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- 원자력의 설계 및 안정성 평가 - 한국형 중소형 원자로 SMART에 대해
- 장순흥 교수(KAIST 원자력 양자공학과)
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kaist.ac.kr - : KAIST 기계공학관 N7-1 3층
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안녕하세요. 메트릭 회원 여러분!
지난해 일본 후쿠시마 원전사고로 인한 방사능 피해와 관련하여 원전에 대한 불안감은 점점 커져만 가고 있는데요. 최근 무더위가 연일 계속되는 가운데 원자력 발전소의 기계결함으로 고리 원전에 이어 영광원전도 중단되는 사태가 벌어졌습니다. 불안한 대형 원전에 의해 중소형 원전을 짓고 싶어 하는 나라가 늘고 있습니다. 오늘 인터뷰에서 만나 보실 분은 현재 원자력 학회 회장이시며, 국내기술로 설계된 중소형 원자로 스마트(SMART)연구에 참여하신 KAIST 원자력 양자공학과 장순흥 교수님이십니다. 지난해 후쿠시마 원전사고 국제자문위원으로 임명되어 원전에 대한 안전성을 제시해주셨는데요 그럼 교수님을 직접 찾아뵙고 원전에 대한 자세한 이야기 나눠보도록 하겠습니다.
1. 교수님께서 연구하시는 것에 대해 자세한 소개 부탁드립니다.
저는 주로 원자력 안전에 관한 전공인데 원자력을 더 안전하게 설계하고 안전성을 평가하는 기술을 연구하고 있습니다. 쉽게 말하면 원자력 설계 및 안전이라 할 수 있겠습니다.
2. 중소형 원자로 스마트 <SMART> 에 대한 자세한 말씀 부탁드립니다.
스마트는 한국원자력연구소에서 개발했고,저도 초반에 개념설계할 때 참여했습니다. 스마트 원자료는 보통 발전소의 전기 생산을 1,000MW라 하면 스마트 원자로는 1/10정도의 크기의 전기를 생산할 수 있으며, 또한 담수를 할 수 있는 원자로를 말합니다.
3. 한국 원자력 연구원에서 이번에 발표한 스마트는 대형원전은 증기발생기와 가압기, 원자로 냉각재펌프 등 주요 기기들을 대형 배관으로 연결한 형태를 가진다고 합니다. 그럼 <SMART>는 이러한 대형 원전 설계에 비해 어떠한 점이 다른 것인가요. 대형 원자로와 비교하여 구체적으로 어떤 구조로 설계되었나요.
대형원자로는 원자로, 증기발생기 등이 바깥에 분리가 되어있지만 스마트의 경우 압력용기 안에 원자로 및 증기발생기, 배관 등이 압력용기 속에 들어가 있는 일체형입니다. 즉 압력용기에서 바로 스팀이 나오는 구조입니다. 대형발전소의 경우 원자로에서 뜨거운 물이 나오면 증기발생기에서 스팀을 생산하여 이 스팀을 가지고 스팀터빈을 돌려 전기를 만듭니다. 그런데 스마트의 경우 원자로와 증기발생기가 한 용기 안에 있는 일체형 원자로입니다. 다시 말해 루핑(Looping)이라고 할 수 있겠지요.
4. 흔히 대형원전의 노후화 문제로 여러 가지 안전에 대해 불신하는 경향이 있는데요. 한국형 원자로 <SMART>는 노후화측면에서 장애는 없는 건가요.
사실 노후화 문제는 대형이나 소형이나 크게 차이가 없습니다. 단지 대형원자로에서는 냉각재 상실사고를 걱정하는데 비해 구조적으로 소형 원자로에서는 이런 대형 냉각재 상실사고 같은 것은 있을 수 없습니다.
5. 일반적으로 원자력발전소의 안전성에 대한 궁금증이 많이 제시되고 있는데 교수님께서 바라보는 시 각에서 원자력에너지 안전성에 대한 문제점은 어떻게 극복해야 하나요.
저는 늘 이런 이야기를 합니다. 국민들은 원자력 안전에 대해서 안심하셨으면 좋겠다. 원자력이 상대적으로 다른 에너지에 비해 안전하다. 절대적으로 안전하다고는 말할 수 없지만 상대적으로 화력, 수력 등과 비교했을 때 원자력이 오히려 안전하다고 할 수 있습니다. 사람들은 대개 수력이 제일 안전하다고 하는데 사실 수력이 제일 위험합니다. 약 30년전에 평화의 댐을 지어야한다는 주장을 했었는데요. 금강산댐이 무너지면 63빌딩을 제외한 서울 시내가 다 잠긴다는 했었죠. 공학자들이 분석을 하고 난리였습니다. 그 정도로 수력은 무서운 거죠. 그럼에도 불구하고 사실 원자력은 이때까지 발전소의 사고로 사람이 죽은 건 체르노빌 밖에 없습니다. 체르노빌 원전 사고 때도 불을 끄다가 사람이 죽었죠. 사실상은 원자력 발전소 때문에 사람이 죽는다는 있을 수 없는 이야기입니다. 그리고 암을 증가율을 봤을 때 체르노빌 사고 당시 갑상선암 외에는 증가한 게 없었습니다. 결국 상대적으로 일반인들은 원자력 발전소에 대해 안심을 했으면 좋겠다고 생각합니다. 단 원자력 발전소에 종사하는 사람들에게는 더욱 안전에 신경 써야한다고 말합니다. 상대적 안전이 중요한 게 아니라 절대적 안전이 중요하다고 강조하고 싶습니다.
6. 대형 원자력 발전소의 에너지는 다른 에너지원들에 비해 탄소배출량이 적어 클린에너지로써의 장점과 방사성폐기물을 생산하다는 큰 단점을 가지고 있습니다. 그럼 교수님께서 설계하시는 중소형 원자로 스마트 <SMART>는 이러한 면에서 장단점은 무엇인지 궁금합니다.
스마트는 용량이 대형 원전을 1/10정도인 것은 단점일 수도 있고 장점일 수도 있습니다. 단점이라면 전기를 그만큼 덜 생산한다는 것이고 장점이라면 세계적으로 대형이 필요 없는 곳이 있는데 이런 소형이 필요한 곳에서는 또 장점이라 할 수 있겠습니다. 특히 앞으로 스마트 설계를 기반으로 해서 중소형 원자로의 시발점이라 할 수 있습니다. 지금 전 세계적으로 중소형원자로를 많이 설계하는 가운데 이번에 설계 인허가(인증)를 받아내기도 한 만큼 가치 있는 일이라 할 수 있습니다.
7. 최근 원전시장에서도 미니멀리즘 바람이 불고 있습니다. 특히 일본, 미국, 러시아 등 원자력 선진국들은 중소형 원전 개발을 서두르고 있는데요. 그럼 중소형 원전 기술에 대한 국내상황과 국외상황을 구체적으로 비교해 주신다면 어떤 실정인가요?
스마트가 세계최초로 인허가(인증)를 받았습니다. 다른 나라도 제도는 있는데 인증을 못 받았다는 것만큼 설계에 미흡한 부분이 있다는 거죠. 물론 스마트도 더 개선할 점도 있겠지만 스마트가 다른 원자력에 비해 설계가 완성도가 높다는 것입니다. 최근 빌게이츠가 원자력에 관심을 가지고 수많은 원자력 과학자들과 만나고 있습니다. 빌게이츠 생각을 본다면 앞으로 IT산업에서 서버는 엄청난 전기를 사용하게 될 것이다. 통신료는 제로에 육박하고 앞으로 모든 것은 전기 값에 좌우된다는 이야기가 있습니다. 빌게이츠가 모든 산업의 근간이 전기라고 주장합니다. 앞으로 모든 것이 자동화되기에 전기를 싸고 안정적으로 공급하는 게 세계적인 문제라는 생각을 가지고 특히 원자력에 관심을 가지는 것 같습니다. IT분야 창시한 전문가이지만 원자력에 관심을 가진다는 것은 상당히 앞을 내다보는 모습이라 할 수 있습니다. 빌게이츠는 IT 산업에서 은퇴했다가 다시 새롭게 원자력, 전기 분야를 생각하고 있다는 것은 우리 가 한번 생각해 볼 문제인 것 같습니다.
국외상황에서의 시급한 문제는 전기부분입니다. 전기 매우 심각합니다. 전기는 전 세계적으로 부족합니다. 사람들이 모든 것을 전기로 하려고 하기에 가령 선풍기, 부채보다는 에어컨을 사용하려고 하는 것이 보통 사람들의 생각입니다. 심지어 자동차도 전기로 가려고 합니다. 기본적인 생활에서의 냉난방 등을 비롯해 IT산업, 자동차 등등 전기활용분야가 점점 넓어질 것이고, 그뿐 아니라 기존 선진국은 전기가 더 필요하고, 개발도상국 또한 필요 할 뿐 아니라 수요도 더 많습니다. 앞으로 전기부족은 굉장히 심각한 문제입니다. 앞으로 전기부족은 전 세계가 부딪치는 중요한 문제이며 가장 큰 경쟁력이 될 수 있습니다. 우리나라처럼 전기 값이 싼 것은 가장 큰 경쟁력이라 말할 수 있는데요. 일본을 1/3, 중국을 1/2 가격입니다. 원자력이 바로 경쟁력이 될 수 있는거죠. 원자력 에너지 때문에 이처럼 전기 가격이 싼 것입니다. 화석에너지가 거의 없는 우리나라에서 전기가격이 제일 싼 것은 바로 원자력이 큰 기여를 하는 것이죠.
8. 현재 상황에 맞게 중소형 원자로 <SMART>갖는 또 다른 경쟁력은 다양한 활용도가 될 것 같습니다. 일반적으로 핵분열 연쇄반응에서 발생한 열을 전력 생산하는 그 외에도 교수님께서 연구 설계된 내용으로 완성품이 나온다면 어떠한 곳에 활용되어질까요?
중동지방의 경우 물이 부족하기 때문에 물을 공급하는 측면에서는 스마트가 굉장히 유리하구요. 원자력은 물론 크면 비용이 적게 들긴 하지만 멀리 떨어져 있어야 한다는 면에서 소규모 섬, 오지경우에는 소규모 스마트가 더욱 활용될 수 있습니다. 또한 원자력을 잘 활용하면 선박에도 이용할 수도 있는데요. 물론 설계를 수정해야할 부분이 있지만 미국의 항공모함이나 잠수함 경우 한번 원료를 공급하면 상당히 오랜 기간 사용할 수도 있기 때문에 많은 장점들로 이미 소형원자로를 사용하고 있습니다. 대형선박에도 마찬가지로 소형원자로는 큰 가치가 있을 것입니다.
9. 원전에 대해 이야기한다면 후쿠시마 원전사고가 생각이 나는데요. 지난해 후쿠시마 원전사고 조사위원회 국제자문위원으로 임명되어 후쿠시마 사고 현장을 방문 조사활동을 하신 것으로 알고 있습니다. 일본 원전사고는 제대로 대처하지 못해 사태를 키웠다고들 합니다. 현재 대처할 수 있는 안전 방법에는 어떤 것이 논의되고 있나요.
후쿠시마 사고에서 가장 신경 썼어야 했던 부분이 정전 상황을 어떻게 대비했어야 하는가. 즉 원전에서 모든 교류전력이 다 나갔을 때입니다. 앞으로 모든 원전이 전기가 나가더라도 물을 공급할 수 있는 능력에 대해 더욱 신경을 써야할 것입니다. 이런 부분에서 피동안전계통이라 연구를 하고 있는데요. 정전으로 펌프를 사용할 수 없을 때 대형물탱크에 중력으로 물을 공급하는 자연 순환 등을 대책으로 연구 설계하고 있습니다.
10. 앞으로 <중소형 원자로> 설계를 통해 계획하고 있는 연구 진행 방향을 설명 부탁드립니다.
저는 중소형뿐만 아니라 대형원전에도 관심이 있고 어떻게든 안정성을 증가시키는 부분에 가장 관심을 가지고 있습니다. 후쿠시마 원전사고처럼 전기를 다 잃었을 때 펌프를 이용하지 않고 냉각수를 중력에 의해 원자로에 공급하는 기술을 연구하는 중입니다.
11. 원자력 에너지에 대해 연구를 하기 위해서는 선행되어야 하는 공부는 어떤 것이 필요한가요?
원자력 분야가 물리, 화학, 자연과학, 기계. 전기공학, 사회학, 국제정치학 등 다방면으로 박식해야합니다. 즉 전문분야에 들어와서 열심히 하시면 됩니다. 미래는 종합적인 지식을 익혀야 하기 때문에 원자력 분야는 미래에 꼭 필요한 사람이 될 수 있는 학문입니다.
12. 마지막으로 METRIC회원들과 기계공학을 전공하는 학생들에게 한마디 부탁드립니다.
앞으로 에너지문제와 전력문제는 심각합니다. 에너지와 전력이 많이 필요합니다. 그래서 원자력이 매우 중요한데 많이 이해해주시고, 좋은 분들이 원자력부문에 많이 종사해주시길 부탁드립니다.* 인터뷰 진행: 정민경 리포터
* 촬영 및 편집 : 박수진 (event1412@nate.com)
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