에너지 정책, 해양용 소형원자로 아라의 개발과 활용분야

한국원자력연구원은 열 출력 70MWt 급의 해양용 소형모듈원자로(SMR)인 ‘아라(ARA)’를 문무대왕과학연구소 내에 건설할 계획이다. 아라 연구로는 해양용 SMR을 실증하기 위한 다목적 연구로이다. 건설허가 심사를 거쳐 이르면 2023년 착공에 들어가 2027년부터 운영을 개시할 예정이다.

아라 연구로는 5중 방벽 체계로 설계하여 전력이 차단되도 자연순환으로 원자로를 냉각해 사고를 방지한다. 모든 기기를 하나의 압력용기 안에 배치하고 원자로 출력을 제어하는 특수 제어봉을 추가한다. 높은 파도, 태풍, 외부 충격 등 최악의 조건에도 견디도록 설계한다.

아라는 선박의 평균 수명에 맞춰 30년간 운영한다. 30년간 총 4번 핵연료를 교체하며, 원자로 폐기 시점의 사용후핵연료는 3 톤이 배출될 전망이다. 30년분의 사용후핵연료는 모두 아라 연구로 단지 내 8.1m 깊이 저장용 수조에 보관한다. 해양용 SMR의 활용분야는 다음과 같다.

1. 원자력 추진 대형 선박, 2050 국제해사기구(IMO)의 탄소배출 규제 충족
2. 원자력 열병합발전 바지선, 해상에서 육상으로 전력 및 열 공급
3. 원자력 수소 해양플랜트, 해상에서 그린수소 생산 후 육상으로 공급
4. 원자력 암모니아 해양플랜트, 해상에서 액화 암모니아 생산, 벙커링 또는 하역
5. 원자력 담수화 해양플랜트, 해상에서 담수 생산 후 육상에 공급
6. 북극항로 개척용 쇄빙선, 한국과 유럽간 선박 운항시간 단축 및 비용 절감
7. 해양자원 개발용 바지선, 해양자원 탐사, 채굴 및 생산용 동력공급
8. 원자력 추진 전력자산, 잠수함, 항공모함, 차세대 구축함 등 추진동력 공급

SMR의 열에너지는 열공급, 전력생산, 그린 수소 및 암모니아 생산, 해수담수화 등 다양한 분야에 활용한다. 선박의 경우 완전 전기추진체계의 개념을 적용하여, 열전발전기, 일체형 재생 연료전지, 수소저장, 리튬전지, 전기모타 등을 최적화하여 조합한다. 결론적으로 원자력, 발전, 화학 및 조선해양 기술을 통합한 하이브리드 에너지 시스템즈(HES, Hybrid Energy Systems)를 구축하도록 한다.

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