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[Tech 스토리] 차세대 에너지원 SMR, 대형 원전보다 안전한 이유

기사입력 : 2023년03월19일 07:42

최종수정 : 2023년03월19일 12:12

원전 주요 요소 하나의 용기에 일체화해 경제성 높여
인간 개입 없는 피동형 안전 설계 방식, 안전성 높아
두산에너빌리티·HD현대·SK 등 국내 기업도 본격화

기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 1979년 미국 스리마일, 1986년 우크라이나 체르노빌, 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 줄었던 원자력발전소 바람이 다시 일고 있습니다. 우크라이나-러시아 전쟁 이후 자원의 무기화가 이뤄졌고 에너지 난이 물가 상승으로 이어지면서 경제의 어려움을 가중시키고 있기 때문입니다.

최근 일고 있는 원전 바람에는 차세대 원전 소형모듈원자로(SMR)의 등장도 한 몫을 하고 있습니다.

[서울=뉴스핌] 채송무 기자 =[사진제공=한수원, 이베스트투자증권 리서치센터] 2023.03.19 dedanhi@newspim.com

SMR은 뭘까요. 세계 원자력에너지협회에 따르면 300MW 이하의 작은 원자로입니다. 700MW 이하가 중형 원자로, 대형 원자로는 700MW 이상으로 분류됩니다.

원자력발전소는 핵분열에서 발생하는 열을 이용해 물을 끓이고 그 힘으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 원리인데요. 원전은 크게 원자로, 증기 발생기, 냉각재 펌프, 가압기 등으로 구성됩니다. 대형 원전은 이 같은 시설을 현장에 설치한 후 주배관에 연결하는데 과정이 매우 복잡하고 위험도 큽니다.

SMR은 이같은 주요 구성 요소를 하나의 용기에 일체화된 소형 원자로입니다. 모듈 형태로 제작해 건설하기 때문에 건설 기간을 3년 이하로 축소할 수 있을 뿐 아니라 연결 부위에서 방사능이 흘러나올 가능성이 적습니다.

[서울=뉴스핌] 채송무 기자 = [사진 제공=이베스트투자증권 리서치센터]2023.03.19 dedanhi@newspim.com

더욱이 SMR은 피동형 안전설계 방식을 택하는데요. 이는 인간의 개입 없이 중력과 대류 현상으로 작동해 안전성이 높습니다. 후쿠시마 원전 당시 자연재해 뿐 아니라 인간의 조작 실수나 미흡한 대처 능력이 사고의 심각성을 더했는데요. SMR은 추가 운영 지시나 외부 전력, 추가 냉각수 공급 없이 자동으로 냉각되는 피동형 설계여서 원전 사고가 커질 확률이 낮습니다.

또 SMR은 추가 냉각수 공급 없이 냉각되는 만큼 후쿠시마 원전에서 발생한 방사능 오염 냉각수 문제에서도 다소 자유롭습니다. 더욱이 크기가 작기 때문에 핵 분열로 발생하는 열 밀도가 대형 원전보다 작고 냉각 기능이 중단되어도 열을 식히기 쉽습니다.

[서울=뉴스핌] 채송무 기자 = [사진 제공=: Nuscale, 이베스트투자증권 리서치센터]2023.03.19 dedanhi@newspim.com

기술 표준이 정립되지는 않았지만 SMR은 4개 유형으로 나누는데요. 격납용기 내부에 원전 주기기를 통합한 형태인 PWR은 기존 원전과 같이 냉각재로 물을 사용합니다. 이 때문에 원전 규제 기관 인허가 절차를 빠르게 통과할 수 있는 것도 장점입니다.

MSR(용융 염 원자로)은 고체 핵연료 대신 염화물에 핵 연료를 녹여서 원자로 연료로 활용하는데요. 냉각제는 용융염, 감속재는 흑연을 사용합니다. 가압기 없이 냉각제는 500~1400℃를 유지 할 수 있어서 낮은 압력에서도 높은 열 효율을 보입니다. 핵연료가 용융된 상태라 노심 용융사고를 원전적으로 배제할 수 있습니다.

[서울=뉴스핌] 채송무 기자 = [사진 제공=: DOE, 이베스트투자증권 리서치센터2023.03.19 dedanhi@newspim.com

LFR (납 냉각 고속로)는 기존 원전과 작동 구조가 판이한 4세대 원전으로 냉각제로 납을 사용합니다. 감속재 없이 원자로를 운영하는데요. 고속 중성자에 쉽게 분열 반응을 일으키는 U-238, 플루토늄을 핵연료로 사용합니다.

마지막은 SFR (소듐 냉각 고속로) 방식인데요, 냉각재로 액체 소듐을 사용하고 고속중성자를 이용해 핵 분열 반응을 일으킵니다. 배관이 원자로용기 내부 풀안에 설치되어 냉각재 상실 가능성을 배재합니다. SFR의 열 전달 계통은 일차열전달계통(원자로 열을 일차소듐 냉각재로 전달), 중간열전달계통(증기생산) 그리고 동력변환계통으로 구성됩니다.

[서울=뉴스핌] 채송무 기자 = [사진 제공= IAEA, 이베스트투자증권 리서치센터]2023.03.19 dedanhi@newspim.com

아직은 SMR이 상용화된 곳은 없습니다. 전문가들은 2030년을 전후로 SMR 시장이 크게 확대될 것으로 예상하고 있는데요. 우리나라를 비롯해 전 세계적으로 총 71종 이상의 SMR이 개발 중입니다.

우리나라는 한국원자력연구원이 1997년부터 SMART라는 SMR 모델을 개발하기 시작해 2012년 7월 세계 최초로 표준설계인가를 받았는데요. 한국수력원자력이 이를 개량해 '혁신형 SMR'을 개발 중인 상황입니다.

국내 기업들도 최근에는 SMR 사업을 본격화했습니다. 대표적인 기업이 두산에너빌리티인데요. 미국의 뉴스케일파워와 협업하고 있습니다. 두산에너빌리티는 2019년과 2021년에 걸쳐 뉴스케일파워에 국내 투자사들과 함께 1억400만달러를 투자해 지분을 확보하면서 SMR 기자재 우선 공급권을 확보했습니다.

HD현대는 미국 테라파워에 3000만달러를 투자했고, SK 역시 테라파워에 2억5000만달러 지분 투자에 나서면서 SMR 사업을 본격화하고 있습니다.

윤석열 대통령은 지난해 신한울 1호기 준공 기념행사 축사에서 "우리나라의 독자적인 소형모듈원전(SMR) 개발에 총 4000억원을 투자해 미래 원전시장의 주도권을 확보해 나갈 것"이라고 강한 의지를 보였는데요.

최근 전기세 인상이 서민 가정의 어려움 뿐 아니라 국가 경제에도 부담이 되고 있는 상황에서 민관의 협력으로 차세대 에너지원으로 떠오르고 있는 SMR 경쟁에서 우리가 주도권을 가질 수 있을지 주목됩니다. 

dedanhi@newspim.com

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하영제 의원 '체포동의안' 가결…이재명 '추가 영장 청구'에 관심↑ [서울=뉴스핌] 김현구 기자 = 하영제 국민의힘 의원에 대한 체포동의안이 가결됐다. 이후 하 의원은 구속 전 피의자 심문(영장실질심사)을 통해 법원으로부터 구속 여부를 판단 받게 된다. 하 의원에 대한 체포동의안이 가결되면서, 향후 검찰이 구속영장을 재청구할 가능성이 큰 이재명 더불어민주당 대표에 관심이 쏠리고 있다. 국민의힘이 자당 의원에 대한 체포동의안을 가결한 상황에서, 이 대표에 대한 체포동의안이 재차 부결될 시 민주당을 향한 '방탄 정당'이라는 비판이 더욱 거세질 수밖에 없기 때문이다. 30일 정치권 등에 따르면 국회는 이날 하 의원에 대한 체포동의안 표결을 진행한 뒤 투표 인원 281명 중 찬성 160명, 반대 99명, 기권 22명으로 최종 가결했다. 체포동의안은 재적의원 과반 출석에 출석 의원 과반이 찬성하면 가결된다. [서울=뉴스핌] 이형석 기자 = 하영제 국민의힘 의원이 30일 오후 서울 여의도 국회에서 열린 제404회 국회(임시회) 제02차 본회의에서 자신의 체포 동의안에 대한 투표를 마치고 이동하고 있다. 2023.03.30 leehs@newspim.com ◆ 한동훈 장관 "증거 확실하고 혐의 무거워…정치적 유불리 걷어내고 판단해달라" 앞서 창원지검 형사4부(엄재상 부장검사)는 지난 20일 정치자금법 위반, 부정청탁및금품등수수의금지에관한법률 위반 혐의로 하 의원에 대한 구속영장을 청구했다. 하 의원은 지난해 6·1 지방선거를 앞두고 경남도의회 도의원 선거 예비후보자 공천을 도와주는 대가로 예비후보자 측으로부터 7000만원을 수수하고, 자치단체장과 보좌관 등으로부터 지역 사무소 운영 경비 등 명목으로 5750만원을 받은 혐의를 받는다. 한동훈 법무부 장관은 이날 오후 국회 본회의에 직접 출석해 노웅래 민주당 의원과 이 대표에 대한 앞선 두 번의 체포동의안 표결 때와 마찬가지로 하 의원에 대한 체포동의를 요청했다. 한 장관은 "증거가 확실하고 혐의 내용이 무거워 구속영장 청구가 필요한 상황"이라며 "국회의원 등 정치인이 이 정도 돈을 받은 사건에서는 거의 예외 없이 구속기소되거나 실형이 확정됐다. 시대가 변했어도 대한민국의 법과 국민의 상식이 이런 매관매직 행위를 무거운 범죄로 보지 않았던 적은 한 번도 없다"고 강조했다. 그러면서 "정치적 유불리나 상황론들을 다 걷어내고 오직 법과 상식을 기준으로 국민의 눈높이만을 두려워하며 사건만 보고 판단해 주시길 요청드린다"고 부연했다. 아울러 한 장관은 공여자나 하 의원의 일부 보좌직원, 브로커 등의 진술이 명확하고, 현금을 받았다고 인정하는 하 의원의 목소리가 녹음된 파일, 폐쇄회로(CC)TV 영상 등 물적 증거도 충분하다고 주장했다. 한 장관은 체포동의안 가결 직후 "세 번의 체포동의안 설명을 똑같은 기준으로 했다. (앞선 두 번과) 결과가 달라진 것은 저한테 물으실 게 아니라 안에 계신 의원들께 물으시라. 더 드릴 말씀이 없다"며 간단한 입장을 밝혔다. [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 이재명 더불어민주당 대표가 30일 오전 서울 여의도 국회에서 열린 후쿠시마산 수산물 수입 반대 및 대일 굴욕외교 규탄대회에서 규탄발언을 하고 있다. 2023.03.30 pangbin@newspim.com ◆ 檢, 이 대표 추가 구속영장 청구 가능성 커 하 의원을 포함해 21대 국회에서 현역 의원에 대한 체포동의안 표결은 총 6차례 진행됐다. 2020년 정정순 전 민주당 의원을 시작으로, 2021년에는 이상직 전 민주당 의원과 정찬민 국민의힘 의원, 지난해에는 노웅래 의원, 올해는 이 대표에 대한 체포동의안 표결이 있었다. 국회는 앞선 세 명에 대해선 체포동의안을 가결했으나 노 의원과 이 대표는 부결했다. 하 의원에 대한 체포동의안이 가결되면서 관심은 정치권과 법조계의 관심은 이 대표를 향하게 됐다. 이 대표에 대한 검찰 수사가 여전히 진행되는 상황에서 향후 검찰이 구속영장을 재청구할 가능성이 크기 때문이다. 이 대표는 성남시장 재직 시절 대장동과 위례신도시를 개발하는 과정에서 특정 민간업자들에게 특혜를 제공해 성남도시개발공사 등에 손해를 입히고, 관내 기업들의 부정한 청탁을 들어주는 대가로 성남FC에 후원금을 요구한 혐의 등으로 지난 22일 불구속 기소됐다. 여기에 검찰은 '428억원 약정 의혹' 등 대장동 잔여 사건과 '백현동 개발 비리 사건', '정자동 호텔 특혜 사건', '대북 송금 사건' 등 이 대표 관련 수사를 여전히 진행 중이다. 법조계 안팎에선 검찰이 수사 상황에 따라 일부 사건을 묶어 이 대표에 대한 구속영장을 다시 청구할 수 있다는 관측과 함께 민주당이 딜레마에 빠졌다는 분석이 나온다. 국민의힘이 자당 의원에 대한 체포동의안을 가결한 것에 대비해 앞선 두 번의 부결 이후 이 대표에 대한 체포동의안을 재차 부결할 경우 '방탄 정당'이라는 비판이 더욱 거세질 것이기 때문이다. 특히 이 대표 체포동의안 부결 당시 민주당 내부 이탈표가 많았던 것으로 분석되는 만큼, 다음 검찰의 영장 청구는 가결될 가능성이 크다는 분석도 조심스럽게 나오는 상황이다. 서초동의 한 변호사는 "정치적 이익을 떠나 민주당과 달리 국민의힘은 하 의원의 혐의에 대한 판단을 사법부에 맡긴 것"이라며 "민주당 입장에서도 이전처럼 무조건적 방탄을 주장하긴 조심스러울 것"이라고 내다봤다. hyun9@newspim.com 2023-03-30 17:32
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"설계 불안정·시공단계 결함" 도림보도육교 붕괴 원인 '총체적 부실' [서울=뉴스핌] 조재완 기자 = 지난 1월 붕괴된 도림보도육교가 시공 단계부터 결함이 있었다는 정부 조사 결과가 나왔다. 교각의 구조 안정성과 유지 관리의 총체적 부실이 붕괴사고로 이어진 것으로 드러났다. 국토교통부는 최근 서울 영등포구 도림보도육교 붕괴 사고원인 조사를 마쳤다. 국토부는 지난 1월 3일 도림보도육교의 상부구조물(거더)이 내려앉은 붕괴 사고 직후 국토안전관리원 사고조사위원회(사조위)를 띄워 2달여 간 사고 원인을 조사했다. 30일 김병욱 더불어민주당 의원이 국토부로부터 보고받은 조사 결과에 따르면 도림보도육교는 준공 초기부터 꺼짐 현상이 발생했고 준공 후에도 붕괴 징후가 여러 차례 있었지만 보수 관리가 제대로 이뤄지지 않았다.  사조위는 "시공 중 가벤트 제거시 솟음량(처짐)에 문제가 있었고, 준공 후 상현재 탄성받침의 이동 제한장치 파단 등 손상이 있었음에도 불구하고 처짐 발생이 안정화됐다고 판단해 주기적인 모니터링과 면밀한 검토가 이뤄지지 않았다"고 판단했다. [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 지난 1월 3일 서울 영등포구 도림보도육교에 꺼짐 현상이 발생해 통행이 제한되고 있다. 영등포구와 경찰 등에 따르면 이날 오전 1시40분께 영등포구 도림동과 신도림역을 잇는 도림보도육교가 내려앉아 육교와 하부 자전거도로·산책로가 전면 통제됐다. 2023.01.03 mironj19@newspim.com 도림육교 처짐 현상은 개통 전부터 있었다. 시공 단계였던 2016년 4월 12일 가벤트(임시교각)를 철거하자마자 즉각 처짐 현상이 발생했다. 당시 거더가 19.9cm 꺼졌는데, 이미 설계 단계서 우려했던 처짐량(강재자중에 따른 처짐·20.65cm)과 별반 차이 없는 수준이었다고 사조위는 지적했다. 개통 전부터 교각 처짐량이 예상 최대치에 근접했던 것이다. 개통 한달 뒤인 2016년 5월, 영등포구청과 시공사 등은 안전점검에 나섰지만 당시 설계사 측은 구조물 안전성에 문제가 없다는 진단 결과를 냈다. 처짐 현상은 이후에도 계속됐다. 개통 9개월 만인 2017년 1월 교량 받침대가 결국 중앙부 처짐을 이기지 못하고 파손됐는데, 기온이 급격히 떨어지자 구조물이 수축되면서 받침대가 이탈한 것이다. 사조위 조사에 따르면 당시 교각 처짐량은 44.5cm에 달했다. 설계시 예상한 처짐량의 2배 수준이다. 이때부터 장기 모니터링이 필요했다는 게 사조위 판단이다. 받침대 파손 사고 직후 영등포구청은 안전점검을 실시했지만 이번에도 구조물 이상이 없다는 결과가 나왔다. 구청은 받침대만 교체 보수했다.  도림육교는 지난해 12월 정기안전점검에서도 겨울철 수축 현상으로 구조물이 움직였다는 진단을 받았지만 이에 대한 대응은 없었다. 이로부터 한달도 채 지나지 않아 육교 양단부 교량 받침대가 이탈하면서 다리 전체가 내려앉았다. 복합교량인 도림육교의 설계 구조 자체가 불안정했다고 사조위는 분석했다. 육교는 미적 효과를 높이기 위해 아치교 특성을 반영한 거더교로 설계됐다. 그러나 아치 교량의 특성이 설계 단계서 충분히 반영되지 않았다고 사조위는 진단했다.  사조위는 "도림육교는 일반 거더교와 아치교의 중간 형태 구조임에도 불구하고 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 경간중앙부의 강성이 가장 약하고, 지점부로 갈 수록 큰 강성을 가졌다"고 지적했다. 힌지지점부 변위와 좌굴 발생 가능성 등에 대한 보다 면밀한 검토가 필요했다는 설명이다. 사조위는 "육교 힌지지점부의 외측 변위 발생으로 기하학적 형상이 바뀌면서 부재의 축력이 증가했고, 이로 인해 힌지가 추가 이동했을 것"이라며 "중앙부 처짐이 추가 발생하는 현상이 반복되면서 점차 솟음량이 감소했을 것"으로 분석했다. 이어 "붕괴 직전 상현재의 받침은 수축방향으로 이동이 제한된 상태였고, 온도 하강으로 받침의 사이드블록을 고정하는 볼트가 파단되면서 교량이 붕괴됐다"고 봤다.  이 같은 사고 재발을 막기 위해선 교량의 구조 형식과 안정성에 대한 검토를 강화하고 주기적인 점검 등 모니터링이 수반돼야 한다는 것이다. 사조위는 "일반적으로 아치 부재의 구조적 특성이 반영되려면 지점부 변위가 발생하지 않는 기초 구조가 돼야 하며, 지점 변위를 허용한다면 아치 솟음을 충분히 감안한 계획이 수반돼야 한다"고 강조했다. 또 "준공 초기부터 문제점이 발생된 시설물에 대해선 그 문제에 대한 주기적인 점검과 계측 등의 모니터링이 수반될 필요가 있다"는 의견을 냈다.   chojw@newspim.com 2023-03-30 15:42
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