[과학의 날] 한국원자력연구원, 안전의 가치를 품다

ATLAS

원자력 안전 연구 1번지, 한국원자력연구원의 최우선의 가치는 바로 ‘안전’이다.

원전은 수만 개의 부품으로 이뤄진 대규모 복합설비다. 사고 통계가 많지 않기 때문에 안전성을 분석하기는 쉽지 않기 때문에 안전성을 높이는 연구에 매진하고 있다.

안전연구는 원자력 계통, 시설의 성능 등의 안전성을 규명하는 ‘열수력 안전연구’가 대표적이다. 열수력 종합교화 실험은 기존 원전의 안전성을 향상하는 것은 물론, 새로운 원전을 설계하고 안전성을 평가하는 데 필요한 핵심 자료를 확보하기 위해 반드시 거치는 실험이다.

원자력연에는 열수력 종합효과실험장치 ‘ATLAS’가 있다. ATLAS는 높이 APR1400의 2분의 1, 체적은 288분의 1로 세계적으로도 손꼽히는 시설이다. 실제 원자로와 똑같은 압력과 온도 조건인 최대 185기압, 370도를 구현할 수 있어 냉각재 상실사고, 증기관 파손, 급수관 파손 등 원전 설계의 사고를 실제와 유사하게 모의 시험할 수 있다.

ATLAS는 국내 원전뿐 아니라 해외 원전 분야에서도 핵심적인 역할을 하고 있다. 특히 국제공동연구로는 후쿠시마 사고와 같은 설계기준초과 사고 발생 시 나타나는 각종 현상을 유사하게 모의 실험함으로써 사고의 진행 과정을 명확하게 규명했다는 평가다.

열수력 분야와 함께 중대사고 연구도 빠질 수 없다.

후쿠시마 사고와 같은 중대사고가 발생했을 때 원자로 용기 내외부의 핵연료 용융물, 수소, 방사성 물질의 변화를 규명하고, 사고의 진행 과정을 예측하는 것이 핵심이다.

원자로 용기와 건물의 건정성을 강화하고 방사성 물질이 환경으로 방출되는 것을 최소화할 수 있는 연구에는 건전성 평가 종합 실험동(LIFE)에 있는 실험 장치 ‘SPARC’를 이용한다. 중대사고 시 발생하는 수소가 격납 건물 내에서 어떻게 분포하는지를 규명하고, 이를 안전하게 제어하기 위해 어떤 조치를 해야 하는지 등에 대한 연구가 이뤄진다. 만약의 경우 증기발생기의 세관이 파손돼 핵분열생성물이 누출되는 경우에 대비하는 연구도 수행하고 있다.

최근 원자력발전소 운영과 비상상황 내용을 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있는 블랙박스도 세계 최초로 개발했다.

이 기술은 사고 시 원전 상태를 실시간으로 저장한 후 위성을 통해 발전소 외부로 자료를 전송하면 발전소 외부에서 이동형 시스템을 통해 원격으로 감시할 수 있는 기술이다.

고온, 고방사능 등 극한 환경에도 견디는 계측제어시스템인 블랙박스와 함께 반경 30㎞ 이내 안전한 곳에서 블랙박스가 수집한 내용을 실시간으로 전송받아 모니터링하며 제어까지 가능한 모바일 원격감시제어실로 구성돼 있다. 추가적인 연구개발 후 실제 원전 현장에 적용될 것으로 기대된다.

안전성을 향상하기 위해 어떤 조치를 해야 하는지 분석해내는 확률론적 안전성 평가(PSA)기법도 활용된다. 세계 초고속 PSA 정량화 프로그램을 개발해 미국 원자력 산업계에 수출하는 성과도 거뒀다.

원자력연구원은 국민이 안심할 수 있는 최상의 원자력 안전 달성을 위한 연구개발에 매진하고, 국내 지진 환경을 고려한 가동 원전의 효율적인 지진 안전성 평가 기술과 빅데이터 활용 및 AI 기반 신기술 등 안전기술 고도화에 주력할 예정이다.
이해미 기자

ATLAS 제어실

원전 블랙박스