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송년호 특별부록 | 한국의 核주권

원자로의 종류

가장 안전한 원자로는 한국이 가진 경수로

  • 강재열 한국수력원자력 안전기술처 안전실장 jkang@khnp.co.kr

원자로의 종류

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가압경수로 원자력발전소.

그런데 냉각재는 우라늄 연료와 접촉하므로 방사성 물질에 오염돼 있을 가능성이 있다. 이러한 물(냉각재)이 증기를 발생시킬 2차 냉각수와 섞인다면 방사성 물질은 터빈을 돌리는 증기에 섞여 원자로 건물 밖으로 누출될 수 있다. 따라서 가압경수로는 이러한 위험을 원천적으로 봉쇄하기 위해 증기발생기에서 냉각재와 2차 냉각수를 물리적으로 분리하도록 설계되어 있다.

냉각재로부터 열을 받은 2차 냉각수는 포화증기압력 상태가 되므로 펄펄 끓어 증기를 발생시킨다. 발생한 증기가 곧 터빈에 분사되면 터빈이 돌아가고, 터빈은 연결된 발전기를 돌림으로써 전기가 생산된다.

100℃ 넘는데도 안 끓어

이렇게 우라늄 연료와 접촉하는 냉각재가 끓지 않게끔 압력을 가했다고 해서 가압(加壓)경수로란 이름을 얻었다. 그리고 우라늄 연료와 접촉한 냉각재는 증기발생기 안에서 2차 냉각수와 섞이지 않고 자기 회로로만 흐른다. 2차 냉각수에 열만 전달하는 완전 폐쇄회로를 구성하고 있는 것이다.

2차 냉각수에서 발생한 증기가 터빈을 세차게 쳐서 터빈이 분당 1800바퀴씩 돌아가게 한다. 증기는 터빈을 때려 돌아가게 한 다음 바닷물이 지나가는 복수기(復水機) 안으로 들어간다. 복수기 안에는 여러 개의 관(管)이 있는데 이 관 속으로는 온도가 낮은 바닷물이 흐른다.



따라서 복수기를 거치는 동안 열을 빼앗긴 증기는 다시 물이 된다. 반대로 바닷물은 열을 받아 온도가 약간 올라간 상태(7℃ 정도)로 복수기 밖으로 나오게 된다. 이 물을 ‘온배수(溫排水)’라고 한다. 관 안에 있던 증기는 바닷물에 열을 뺏겨 다시 물이 되는데, 물이 증기가 되었다가 다시 물로 돌아왔다고 하여 ‘복수(復水)’라고 한다.

복수 과정을 거쳐 물이 된 2차 냉각수는 다시 증기발생기로 흘러들어 냉각재로부터 열을 받아 펄펄 끓으면서 증기가 돼 터빈을 때려준다. 2차 냉각수도 증기발생기와 터빈-복수기를 거쳐 다시 증기발생기로 들어오는 폐쇄회로를 구성한다.

이렇게 2차 냉각수 또한 완전 폐쇄회로를 갖게끔 설계돼 있어 밖으로 나가지 못하므로 방사성 물질에 의한 피해를 최소화할 수 있다. 이런 이유로 가압경수로는 가장 안전한 원자로로 꼽힌다. 한국이 갖고 있는 20기의 원전 가운데 월성에 있는 4기를 제외한 16기가 바로 가압경수로이다.

비등경수로

비등경수로(BWR)는 가압경수로보다 먼저 실용화되었다. 일반적으로 경수로라고 하면 가압경수로를 지칭한다. 비등경수로는 비등수로로 약칭된다. 비등수로는 경수로와 마찬가지로 감속재와 냉각재로 물을 사용한다. 우라늄 연료로도 경수로와 비슷한 저농축 우라늄을 사용하지만 경수로와 몇 가지 다른 점이 있다.

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강재열 한국수력원자력 안전기술처 안전실장 jkang@khnp.co.kr
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