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핵연료 교체 없이 20년간 가동
250㎿급‘헬리오스’설계 착수
580억원 투입해 민관 공동추진
현대건설·한국전력기술 등 참여 이제환 한국원자력연구원 4세대원자로기술개발부장이 24일 한국원자력연구원 로비에서 소듐냉각고속로(SFR)와 스텔라-2 기술을 설명하고 있다.사진=서지혜 기자한국원자력연구원이 현대건설·한국전력기술과 함께 기존 소듐냉각고속로(SFR)‘살루스-100’을 확장한 250㎿급 차세대 원자로‘헬리오스’설계에 착수했다.단순히 기존 설계를 보완하는 데 그치지 않고 인공지능(AI) 데이터센터와 산업단지를 겨냥한 대규모 발전용 SFR로 새롭게 설계한다는 구상이다. 
이제환 한국원자력연구원 4세대원자로기술개발부장은 24일 서울경제신문과의 인터뷰에서 “향후 AI 데이터센터와 산업단지를 중심으로 대규모 무탄소 전력 수요가 늘어날 것”이라며 이 같은 계획을 밝혔다.
원자력연은 지난해 7월 현대건설·한국전력기술 등과 SFR 기반 소형모듈원자로(SMR)를 설계하는 민관 합작 사업에 착수했다.당초 원자력연은 전기출력 100㎿급 살루스-100의 설계를 이어가는 방향으로 사업을 기획했다.하지만 지난해부터 올해 초까지 시장과 수요를 조사하는 과정에서 원자로 전기출력을 250㎿로 확대한 새로운 SFR을 설계하기로 결정했다.시장 환경과 국제 정세가 달라진 만큼 100㎿급보다 250㎿급 원자로의 사업성이 높다고 판단한 것이다.연구진은 원자로 요건을 확정한 뒤 올 4월부터 본격적인 설계에 들어갔으며 이 과정에서 새 원자로의 이름을‘헬리오스’로 정했다.해당 사업에는 총 580억 원이 투입된다.정부가 290억 원,현대건설·한국전력기술 등 민간이 290억 원을 부담하는 1대1 매칭 방식이다.
살루스-100은 전기출력 100㎿,프리롤 토너먼트 슬롯열출력 267㎿의 SMR로 설계됐다.핵연료를 교체하지 않고 최대 20년간 운전할 수 있는 장주기 노심을 적용해 잦은 핵연료 교체 없이 장기간 안정적으로 전력을 생산하도록 한 것이 특징이다.헬리오스는 살루스-100의 설계 경험을 토대로 AI 데이터센터와 산업단지 등의 대규모 무탄소 전력 수요에 대응하는 발전용 원자로 개발을 목표로 한다.고온가스로가 전력 생산과 함께 수소 생산·산업 공정열 공급에,프리롤 토너먼트 슬롯용융염원자로가 전력 생산과 선박 추진 등에 각각 강점을 둔다면 헬리오스는 안정적인 대규모 전력 공급에 초점을 맞춘다. 출력을 250㎿로 높이면 원자로와 터빈 등 주요 설비의 규모를 키워 경제성을 확보하면서도 대형 경수로보다 유연하게 수요처 인근에 배치할 수 있을 것으로 보인다.
최근 해외에서도 SFR 개발과 상용화 경쟁이 빨라지고 있다.러시아는 BN-600과 BN-800을 상업 운전하고 있으며 중국도 600㎿급 CFR-600을 건설하고 있다.미국에서는 테라파워가 와이오밍주에 345㎿급 SFR‘나트륨’건설을 추진하며 상용화에 속도를 내고 있다.이 부장은 “미국에서 가장 빠르게 사업화가 진행되는 차세대 원자로 가운데 하나가 SFR”이라고 설명했다.
SFR 시장이 확대되면 원자로뿐 아니라 펌프와 열교환기·배관·계측기기·시험설비 등 관련 기자재 시장도 함께 성장할 것으로 전망된다.국내에서는 나트륨을 냉각재로 사용하는 원자로는 현대건설과 원자력연이 함께 개발하고 있으며 헬륨가스를 사용하는 원자로에는 포스코가 참여하고 있다.선박 탑재를 목표로 개발하는 용융염원자로에는 조선 3사가 사업을 추진 중이다.
