[녹색경제신문 = 박진아 유럽 주재기자] 해상 부유식 원자력 발전소(Floating nuclear power plant, 이하 줄여서 NFPP)란 바다나 호수 등 해상 항해하는 선박이나 부유 플랫폼 위에 핵발전 원자로를 가동하는 해상 부유식 핵 발전 시설이다. 선박이기 때문에 해상 통로 어디로나 이동이 용이하고 융통적이어서 지구 상 접근하기 어려운 지역이나 멀리 떨어진 오지에 에너지를 공급할 수 있는 혁신적 에너지 공급 솔루션이 될 것으로 기대된다.

최근인 11월 25일, 미국의 핵에너지 발전 기업인 웨스팅하우스(Westinghouse Electric Company LLC, 미국 펜실바니아 주 크랜버리 타운십 본사)는 영국의 해양 기술 솔루션 기업인 코어파워(Core Power)와 사업 협력 관계를 체결하고 핵 발전업계 첨단 기술로 알려진 ‚이빈치(eVinci™)‘ 초소형 원자로 기술이 탑재된 해상 부유식 원자력 발전 시설을 함께 개발하기로 했다고 발표했다.

♢ 첨단 초소형 모듈러 원자로 — 작고 기동적이어서 투입에 용이

‚이빈치’로 불리는 초소형 원자로는 기성 핵 발전용 원자로 보다 크기가 현저히 작다. 이 모듈러 원자로는 현재 개발 단계여서 아직 원자로 크기의 정확한 치수는 알려진 바가 없으나 기존 표준 원자로 컨테이너(폭 2.50 m x 높이 2.60 m)에 내장 가능할 것으로 추측된다.

설비 설치 후 최대 8년 중단 없이 가동이 가능하며, 가동 기간 동안에는 핵연료를 재주입 할 필요성이 없기 때문에 별도의 관리・유지 필요성이 없음도 장점이다. 핵 발전 설비 시설은 하루 24시간 종일 전력 발전량 5메가 와트(MW)을 생산할 수 있으며, 핵 발전 공정 과정에서 전력 이외에 부산 에너지로 산업용 연료(가령, 풍력 또는 파력을 이용한 녹색 수소) 생산을 위한 지열 에너지를 부수적으로 생산할 수 있다.

♢ ‚이빈치‘ 초소형 원자로 작동 원리 —  증기 터바인

기술적으로 이빈치 기술은 원자로 안에서 열을 발생시킨 후 이렇게 생성된 열을 특수 파이프 시스템을 통해 전달된 수증기로 터바인이 회전하며 생성되는 운동 에너지로 전기를 발생시키는 원리를 응용한다.

또, 이 같은 작동 원리 덕분에 이빈치 원자로는 별도의 냉각수와 냉각시설이 필요없다.

이빈치 소형 원자로는 공장에서 조립된 후 보관용기에 담긴 후 선박 또는 수상 플랫폼으로 보내져 선상에서 조립된다. 웨스팅하우스 측이 이빈치의 이 같은 설계 및 설비 디자인은 에너지 공급 인프라가 없는 외딴섬, 항구, 고립된 주거단체, 오지 사업 단지 등에 특히 이상적이 솔루션이라고 주장하는 이유다.

또, 흔히 핵 발전 시설이 바다 표면에 부상하는 선박에 실린 채 가동될 경우 강한 해상 격랑, 해상 사고, 자연재해 등으로 인한 파손 위험이 높을 것으로 우려하지만, 실은 연안 해상 부유식 핵 발전소는 오히려 그런 사고로부터 안전하다고 FNPP 설계를 맡은 코어파워 측은 주장한다.

지난 2010년 일본 후쿠시마 핵 유출 사고를 예를 들어, 코어파워는 해상 부유 핵 설비 시설은 지상의 지진의 영향을 전혀 받지 않을 뿐만 아니라 쓰나미가 발생하는 위험 지역에 위치해 있을 경우 사전 기후 경고에 따라 안전 지역으로 임시 대피할 수 있는 기동성이 오히려 장점일 수 있다고 옹호한다.

바로 그 같은 기동성 때문에 FNPP는 자연 재해 발생 시 위급 비상 대체 전력 솔루션으로 활동될 수 있다. 

예를 들어, 자연재해로 인해 정상적 전력 발전소가 훼손됐다든가 인근의 해저 잠수함의 전력 케이블이 절단되는 사고가 발생했을 경우 해상 부유 핵 발전소를 실은 선박이 접근해 임시 전력 공급을 할 수 있다. 또, 여전히 디젤 연료 연소시키는 전기발전소에서 전기를 공급하는 소형 유인섬들의 전력 공급 방식도 FNPP로 대체할 경우 대기 중 탄소배출량 감축에 기여할 수 있다고 한다.

해상 부유식 선박 핵 발전소가 아직 해결 못한 안전상 약점도 있다. 가령, 핵 발전 시설을 실은 선박은 육지서 먼 원양에서 높은 파도와 허리케인 등 바람에 의한 자연 재해로부터 설비가 훼손 및 파괴될 수 있고, 해양 테러리스트나 해적의 공격으로부터 방어할 수 있는 방법이 없다는 점에서 그렇다.

현재 웨스팅하우스는 올 2024년 9월 기준 제1차 이빈치 초소형 원자로 디자인을 공개한 상태로 향후 2년에 걸친 시험 기간 동안 코어파워와 FNPP 성능과 안정성 테스트를 실시할 계획이다. 두 업체는 FNPP의 상용화 및 본격적 가동 론칭 시기는 아직 발표하지 않은 상태다.