바다 위에 떠다니는 원자력발전소

안녕하세요 @chosungyun입니다.
얼마 전에 흥미로운 기사를 읽어 여러분들과 공유하고 싶어서 포스팅을 올립니다.

기사링크 : http://www.ekn.kr/news/article.html?no=359686

기사는 바다 위 ‘떠다니는 원자력 발전소’ 러시아서 첫 출항이라는 제목으로 시작합니다.
러시아 원전 국영기업 로사톰이 세계 최초로 떠다니는 원자력 발전소를 설계 및 건조하였고 향후 앞으로의 계획에 관한 내용입니다.

이 기사를 읽고 당연히 가장 먼저 떠오르는 문제는 안전문제입니다.
바다에서 만약 좌초된다면 여기서 발생하는 방사성폐기물은 그대로 바다로 흘러나가고 해양의 생태계는 위협을 받겠죠.

물론, 바다에서의 핵발전소는 처음이겠지만 원자력시설이 최초인 것은 아닙니다. 항공모함 추진용으로 사용되기도 하며 문재인정부 초기에 잠깐 화제가 되었던 핵 추진 잠수함도 원자력을 동력으로 사용하기 때문이죠.

그래도 발전이라면 어떻게 설계되었는지 왜 만들어졌는지 어떤 안전장치를 고려했는지가 궁금합니다.
그래서 아카데믹 로모노소프라는 최초의 떠다니는 원자력 발전소를 검색해서 관련 논문을 조금 찾아봤습니다.

지금부터 논문에 따라 조금 정리해보겠습니다.

바다에 떠다니는 발전소는 Ocean Nuclear Power Plants라고 부릅니다.
해양원자력발전소라고 읽으면 될까요?

이 해양원자력발전소에 대해 처음에는 안전에 대한 걱정 때문에 읽기 시작했지만, 신기하게도 이 발전소가 계획된 것은 후쿠시마사고와 같은 사고로부터 안전성을 강화하기 위한 아이디어에서 시작했습니다.
당연히, 사람들이 사는 땅으로부터 멀어져 바다에서 원자력발전을 하니 이렇게 생각하면 사고 발생 시 인명피해는 줄어들 수 있다는 생각은 듭니다. 또한 토지사용도 줄어드는 장점도 있습니다.
다만, 사고의 발생확률이 올라갈 가능성이 있다고 보여지니 안전에 대한 대비책이 어떻게 되어 있는가가 매우 중요합니다.

어쨌든, 러시아가 개발한 이 아카데믹 로모노소프는 러시아 입장에서는 매우 필요한 방식의 발전이라고 보여집니다.

위 이유와 달리 러시아를 보면 광활한 시베리아벌판을 기준으로 서쪽인 유럽과 가까운 쪽은 발전되어 있지만 북쪽과 극동 쪽은 적은 인구밀도와 낙후된 지역들이 많습니다.
이런 지역에 움직이는 발전소가 존재한다면 활용도가 올라가게 됩니다. 멀리서 송전선을 끌고 올필요가 없어지기 때문이죠.
그리고 가까이에서 전기를 만들어 냄과 동시에 열과 먹을 물인 담수를 만들어 내는 발전소가 있다면 아주 좋습니다.

이런 역할을 담당하는 발전소로 제작이 되었고 여기에 사용된 원자로는 KLT-40S라는 원자로입니다.
이 KLT-40S를 보면 하나의 원자로당 4개의 스팀 제너레이터가 달린 구조입니다.
즉, 하나의 원자로당 4개의 순환구조를 가집니다.
그리고 구조를 보면 알겠지만 PWR 원자로를 사용한 것을 알 수 있습니다.
Steam generator로 고립된 경수가 순환하고 있기 때문이죠.
이 PWR 방식은 현재 우리나라에서 사용하고 있는 방식이고 후쿠시마의 BWR, 체르노빌의 RBMK방식과는 다르며 안전성이 훨씬 높은 원자로라고 많이 말씀드렸었습니다.

PWR방식을 채택한 KLT-40s의 세부적인 스펙을 살펴보면 전기용량이 35MW이고 열용량이 150MW입니다.
러시아의 발전소 아카데믹 로모노소프는 이 KLT-40s를 두개 사용하여 총 전기용량 70MW, 열용량 300MW의 출력을 가집니다.
그리고 특이하게도 해수 담수화 설비를 사용해 240,000m³/day의 담수를 생산한다고 합니다.
이정도의 출력은 그렇게 큰 출력은 아닙니다. 제가 주로 포스팅하고 있는 원자력 발전소인 OPR-1000의 경우 1000MW가 넘는 출력을 내기 때문에 지상의 발전소보다는 몇십 배나 작은 출력을 가지는 발전소라고 생각됩니다.
아카데믹 로모노소프는 KLT-40S두개를 장착하는 배로 길이 144m 폭 30m의 크기의 배에 제작이 되었고 70명의 승무원이 탑승하는 규모라고 합니다.
또한, 당연히 안전에 대한 걱정이 있는 만큼 설계적인 부분에 대해서 IAEA가 규정한 국제적 기준을 적용했다고 합니다.
그리고 후쿠시마와 같은 정전사고 발생 시에 원자로의 열을 낮추기 위한 비상 노심냉각 시스템도 갖추었다고 합니다.

여기서 안전을 위해 신경 쓴 설계를 조금 더 살펴보면 우선 Floating unit을 구역화해서 일정 부분이 침수되더라도 각 구역을 밀폐시켜 모든 부분이 침수되지 않도록 설계되었다고 합니다.
또한 다른 배와 충돌 같은 상황에 대비하기 위해 원자로를 중앙에 배치하고 위쪽으로 여러 갑판을 두어 보호한다고 합니다.
그리고 태풍과 같은 자연재해에 대비하기 위해서 80m/s 이상의 강한 폭풍우의 환경도 견디도록 설계되었다고 합니다.
참고로 태풍은 중심부 최대속도 17.2m/s 이상의 강한 폭풍우를 동반한 기상 현상을 말한다고 합니다.
그리고 가장 걱정이 되는 쓰나미 같은 파도에 대해서는 파도를 상쇄시켜줄 wave breaker를 사용하거나 섬 뒤에 배치하는 방식을 사용한다고 합니다.

여기까지가 러시아의 최초 떠다니는 원자력 발전소 아카데믹 로모노소프에 대한 설명입니다.

그런데 찾다 보니 최초로 제작한 것은 러시아지만 러시아만 개발하고 있던 것은 아닌 것 같습니다.
이런 바다에서 원자력발전소를 만드는 방식에 대한 연구는 러시아뿐만 아니라 프랑스, 미국 그리고 우리나라도 연구하고 있습니다.

그래서 우리나라가 연구하고 있는 방식에 대해서 조금 찾아봤습니다.
우리나라가 개발하고 있는 방식은 GBS타입이라고 해서 The Gravity Based Structure라고 해서 현재 KAIST에서 연구 중인 것 같습니다.

제작방식은 제가 생소하여 잘 이해하지 못하였지만 그래도 간략히 설명해보겠습니다.
러시아의 제작과는 다르게 한국의 GBS는 육지에서 모듈형으로 NPP(nucler power plant)를 제작하여 제작하려는 곳까지 예인하여 바다에서 조립 및 제작하는 것으로 보입니다.
그런데 가장 큰 차이는 러시아의 ONPP(ocean)와 달리 우리나라의 방식은 배의 형식이 아닌 해저에 건설한다는 점입니다.
우선, 적합한 해저를 선정하고 동시에 GBS type ONPP를 dry dock에서 제작합니다.
그리고 해저로 선정한 곳으로 ONPP를 예인해서 갑니다.
그런 다음에 평형수 시스템을 사용해 바닷물을 채워서 해저로 가라앉힙니다.

상상도는 위 그림과 같은 모습일 겁니다.
만약 이런 방식이 채택된다면 안전에 대한 논란이 있을 것이고 얼마나 안전성이 있는지 면밀히 검토하는 과정이 필요하지 않을까 생각됩니다.
오늘은 여기서 포스팅을 마칩니다. 감사합니다!!

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“해당 포스팅에 사용한 이미지의 출처는 구글이미지입니다”