우리나라가 1978년 처음으로 원자력발전소 가동을 시작한 이래 30년 만에 기술 완전 자립을 이뤘다.

두산중공업(사장 박지원)은 22일, 경기도 용인 수지 두산기술원에서 안철식 지식경제부 에너지자원 실장 등 정부관계자를 비롯해 이남두 두산중공업 부회장, 김종신 한국수력원자력 사장, 강창순 서울대학교 원자핵공학과 교수, 국일현 한국원자력연구원 선임본부장 등 산학연을 망라한 원자력 업계 관계자 100여명이 참석한 가운데 ‘원자력발전소 계측제어기술 시스템(MMIS)’ 시연회를 개최했다.

이날 시연회를 가진 MMIS(Man Machine Interface System, 원전계측제어시스템) 기술은 원자력발전소의 상태감시 및 제어, 보호 등을 담당하는 원전의 두뇌이자 신경조직에 해당하는 기술이다.

이 기술은 미국, 프랑스, 캐나다 등 원전 선진국들만이 보유하고 있는 원전 핵심 기술로 우리나라가 원전 기술 완전 자립을 위한 마지막 해결 과제였다.

우리나라는 이번 기술개발로 원전 1호기당 1,000억원 가량의 수입대체효과를 거두게 됐으며 원전에 대한 토탈 솔루션(Total Solution)을 제공할 수 있어 원자력발전소를 통째로 수출할 수 있게 됐다.

지난 30년간 지어진 국내 20기의 원전에는 모두 외국 회사의 기술이 적용됐으며 해외 수출 시에도 원자로 등 핵심 기기를 공급하면서도 계측제어기술은 외국 회사에 의존해야 했다.

두산중공업 김태우 부사장(원자력BG장)은 “원전 계측제어 기술은 원전 기술 자립의 마지막 장애요인이었으나 국내 연구진의 끊임없는 노력으로 기술개발에 성공함으로써 우리 기술로 해외에 진출할 수 있는 기반을 구축하게 됐다”면서 “앞으로 국내 원전에 우리 기술을 적용해 신뢰성을 확보한 후 해외에 우리 원전을 수출할 것”이라고 말했다.

이번에 개발된 계측제어기술은 우리 기술로 개발한 차세대 신형 경수로인 APR1400(Advanced Power Reactor 1400)과 연계하여 오는 10월까지 검증과정을 거치게 되며 현재 건설준비단계인 신울진 원전 1,2호기에 적용 여부가 결정된다.

한편, 지난 2001년부터 국책과제로 추진돼 온 이번 원전 계측제어기술 개발은 7년 동안 두산중공업을 비롯해 한국수력원자력, 전력연구원, 한전원자력연료 등 원자력 업계를 망라한 연구인력 250여명이 참여했으며 연구개발에 약 800억원이 소요됐다.

MMIS는 어떤 기술? – 원자력발전소의 신경조직

22일 기술개발 시연회를 가진 MMIS(Man Machine Interface System, 원전계측제어시스템)는 원자력발전소의 상태감시 및 제어, 그리고 보호 등을 담당하는 원전 제어시스템이다. 사람으로 치면 두뇌이자 신경조직에 해당된다.

“Man Machine Interface”라는 표현이 들어가는 이유는 이 시스템이 인간공학(Human Engineering)과 결합됐기 때문이다.

원자력발전소의 경우 안전이 생명이기 때문에 사람의 실수에 의한 조작 시 가동을 정지시키거나 알아서 위험을 방지한다. 따라서 이 시스템은 안전이 필수적으로 요구되는 항공, 우주, 방산, 철도, 화공플랜트 등에 광범위하게 적용되는 기술이다.

이 원전 계측제어시스템은 부가가치가 높은 기술이어서, 원전 선진국들도 기술이전을 하지 않을 뿐만 아니라 관련 기술 보호에 각별히 신경 쓰고 있다.

또한 원전 설계, 제작, 건설 및 운영 등에 오랜 노하우가 축적되어야만 독자 개발이 가능하기 때문에 상당한 시간과 비용이 소요된다.

이런 이유로 우리나라도 지난 2001년부터 정부 국책과제로 원전제어 시스템 개발에 돌입했으며, 두산중공업을 비롯해 한국수력원자력, 전력연구원, 한전원자력연료 등 원자력업계가 모든 역량을 쏟아부은 결과 7년만에 결실을 맺게 된 것이다.

전문가들은 원자력 발전소에서 가장 중요한 3가지 기술로 원자로를 포함한 주요 기자재 관련 기술과 원자로냉각재펌프, 그리고 이 MMIS 기술을 꼽는다.

이 3가지를 갖추어야 원전을 해외로 수출할 수 있다. 원자로는 핵분열이 일어나는 곳으로, 원자력발전소의 심장과 같은 역할을 한다. 우리나라는 한국형표준원전인 OPR1000에 이어 제3세대 신형경수로인 APR1400를 독자 개발했다.

우리나라의 원전 기자재 제작기술은 세계 최고 수준으로 미국의 웨스팅하우스가 자신들의 신형 원자로인 AP1000의 제작을 두산중공업에 맡길 정도이다.

냉각재펌프는 원자로가 계속 가동될 수 있도록 냉각수를 유동시키는 역할을 하며 냉각재펌프의 성능에 따라 원자로 계통의 성능이 좌우됨으로 해외 선진업체에서도 보호기술로 분류하고 있는데 현재는 우리나라도 축소모델 펌프를 개발해 성능시험을 완료하고 오는 11월경 신규 원전 적용성 검토를 앞두고 있다.

언제쯤 원전 수출 가능할까? – 빠르면 2015년경 첫 수출 가능

1978년 4월 29일 우리나라의 첫번째 원자력 발전소인 고리1호기가 상업운전을 시작한 이래 우리나라에는 현재 고리·울진·월성·영광에 원전 20기(1771만㎾)가 가동되고 있다.

우리나라는 미국(104기 1억606만㎾), 프랑스(59기 6602만㎾), 일본(55기 4958만㎾), 러시아(27기 2319만㎾), 독일(17기 2137만㎾)에 이어 세계 6위에 해당하는 규모다.

현재 짓고 있는 신고리원전 1∼4호기와 신월성 1∼2호기, 건설 준비 단계인 신울진 1∼2호기가 가동되는 2016년에는 독일도 제칠 전망이다. 전체 전력 가운데 원전이 차지하는 비율도 적지 않다. 1978년(7.4%)에 비해 거의 5배 정도인 35.4%를 책임지고 있다.

이 같은 원자력산업의 발전에 힘입어 우리나라는 지난 1990년대부터 두산중공업이 원자로, 증기발생기 등 주기기를 미국, 중국 등에 수출하거나 한수원이 캐나다에 운전, 정비 분야 기술을 수출하는 등 원전 수출국으로 발돋움했다.

그러나 아직까지 우리나라가 독자적으로 개발, 운영하는 원자로를 수출한 경우는 없었다. 원자력은 국가전략산업이기 때문에 진입장벽이 높기도 하지만, 원천기술이 없는 경우 입찰 자체가 어렵기 때문이다.

이번 MMIS 기술개발로 이제 우리나라는 원자력 설계, 제작, 건설, 시운전, 운영 등 원자력사업에 필요한 모든 솔루션을 보유하게 됨으로써, 원자력 수출을 위한 기반을 완전히 갖추게 됐다.

우리 기술로 개발한 제3세대 신형경수로인 APR1400은 2013년 9월과 2014년 9월에 각각 준공예정인 신고리 3,4호기에 적용되며, MMIS와 원자로냉각재펌프 기술은 검증과정을 통해 신뢰성이 검증되면 신울진 1,2호기에 각각 적용될 예정이다.

따라서 빠르면 100% 우리나라의 독자 기술이 적용된 원전이 가동에 성공하는 2015년을 전후하여, 원전 건설을 추진중인 주요 국가에 원전 수출이 가능할 것으로 전망된다.

세계원자력기구인 IAEA에 따르면 전 세계적으로 원전 건설을 계획하고 있는 국가는 26개국, 그 규모는 대략 230기 정도로 예상되고 있다.

수입대체효과는? – 1호기당 1,000억원 규모

이번 MMIS 기술개발에 따른 수입대체효과는 신규 원전의 경우 1호기당 1,000억원, 기존 원전의 경우 1호기당 500억원 규모로 분석되고 있다.

원전 1기당 총 건설비를 통상적으로 2조원이라 할 때 전체 건설비에서 차지하는 비중은 크지 않지만 모든 기초기술과 응용기술을 국산화함으로써 중소기업을 육성하고 연관 산업에도 긍정적인 영향을 미치는 등 국내 산업기반을 강화할 것으로 보인다.

특히, 그동안 외국 회사에 의존하다보니 MMIS 계통에 사소한 문제가 발생하더라도 문제의 원인을 규명하거나 신속히 대처하는 데 적지 않은 어려움을 겪어야 했지만, 국산화를 통해 이런 문제점을 완벽하게 해결하게 됐다는 점에서 외화절감 이상의 유무형의 이익을 얻게 됐다.

이에 따라 앞으로 국내 원전의 안전성과 효율성은 더욱 높아질 것으로 기대되며, 궁극적으로는 우리나라 원자력산업의 경쟁력 강화로 귀결될 것으로 보인다.

한편, 일부 국가를 제외하고는 신규 원전 건설이 중단된 상태에서도 지속적으로 원전을 건설해온 우리나라의 특성상, 향후 아날로그 기반의 가동 중인 원전의 MMIS를 디지털로 업그레이드 하는 과정에서 상당한 경쟁력을 발휘할 것으로 기대되고 있다.

우리나라는 이미 울진 원전 5,6호기 때부터 디지털화를 시작해 상당한 노하우를 축적해온데다, 이번에 개발된 MMIS는 100% 디지털이기 때문이다.