- 민간과 공동 개발해 기존 대비 3배 용량, 우수한 성능 및 안전성 입증 -

- 중간저장시설에 개발된 용기 실제 활용시 운반사업비용 절감 기대 -

□ 중수로 사용후핵연료를 안전하게 운반할 수 있는 대용량 운반용기가 국내에서 개발됐다.

< 사진 1. KTC-360 운반용기는 중수로 사용후핵연료 60다발이 담긴 바스켓을 2열 3단 적재할 수 있어 총 360다발을 운반할 수 있다.

(왼쪽부터) KTC-360 운반용기 개략도, 운반용기 시험 모델 >

□ 한국원자력연구원 운반저장기술개발실은 한 번에 360다발의 중수로 사용후핵연료를 운반할 수 있는 대용량 운반용기 KTC-360 개발에 성공했다고 7일 밝혔다. 원자력 엔지니어링 전문 기업인 ㈜코네스코퍼레이션(대표이사 김현준), 원전 설비 전문 제작사인 ㈜무진기연(대표이사 조성은)과 함께 공동 개발한 결과다.

< 사진 2. 격납 및 차폐 성능을 검증하기 위해 운반용기 시험 모델을 9m 높이로 올려 단단한 철판바닥으로 떨어뜨리는 낙하시험 모습 >

□ 현재 우리나라는 경수로와 중수로 사용후핵연료를 원자력발전소 부지 내의 습식저장조와 건식저장시설에 보관 중이다. 하지만 이는 임시 보관일 뿐, 중간저장시설을 거쳐 최종 처분장으로 안전하게 이송해 처분해야 한다.

 ㅇ 정부의 ‘고준위 방사성폐기물 관리 기본계획’에 따르면 2040년대 중반 중간저장시설이 건설되면 원전 부지 내 임시 보관 중인 사용후핵연료는 단계적으로 중간저장시설로 운반된다. 이 과정에서 중수로 사용후핵연료가 경수로 사용후핵연료보다 먼저 운반될 예정이다.

 ㅇ 저장과정에서 구조적 건전성이 떨어진 사용후핵연료를 안전하게 운반하는 것은 전 세계적으로 주요한 관심사다. 운반과정에서 사용후핵연료가 받는 영향에 대한 안전성 평가뿐 아니라, 운반 비용을 절감하고 운반 효율성을 높이기 위해 대용량 용기를 개발하는 것이 중요하다. 

< 사진 3. 주요 구성품의 온도가 허용온도보다 높게 상승하지 않는 것을 입증하기 위해 800 ℃의 화염에 30분간 노출된 상황을 모사하는 화재시험 전 준비 모습 >

□ 공동 개발팀이 새롭게 개발한 운반용기 KTC-360은 기존 월성 원전에서 사용하고 있는 운반용기인 Hi-STAR63보다 운반용량이 3배 증가했다. 한 번에 안전하게 운반할 수 있는 용량을 기존 120다발에서 360다발로 늘렸다.  

 ㅇ 연구팀은 운반용기의 크기, 중량, 재료적 특성 등을 고려해 운반용량을 늘릴 수 있는 최적의 설계 조건을 찾았다. 기존에는 사용후핵연료 60다발이 담긴 바스켓을 1열 2단까지만 적재할 수 있었는데, 이번에 개발된 용기는 2열 3단까지 적재해도 안전에 문제가 없다.

 ㅇ 신규 운반용기 설계부터 안전성 해석, 시험평가 및 제작성 검증 등 6년 간의 긴 개발 과정을 거쳐 인허가까지 마쳤다. 특히, 인허가 과정에서 낙하, 화재, 침수 등의 가혹한 조건에서도 우수한 성능과 안전성을 입증했다.

 ㅇ 운반용기를 9m 높이로 올려 단단한 철판 바닥으로 떨어뜨리는 낙하시험, 800℃의 화염에 30분간 노출하는 화재시험, 운반용기를 침수 피트에 넣고, 물을 채운 후 가압하는 침수시험을 거쳤다.

< 사진 4. 운반용기가 대륙붕에 빠진 상황을 모사하기 위해 운반용기 시험 모델을 침수피트에 넣고, 물을 채운 후 가압하는 침수시험 모습 >

□ 연구원은 앞으로 KTC-360의 개발과정에서 취득한 노하우와 특허, 운반용기설계승인서 사용권에 대한 기술 이전을 추진할 예정이다. 앞으로 우리나라에 건설될 사용후핵연료 중간저장시설에 이번 운반용기가 사용되면 운반 사업 비용을 크게 줄일 수 있을 전망이다.

□ 이번 운반용기 개발을 이끈 최우석 운반저장기술개발실장은 “중수로 사용후핵연료는 다발수가 절대적으로 많아서 운반횟수와 운반용기 유지비가 곧 비용과 직결된다”라며, “이번에 개발된 대용량 운반용기는 예산 절감과 원자력 안전에 대한 대국민 수용성 제고에 기여할 것”이라고 밝혔다.