. 원전 설비가 표준화돼 있어 공사기간이 선진국(10년)의 절반 수준인 5년에 불과하다는 것도 장점이다.

한국은 2007년 말 4억8800만 달러의 원전기술 및 기자재 수출 실적을 달성했다. 한국수력원자력이 진행하는 원전 운영기술의 경우, 평균 이용률이 2000년 이후 연속 90% 이상을 달성해 세계 평균 이용률(70%대)보다 20% 가까이 웃돌고 있다.

남들은 反원전에 시달릴 때 우리는 親원전 정책 추진

2008년 3월 31일 한국전력기술 송인회 사장(앞줄 오른쪽)을 비롯한 관계자들이 미국 피츠버그 웨스팅하우스(WEC) 본사에서 바니엘 리프만 부사장(앞줄 왼쪽)과 웨스팅하우스가 개발 중인 최신 원자로인 AP-1000 프로젝트 설계참여를 위한 계약을 체결하고 있다.

현재 국내 원자력 개발 업체들은 ‘파이로프로세싱’ 기술 개발에 총력을 기울이고 있다. 이는 사용한 핵연료를 파이로프로세스 건식처리로 재가공한 후 연료로 재활용하는 기술이다. 이것이 상용화되면 원자로에서 나오는 사용 후 핵연료의 양이 20분의 1로 줄어들고, 핵연료에 포함된 독성 역시 1000분의 1로 감소된다. 소듐냉각고속로에서 재활용 시 우라늄 이용률이 100배 이상 높아진다.

세계 원전 시장이 꿈틀대면서 관련 업계에서는 일본 도시바가 웨스팅하우스의 원자력 부문의 매입을 신호탄으로 대형 회사들을 중심으로 전략적 제휴 합병이 잇따르고 있다.

신기술 개발을 위한 국제공동협력 사례도 심심찮게 나오고 있다. 미래 청정에너지원으로 주목받고 있는 수소에너지 시대에 대비해 수소연료 생산이 가능한 ‘초고온가스로(VHTR)’, 사용 후 연료 발생량을 현격히 줄이는 ‘소듐냉각고속로(SFR)’ 등 제4세대 원자로 개발이 국제 컨소시엄 형태로 진행되고 있다.

사용 후 연료 처리를 공동 해결하기 위한 ‘세계원자력 에너지파트너십(GNEP)’, IAEA의 ‘다자간 핵주기협력’ 등 다양한 국제협력 프로그램들도 진행 중이다.

한국을 비롯해 미국, 프랑스 등이 국제공동협력사업으로 진행 중인 ‘국제열핵융합 실험로(ITER)’ 개발이 성공할 경우 ‘꿈의 에너지’인 핵융합에너지도 상용화될 날이 올 것으로 기대된다.

신재인 전 국가핵융합연구소장은 “세계적으로 反(반)원전 열풍이 몰아쳤을 때, 한국은 프랑스 일본과 더불어 흔들리지 않고 親(친)원전 노선을 유지한 게 오늘날 세계 최고 수준의 원자력 기술을 보유하게 한 측면이 있다”면서 “우리가 지속적으로 차세대 원전을 개발하고, 정부의 강력한 지원이 뒤따른다면 핵융합을 비롯한 원자력에너지는 우리의 3만 달러 시대를 여는 동력일 뿐 아니라 전자, 철강, 자동차, 조선산업과 더불어 우리의 강력한 수출동력이 될 것”이라고 말했다.⊙

[인터뷰] 한국수력원자력 金鍾信 사장

“해외에 우라늄 농축공장 보유”

국내에서 운전 중인 20기의 원전을 총괄하는 한국수력원자력(한수원)의 金鍾信(김종신·63) 사장. 그는 지난 6월 15일 한수원이 프랑스 원자력회사인 아레바의 우라늄 농축공장 지분 2.5%를 인수한 후 이렇게 말했다.

“한국이 실질적으로 우라늄 농축공장을 보유할 수 있는 길이 열렸다.”

김 사장은 “아레바는 프랑스 트리카스탱 지역에 새 농축공장(GB-Ⅱ)을 건설하면서 세계 메이저급 전력회사와 전략적 제휴 차원에서 한수원의 투자를 유치한 것”이라면서 “한수원은 GB-Ⅱ 이사회의 정식 멤버로 참여해 농축서비스 原價(원가)를 포함한 고급정보를 수시로 획득할 수 있게 돼, 실제로 농축공장을 보유해 운영하는 것과 똑같은 효과를 거둘 수 있는 길이 열렸다”고 말했다.

그는 “향후 원전 용량 증가에 대비한 연료주기사업(우라늄 농축)의 기술자립을 준비해야 할 시점”이라면서 “이번 계약을 통해 원전연료 제조상 핵심분야에 진출함으로써 경제적이고 안정적으로 우라늄을 확보할 수 있게 됐다”고 말했다.

GB-Ⅱ 공장은 최대 800만SWU(SWU: 농축서비스 단위, 한국은 연간 약 300만SWU를 사용)의 농축우라늄을 생산해 전 세계 소요량의 15%를 공급하는 회사다. 현재 미국과 프랑스, 러시아, 영국, 독일 등이 우라늄농축 공장을 보유하고 있다. 농축우라늄 현물 가격은 2007년 말 현재 SWU당 165달러 선에 거래되고 있다. 김종신 사장의 말이다.

“한국은 농축공장 보유가 불가능해 러시아, 영국, 미국 등으로부터 연간 400t 가량을 들여오고 있습니다. 우라늄 농축공장 지분매입으로 한수원은 향후 비상시에 농축우라늄을 우선적으로 공급받을 수 있게 됐어요. ”

고준위 폐기물 처리장 올해부터 공론화

―원전 건설을 늘리기 위한 자금은 어떻게 조달합니까.

“추가원전 10기에 대한 표준 공사비는 1400MW급 원전의 경우 1기당 3조원 정도로 추산됩니다. 건설 비용을 조달하기 위해 내부 유보금을 극대화하고, 부족자금은 국내외 회사채를 발행하는 방법으로 조달하고 있습니다.”

―한국의 원전 수출은 언제쯤 가능하리라고 보십니까.

“지난해 7월 인도네시아에 원전사업 협력제안서를 제출했고, 루마니아는 현재 체르나보다 3, 4호기 공사계약 수주를 위해 뛰고 있습니다. 캐나다에는 노형 평가자료를 제출했고요.”

김 사장은 “지난해 3월 중국 광동화전공정총공사와 1550만 달러(약 148억원) 규모의 기술계약을 체결했다”면서 “중국은 내륙지역을 포함 총 116기의 원전 건설을 확정한 초대형 시장”이라고 했다.

―고준위 폐기물 처리장 건립이 순조로울 것으로 보십니까.

“사용 후 핵연료의 포화상태까지는 8년 정도 남겨 놓은 상황입니다. 정부에서는 2007년 초부터 국가에너지위원회 산하에 ‘갈등관리전문위원회’와 ‘사용 후 연료 공론화 T/F’를 구성해 논의하고 있습니다. 올해부터 본격적인 공론화에 나서야 할 겁니다.”