신한울 원전 “국내 전력 10% 책임…K-원전 수출 확대”

신한울 1·2호기, 철근 10만t에 외벽두께 122cm
신한울 3·4호기, 12.3조 투입·축구장 197개 크기…2033년 10월 준공

경상북도 울진에서 현재 가동 중인 신한울 1·2호기의 국내 발전량 비중은 각각 1.5%, 총 3%를 차지한다. 2024년 기준 신한울 1호기가 연간 생산한 8800GWh(기가와트아워) 전력은 서울 전체 전력 소요량의 18%에 해당한다.

오는 2033년 10월 준공을 목표로 짓고 있는 신한울 3·4호기 발전량은 각 3.4%, 총 6.8%로 예상된다. 신한울 3·4호기 가동 시에는 연간 2만358GWh 생산이 가능해 서울 전력 소요량의 40%, 총 484만 가구에 안정적 전력 수급이 가능할 전망이다.

울진의 신한울 원전 4기가 국내 전체 전력의 10% 가량을 책임지고 있는 셈이다. 최근 인공지능(AI), 데이터센터 산업 육성으로 예상되는 전력 수요 급증에 대비해 신한울 1~4호기가 주목받는 이유다.

중동전쟁 이후 국제 에너지 가격 폭등, 공급망 수급 불안에 따라 전력시장의 불확실성도 커지고 있는 상황이다. 안정적이면서도 비용 경쟁력을 갖춘 원전이 중돌발 에너지 리스크를 줄임과 동시에 에너지 안보, 한국형 'K-원전' 수출 확대에도 기여하는 국가 에너지원으로 꼽히고 있다.

신한울 원전은 독보적 국내 기술로 지어진 1400MW(메가와트)급 신형경수로(APR1400)다. 운영 기간은 60년으로 기존 원전(40년)보다 수명이 20년 늘어났다. 지진에 대비, 내진 성능도 기존 0.2g(규모 6.5)에서 0.3g(규모 7) 수준으로 대폭 강화됐다.

특히, 제3세대 신형원자로로 꼽히는 신한울 1·2호기는 아랍에미리트(UAE) 수출 노형(원자로 또는 용광로의 형태)과 같다. UAE 바라카 원전, 이집트 수주 계약 체결 등 세계 6번째 원전 수출국이 된 우리나라가 추가로 해외 원전 수출을 추진 중인 모델이다.

APR1400 국산 원전 건설·운영 경험을 통해 오는 2030년까지 원전 10기 수출이란 목표 달성에도 청신호가 켜졌다는 평가가 나온다.

지난 14일 본지는 한국수력원자력(한수원)이 운영·관리 중인 울진의 신한울 원전을 찾았다.

'가급' 국가 보안시설인 원전은 출입 절차부터 까다로웠다. 사전에 출입 허가를 받았지만, 삼엄한 경계 속에 여러 번의 신분 확인을 거쳐 내부에 들어갈 수 있었다. 휴대폰, 노트북 등 전자기기도 차량에 두고 나와야 했다.

신한울 1·2호기는 지난 2010년 착공에 들어가 2024년 4월부터 운영에 들어갔다. 원자로 건물높이만 76.66m, 아파트 27층 높이로 시선을 압도했다.

김종인 한수원 차장은 “돔 구조로 굵은 철근을 동그랗게 빙 둘러 묶어 강한 압력을 형성시킨 뒤 콘크리트를 타설했다"며 “내부 기압을 외부보다 낮게 유지해, 방사성 물질이 밖으로 새 나가지 못하고 외부 공기가 안으로만 빨려 들어가게 설계했다"고 설명했다.

신한울 1·2호기에 투입된 철근은 10만3000t, 63빌딩에 쓰인 양의 13배 많다. 신한울 원전의 외벽 두께는 122cm, 주증기 배관 등은 195cm에 달했다. 20~30cm 아파트 외벽과 비교해도 4~5배 이상 두껍다.

실제로 미국에서 원전 외벽과 같은 조건의 실험으로 27t의 팬텀기를 시속 800km 속도로 충돌한 결과, 비행기는 형체를 알아볼 수 없을 정도로 파괴됐지만 콘크리트 외벽은 5cm 정도 손상에 그쳤다.

발전소 내벽을 덮은 상아색의 특수 방호도장은 물과 불, 방사선으로부터 구조물을 보호하는 구조로 돼 있었다.

화재에 대비한 붉은색의 방화설비 배관들도 눈길을 끌었다. 비상 발전기 등 핵심 설비는 지상에 위치하고, 방수문까지 버티고 있어 침수 우려도 없다는 게 한수원 설명이다.

김 차장은 “일본 후쿠시마 원전의 경우 쓰나미로 지하에 있던 비상 발전기가 침수됐다"며 “당시 핵연료 냉각에 실패해 수소가 폭발했던 사고와는 전혀 다른 구조"라고 강조했다.

신한울 원전을 총괄 통제·관리하며 비행기 조종석 역할을 하는 주제어실은 '원전의 두뇌'라 불린다.

총 6개조가 3교대로 근무하는 구조다. 주제어실 근무자들은 햇빛 한 줄기 들지 않는 공간에서 실시간 발전소 상태를 모니터링하고 있었다. 자리를 비울 수 없어 식사도 배달시켜 먹는다고 했다.

주제어실 제어 설비는 발전소의 안전을 위해 삼중으로 설계돼 있다.

전체 제어 설비는 디지털이지만, 아날로그 보드판도 정착돼 있다. 디지털 제어반이 고장났을 때 백업할 수 있는 설비다. '원전정지 제어실'은 근로자들의 상주가 불가능한 상황에 대비해 발전소를 안전한 상태로 정지하고 유지하기 위한 공간이다. 일반인들 눈에 띄지 않는 은밀한 곳에 위치해 있다.

황민호 신한울 운영실장은 “근무시간 내내 긴장의 연속으로 퇴근 후에도 회사에서 전화 오면 가슴이 철렁 내려앉는다"며 “국가 에너지 공급이라는 임무의 무게로 받아들인다"고 말했다.

터빈룸은 전기가 생산되는, 발전소의 최종 단계다.

물이 핵연료 사이를 지나 데워지고, 데워진 물이 증기발생기에서 열교환한 뒤 증기가 돼 들어오는 구조다. 내부는 한겨울에도 40℃를 웃돈다. 터빈룸으로 들어온 고압, 고온의 증기는 고압터빈, 저압터빈의 날개를 분당 약 1800회 돌린다. 이어 터빈에 연결된 발전기에서 전기가 생산된다.

푸른색 물이 반짝이는 수조에는 사용후핵연료가 보관돼 있다. 물이 방사선을 막는 가장 훌륭한 차폐체 역할을 해 수조에 보관하는 것이다.

원전은 18개월에 한 번씩 계획예방정비를 한다. 이때 사용한 연료의 1/3을 사용후핵연료저장조로 옮기고 신 연료로 교체한다.

신한울 3·4호기 건설 현장에서는 덤프트럭이 쉴 새 없이 토사를 실어 나르고, 거대 크레인이 구조물을 들어올리고 있었다. 공사장 면적은 140만 제곱미터. 월드컵 경기장 197개를 합친 규모다.

신한울 3호기는 원자로 격납건물 철판을 설치하는 공정이 진행 중이다. 4호기는 최초 콘크리트 타설을 앞두고 원자로 건물 기초 지반을 다지고 있다. 바다 쪽으로는 해안선을 건드리지 않고 해저 터널을 뚫는 공사가 한창이었다. 냉각 효율을 극대화하기 위해 바다 깊은 곳에서 차가운 물을 끌어오고, 데워진 물은 다시 심해로 돌려 보내는 구조다.

지난 2023년 6월 공사에 착수한 신한울 3·4호기의 종합 공정률은 올해 4월 말 기준 29.8%다. 오는 2033년 10월 준공이 목표다. 총사업비 12조3000억원이 투입된 거대 국가 프로젝트다.

문재인 정부 들어 '탈원전' 정책에 따라 사업이 중단되는 등 우여곡절을 겪기도 했다.

신한울 3·4호기 건설사업은 지난 2016년 1월 한수원이 건설 허가를 신청하면서 본격 시작됐다. 하지만, 2017년 10월 에너지전환 로드맵이 국무회의를 통과하면서 사업이 중단됐다.

이후, 2022년 7월 윤석열 정부 들어 새정부 에너지정책에 따라 사업이 재개됐다. 제10차 전력수급기본계획에 반영되면서 건설 사업은 속도감 있게 진행 중이다. 신한울 1·2호기에 3·4호기가 추가로 건설되면 울진은 한울 원전 6기 포함, 대형 원전 10기가 밀집한 최대 원전단지가 된다.

한수원에 따르면, 국내 원전은 총 26기, 이 가운데 15기가 가동 중이고, 10기는 정비가 진행되고 있다.

에너지원별 발전 비중은 2024년 기준, 원전이 31.7%, 석탄과 액화천연가스(LNG)가 각각 28.07%를 차지한다. 원전 10기가 멈춰 서면서 원전 이용률은 현재 60%대에 머물러 있다. 정부는 원전 이용률을 향후 80%까지 끌어올릴 계획이다.

아울러, 정부와 한수원은 원전 수출 확대에 박차를 가하고 있다. UAE 바라카 원전, 체코 두코바니 원전 수주에 이어 베트남 등에도 신규 원전 수출을 진행 중이다.

신한울 공사 현장에 붙어 있는 '최고의 안전! 신뢰의 K-원전'이란 문구가 눈에 들어왔다.

황희진 한수원 공사관리부장은 “우리가 짓는 것은 단순한 발전소가 아니다"며 “세계가 우러러보는 가장 안전한 원전, 'K-원전'이라는 책임감으로 대한민국의 국격을 높이겠다"고 말했다.

원승일 기자 won@ekn.kr