지식경제부 산하 정부출연연구기관인 한국전기연구원(원장 박동욱 www.keri.re.kr) 권순만 박사팀은 최근 4년간의 연구개발 끝에 ‘APR1400’형 원전용 원자로 출력제어시스템(그림 참조) 개발에 성공했다고 밝혔다.
APR1400은 국내 기술로 개발한 1,400MW급 원전으로서 신고리 원전 3,4호기를 시작으로 신울진 원전 1,2호기 등 앞으로 국내에 신규 건설되는 원전에 적용할 신형경수로 모델이다.
두산중공업(주)과 협동연구를 통해 한국전기연구원이 이번에 개발한 원자로 출력제어시스템은 원자로 내의 핵반응도를 제어하는 원전의 가장 핵심적인 제어시스템의 하나이다. 이 시스템은 기능적으로는 현재 가동 중인 한국표준형원전 ‘OPR1000’의 제어봉제어계통(CEDMCS), 원자로조절계통(RRS), 출력감발계통(RPCS)을 포함하며 제어함 2면, 전력함 13면 및 보조함 2세트로 구성된다.
제어함 및 보조함에는 지난 4월말에 종료된 지식경제부 원전계측제어시스템(KNICS)개발사업을 통해 개발된 분산제어시스템(DCS)인 (주)우리기술의 OPERASYSTEMTM을 적용했으며, 전력함에는 고속연산 능력이 뛰어난 디지털 시그널 프로세서(Digital Signal Processor)를 적용해 다양한 감시진단 기능을 부가했다.
이 개발품은 특히 운전편의성, 유지보수성 및 신뢰성 향상을 주안점으로 하여 설계됐다. 세계 최초로 다중화 기법을 적용, 제어기를 완전 이중화함으로써 단일 고장시의 제어봉 낙하로 인해 원자로가 불시에 정지되는 것을 최소화했다. 또한 운영자가 제어함에 설치된 산업용 PC 기반의 유지보수패널(Maintenance & Test Panel)을 통해 내부의 다양한 운전 및 고장 정보를 취득하고 여러 가지 제어기 변수를 설정할 수 있도록 설계되었다.
연구진은 운전의 편리성을 고려한 MMI, 유지 보수의 편의성을 고려한 구조설계 등 한층 진일보된 기술을 적용함은 물론, 감시 진단 정보표시 및 데이터 로깅 기능도 대폭 향상시켰다. 아울러 일반 산업에서 널리 사용되어 검증된 최신 소자를 활용함으로써 주요 부품의 노후화 및 단종 등에 대비할 수 있도록 했고 시스템 내부의 연계는 이중화 통신망을 이용하여 배선을 최소화하는 한편, 긴급신호들은 실배선을 이용하여 신뢰성을 높였다. 그 밖에 그동안 국내 가동 원전의 불시정지의 주요 원인이 되었던 제어봉제어시스템의 여러 가지 기술적인 문제점들을 보완했다.
한국전기연구원은 현재 제어함 2면과 전력함 1면, 보조함 1세트로 구성된 시제품을 제작하여 통합시험을 마치고 실제 적용을 위한 공인기관의 기기검증 시험을 완료한 상태다. 현재 장시간 신뢰성 확인을 위한 100일간의 장시간 시험을 준비 중이다.
권순만 박사는 “이 시험이 완료되면 독자기술로서 국내의 모든 OPR1000 및 APR1400형 원전의 제어봉제어시스템 및 원자로 출력시스템에 설비 공급이 가능할 것으로 예상되며 국내 원전 기술력 향상의 중요한 계기가 될 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 시스템이 향후 국내 원전에 공급될 경우, 신규 원전에는 호기당 80억원 이상, 기존 가동원전에는 총 400억원 이상의 직접적인 수입대체 효과가 기대되며, 아울러 원전의 가용율 향상과 유지보수비 절감을 통한 간접적 경제 효과도 아주 클 것으로 기대된다.
한편, 지난해 8월 정부는 산업기술보호위원회를 통해 국산기술의 해외유출을 막기 위해 ‘신형 경수로 원자로 출력 제어시스템 기술’을 포함, 전기·전자(4개), 자동차(8개), 철강(6개), 조선(7개), 원자력(4개), 정보통신(6개), 우주(5개) 등 분야 총 40개 기술을 국가핵심기술로 지정한 바 있다.
ㆍOPR1000 : OPR은 ‘Optimized Power Reactor’를 뜻한다. OPR1000은 우리나라가 독자적으로 개발한 ´한국표준형원전’의 해외수출을 위한 세계 시장용 브랜드이다.
ㆍAPR1400 : APR은 ‘Advanced Power Reactor’를 뜻하며, 국가선도 기술개발사업의 일환으로 국내 산학연 공동으로 지난 1992년부터 2002년까지 자체 개발한 140만㎾급 대용량 신형원전을 말한다. 2007년부터 7년간 약 5조7천330억원의 사업비가 투입되어 건설되는 신고리 3,4호기에 적용되는 노형이 바로 APR1400이다.
ㆍMMI(Man-Machine-Interface) : 사람과 기계의 대화를 도와주는 장치 또는 기능을 두고 MMI라고 하는데 기계를 조작하고, 그 상태를 파악 하도록 보여주거나 기록하고, 경고하는 등의 기능을 갖는 컴퓨터 및 프로그램과 주변장치를 통틀어 MMI라 말한다.
