일본에서 전력공급의 기저부하를 책임지는 원자력 발전은 이산화탄소 배출이 적은 에너지원이다. 원자력 플랜트에선 설비 유지·관리를 위해 대략 1년에 한 번 원자로 가동을 멈추고 정기 점검을 하는데, 원자로의 경년 정도를 살펴 개량 또는 긴 수명을 위한 대책 공사도 이 시기에 실시한다. 정기 검사의 단축은 가동률 향상으로 이어지기에, 짧은 공기工期가 좋을 것이다. 원자로 내에서 하는 공사는 '수중', '협애함', '방사선'이라는 환경을 견디고 자동기기를 이용한 원격조작의 적합성을 요구한다. 이에 레이저가 가진 '무반력無反力', '높은 에너지밀도', '비접촉'의 우수한 특징에 착안해 원자로 내구조물의 응력부식균열(Stress Corrosion Cracking : SCC) 대책에 레이저를 적용하는 연구개발을 추진해 왔다.

응력 부식 균열(SCC) 대책
SCC는 원자로 내 구조물이나 배관의 용접 부근에서 발생하는 것으로 보고된다. <그림 1>과 같이 SCC는 '재료', ' 환경', ' 응력'이 세인자가 중첩해 발생하기에, 각 인자에 대응하는 여러 대책을 세우는 중이다.
제조 시 용접으로 말미암은 인장 잔류 응력은 SCC 발생 인자 중 하나다. 새 플랜트의 경우 대책을 세운 재료를 채용한 후 제조 시 공장에서 응력개선 처리를 하나, 그 이전에 제조한 원자로의 경우 어떠한 대책을 세우는 것이 바람직할까. 우선 '검사'해 균열이 검출되지 않았다면 '예방 보전'을, 만에 하나 균열이 검출되면 '보수'를 하는 것이 표준적인 절차다.

한수원, 실시간 중대사고 모의 가능 시뮬레이터 개발 세계 최초로 훈련용 시뮬레이터에 적용 한국수력원자력이 원전 '중대사고'에 대한 운전원의 대응 능력을 획기적으로 높이는 발판을 마련했다. 중대사고란 원자로 안전 심사 기술적 관점에서 최악의 상황에 일어날지도 모른다고 생각하는 종류의 사고다. 일본에서 발생한 후쿠시마 원전 사고 이후 원전 중대사고에 대한 신속하고 정확한 대처 능력을 요구하는 가운데, 한수원 중앙연구원은 핵연료 손상 등 중대사고의 다양한 현상을 실시간으로 모의하는 '실시간 중대사고 모델(RSAM5)'개발에 성공하고, 세계 최초로 이를 고리원전 1호기 시뮬레이터에 실제 적용했다. 한국수력원자력이 개발한 실시간 중대사고 모델(RSAM5)은 기존 시뮬레이터로 불가능했던 원자로 노심 손상이나 용융물 이동, 원자로 용기 및 격납 건물 손상 그리고 그에 따른 방사선 피폭량 계산 등 각종 중대사고 현상에 대해 실제 상황과 같은 정밀한 모의가 가능하다. 특히, 최신 중대사고 해석 코드(MAAP5)를 기반으로 하는 실시간 중대사고 모델을 실제 훈련용 시뮬레이터에 적용한 것은 이번이 세계 최초다. 시뮬레이터는 고정밀로 원자로 내 핵연료의 특성을 3차원으로 해석하고, 냉각수 흐름을 정밀하게 모사한다. 또한, 고리원전 1호기는 기존 구舊제어 설비를 최신 설비로 교체하는 주제어실(MCR) 설비 개선 공사를 2013년 4월까지 마칠예정이며, 개발한 고리 1호기 시뮬레이터는 새롭게 개선하는 주제어실 설계를 이미 그대로 반영·개발해 운전원이 사전에 훈련하게 됐다. 시뮬레이터는 운전원 훈련뿐 아니라 면허 시험, 주제어실(MCR : Main Control Room) 설비 개선 공사에 따라 설치할 신규 제어반의 인간 공학(HFE : Human Factor Engineering) 통합 검증, 각종 운전 절차서 검증, 중대사고 관리 지침서(SAMG : Severe Accident Management Guidance) 검토 등 다양하게 활용할 계획이다. 특히, 원전 비상 상황을 가정한 비상 방재 훈련에도 활용해 비상시 운전원의 대응 능력을 키우는 데에 크게 이바지할 것으로 보인다. 또한, 개발한 실시간 중대사고 모델과 관련 적용 기술은 해외 수출 시장에서도 좋은 성과를 거둘 것으로 전망한다. 한편, 중대사고모델의 기반인 중대사고해석 코드는 미국 전력연구원(EPRI : Electric Power Research Institute)에서 개발했으며, 전세계 많은 발전 사업자가 원전의 안전성 분석에 사용하는 중이다.