세계 정상에게 한수원의 미래 에너지 전략 소개

SSNC 홍보관은 탄소 배출이 없는 ‘SMR 스마트 넷제로 시티(SMR Smart Net zero City·SSNC)’의 청사진을 보여준다. SNC는 탄소배출량 ‘0(Zero)’의 무탄소 에너지 인프라를 갖추고 인공지능(AI)이 전력 관리를 맡은 지능형 도시다. 한수원은 여기에서 한발 더 나아가 한수원이 연구·개발하고 있는 소형모듈원자로(SMR)를 섞어 SSNC를 소개한다. 한수원의 새 홍보관의 이름은 ‘SSNC 홍보관’. SNC 앞에 SMR의 ‘S’를 덧붙여 만든 단어다. 한수원 측은 “SSNC는 한수원의 미래 에너지 전략, 친환경 스마트시티 구현, 그리고 2025년 APEC 개최지로서 경주의 글로벌 위상을 강조한다”고 설명했다. ​ 

SSNC 홍보관은 단순히 SMR에 대한 내용만 있는 것은 아니다. 홍보관은 △제로 스퀘어 △에너지 루프 △에너지 그라운드 △에너지 하모니 △에너지 파노라마 △에너지 비욘드 등 6개의 전시 공간으로 구성돼 있다. 홍보관으로 들어가 복도를 따라 내부를 한 바퀴 돌면 6개 공간을 전부 관람할 수 있는 구조다. 

홍보관 입구이자 로비인 ‘제로 스퀘어’는 미래탄소중립도시 SSNC를 형상화한 디오라마 조형물로 구성된다. 동시에 내부 화면을 통해 한수원과 경주가 시행했던 문화예술 행사 및 한수원 홍보 영상이 재생된다. 본격적인 전시는 ‘에너지 루프’ 공간부터 시작된다. 에너지 루프는 한국수력원자력이 다루는 에너지를 설명한다. 원자력발전 외에도 수력·양수·태양광 발전 등 다양한 전력 생산 방식도 함께 다룬다. 

다음 전시 공간인 ‘에너지 그라운드’는 최신 한국형 원자력발전소인 APR(Advanced Power Reactor) 1400을 소개하는 공간이다. APR 1400의 최대 강점은 안전성이다. 2세대 국산 원자력발전소인 OPR(Optimized Power Reactor) 1000에 비해 내진 성능과 사고 대응 능력이 대폭 강화됐다. APR 1400의 안전성은 세계 무대에서도 인정받았다. APR 1400은 2009년 UAE(아랍에미리트)에 수출한 노형이며, 2019년 8월 26일 APR 1400은 미국 원자력규제위원회(Nuclear Regulatory Commission·NRC)의 설계 인증을 받았다. 일본과 프랑스의 원자력발전업계는 이루지 못한 쾌거다. 전시실에는 APR 1400의 모형이 전시돼 있다. 모형을 통해 APR 1400의 우수성과 원리에 대해서 살펴볼 수 있다. 

한국수력원자력 SSNC 홍보관 내부 원자력발전소 APR 1400의 모형 전시실인 ‘에너지 그라운드’. 한국수력원자력

현존 가장 안전한 원전보다 1000배 안전한 i-SMR

다음 전시장인 ‘에너지 하모니’는 혁신형 SMR인 i-SMR을 소개하는 공간이다. SMR은 SSNC의 핵심 요소다. SMR은 기존 원전의 장점은 극대화하고 단점은 혁신 기술로 보완해 친환경 에너지 혁신의 핵심으로 부각되는 차세대 에너지원이다. 기존 원전은 건설에 드는 사회·경제적 비용이 상대적으로 크다. 원전을 지을 장소를 구하는 것이 어려울뿐더러, 건설 장소가 결정되더라도 규모가 큰 만큼 거액의 비용이 들었다. 하지만 SMR은 원전을 소형화해 공장에서 생산할 수 있을 정도로 작게 만들었다. 공장에서 모듈화 제작이 가능한 만큼 건설에 드는 시간과 비용이 적다. 

또한 기존 원전을 건설하려면 반경 20~30㎞의 방사선비상계획구역(EPZ)을 확보해야 한다. 반면 SMR은 EPZ가 400~500m로 줄어든다. 비교적 출력 변동이 어려운 기존 원전과 달리 SMR은 탄력적 운용이 가능하다는 장점도 있다. 출력을 조절해 전력 수요에 따라 발전량을 조절할 수 있다. 

SMR의 가장 큰 장점은 안전성이다. 원자력발전의 주요 중대 사고는 핵연료가 제대로 냉각되지 않을 때 발생한다. 냉각이 제대로 되지 않으면 핵연료가 열을 버티지 못하고 녹아내릴 위험이 있다. 대표적인 예가 2011년 3월 일본 후쿠시마에서 발생한 원전 폭발 사고다. 지진과 쓰나미로 정전이 발생한 데다 비상 전원도 작동하지 않아 냉각시스템이 마비됐다. 결국 핵연료가 녹아내리는 ‘노심용융’이 발생했고, 방사능 누출 사고로 이어졌다. 

한국수력원자력의 SSNC 홍보관에 전시될 iSMR 모형. 한국수력원자력

SMR은 이와 같은 냉각시스템 마비로 인해 큰 사고로 이어질 확률이 일반 원전에 비해 현저히 낮다. 사고 상황에서 냉각재가 자연력에 의해 자동 순환되는 냉각시스템을 적용했기 때문이다. i-SMR은 한층 더 안전하다. 발전 과정에서 사고가 발생하면 원자로가 자동 정지되고 자동 냉각 상태로 돌입한다. 김한곤 혁신형SMR기술개발사업단장은 2024년 10월 15일 서울 강남구 코엑스에서 열린 ‘그린비즈니스위크 2024’ 발표에서 “i-SMR은 현재 가장 안전하다고 알려진 원자로보다 1000배 더 안전하다”며 “i-SMR은 핵반응, 열 생산, 증기 생산, 터빈 가동 등 원전의 모든 사이클이 다 하나의 격납용기 안에 들어 있고, 기기를 연결하는 배관도 없어 냉각재 유출 등 사고가 원천적으로 배제된다”고 설명했다. 

SMR에도 단점은 있다. 당장은 일반 원전에 비해 전력 생산 효율성이 떨어진다. 더 낮은 에너지를 다루다 보니 생기는 한계다. 한수원 측은 “제작·시공 기술이 발달해 SMR 생산량이 늘어나면 규모의 경제가 발생해 전력 생산의 경제적 효율성은 높아질 가능성이 있다”고 설명했다. 

SMR은 전력 생산 외에 다른 용도로도 사용이 가능하다. SMR에서 생산한 전력과 열을 이용해 바닷물을 담수로 바꿀 수 있다. 해안 지역이나 섬 등 물이 부족한 지역에서는 담수를 안정적으로 공급하는 일에도 기여할 수 있다. 

또한, SMR은 수소를 값싸게 생산할 수도 있다. 발전 과정에서 나오는 고온의 증기와 전력을 활용하면 수소 생산 단가를 낮출 수 있다. 신재생에너지업계 관계자는 “SMR이 성공적으로 개발된다면 수소 생산에 드는 비용은 현저히 낮아질 것”이라고 분석했다. 수소는 생산원가보다 운송원가가 높다. 수소 운송체계를 갖추는 대신에 SMR을 설치하면 더 효율적으로 수소를 에너지원으로 이용할 수 있다. 

‘에너지 하모니’ 내부에는 i-SMR 모형이 전시돼 있다. 모형 옆 화면에는 i-SMR을 활용한 SSNC 통합관제센터에서는 어떻게 에너지를 조화롭게 운영하는지 알 수 있다. i-SMR의 개발을 맡은 혁신형SMR기술개발사업단은 올해까지 표준설계를 마칠 계획이다. 이후 2028년까지 인허가를 거쳐 2035년까지 i-SMR 사업화를 목표로 하고 있다. 

SMR, 대한민국 차세대 먹거리 된다

‘에너지 파노라마’는 앞서 설명한던 SMR과 다양한 신재생에너지를 활용해 SSNC를 구축한 미래도시를 엿볼 수 있는 공간이다. 한수원이 설계한 미래의 SSNC에는 도시 곳곳에 소형 발전시설이 들어설 예정이다. 도시 내 전력 생산이 가능하니 송전망을 줄여 경제성을 높이고, 자연경관을 보존할 수도 있다. 

SSNC의 전력은 SMR과 신재생에너지 그리고 수소가 책임진다. 한수원 측 설명에 따르면 SMR은 안정적으로 에너지를 공급하고,수력·풍력·태양광 등 다양한 신재생에너지를 통해서도 전력을 얻는다. 잉여 전력은 수소를 생산한다. 수소는 수소충전소와 수소연료전지 발전소를 거쳐 다시 전력원이 된다. 이 과정을 인공지능을 통해 조율하고 관리한다. 에너지 파노라마에서는 이 모든 과정을 360도 영상과 전시물로 소개할 계획이다. 

한수원의 SSNC 미래도시 설계를 감상하고 전시실을 걸어 나오면 다음 전시장인 ‘에너지 비욘드’에 도착하게 된다. 이곳은 영상과 조형물을 통해 수소가 에너지원이 된 세상을 표현하는 공간으로 꾸며질 예정이다. 전시장 한편에는 세계적 설치미술가 박선기 작가가 수소와 미래도시를 주제로 만든 작품도 전시될 예정이다. 

한수원 관계자는 “SSNC 홍보관을 통해 한국 원전 산업 및 스마트넷제로시티 설계 등의 기술력을 세계에 알리고, SMR 등 신형 원전 산업이 대한민국의 차세대 먹거리가 될 수 있다는 점도 함께 보여줄 예정”이라고 밝혔다.