두산에너빌리티, 사용후핵연료 건식저장 기술에 집중

[아이뉴스24 양호연 기자] 두산에너빌리티가 한국형 사용후핵연료 금속 저장용기를 개발하며 사용후핵연료 건식저장사업에 속도를 내고 있다.

24일 업계에 따르면 두산에너빌리티는 최근 미국 NAC사(Nuclear Assurance Corporation)와 공동개발한 사용후핵연료 금속 저장용기가 미국 원자력규제위원회(NRC) 설계승인을 취득했다. 설계승인을 취득한 'MSO(Metal Storage Overpack)' 모델은 금속 저장용기로 사용후핵연료 37다발을 저장할 수 있는 점이 특징이다.

앞서 두산에너빌리티는 사용후핵연료 건식저장용기 기술 확보를 위해 꾸준히 노력해왔다. 이미 2015년 NAC사와 기술협력을 체결하고 2017년 사용후핵연료를 21다발까지 안전하게 운반·저장할 수 있는 한국형 건식저장시스템 'Doosan-DSS21'을 개발했다. 이후 저장 용량을 증대시킨 DSS24, DSS32 모델과 운반·저장 겸용 용기인 DPC-24를 선보였다.

특히 2021년에는 국내 기업 최초로 미국에 사용후핵연료 저장용기를 수출해 눈길을 끌었다. 당시 두산에너빌리티는 2019년 NAC와 체결한 공급 계약에 따라 콘크리트저장용기(VCC, Vertical Concrete Cask) 5세트를 미국 펜실베이니아주 스리마일섬에 위치한 TMI 1호기 원자력발전소에 공급했다. 두산에너빌리티가 수출한 캐스크는 높이 약 5.7m, 직경 3.4m, 무게 100톤이 넘는다.

캐스크는 원자로에서 연소를 마친 뒤 배출된 사용후핵연료를 운반하고 저장하는 데 사용하는 특수 용기다. 사용후핵연료 방사선과 열을 안전하게 관리해야 하므로 특수 설계와 고도 제작기술을 필요로 한다. 용도에 따라 운반용, 저장용, 운반·저장 겸용으로 구분된다.

이 가운데 최근 설계승인을 취득한 금속 저장용기는 기존 콘크리트 대비 안정성과 효율성 측면에서 한층 주목받고 있다. 두산에너빌리티에 따르면 사용후핵연료 저장용기를 금속으로 개발한 것은 이번이 세계 최초다.

사용후핵연료는 초기 5년간 물로 채워진 수조에서 습식저장방식으로 냉각한 후 외부의 용기 혹은 구축물로 옮겨 공기중에서 냉각시키는 건식저장방식으로 보관된다. 'MSO'는 사용후핵연료 건식저장에 사용하기 위해 개발됐다. 사용후핵연료 저장용기는 방사선과 열을 안전하게 관리해야 하므로 특수 설계와 고도의 제작기술을 필요로 한다.

사용후핵연료 금속 저장용기는 대부분 운반과 저장 겸용으로 몸체와 핵연료 바스켓, 뚜껑으로 구성된다. 용기 몸체의 외부 표면에 냉각의 효율성을 높이기 위해 여러 종류의 냉각핀을 부착한다. 공간도 적게 차지해 동일 공간에 더 많은 용기를 저장할 수 있는 장점이 있다. 반면 온도 제한으로 용기 대형화가 불리하다는 점이 단점으로 언급되기도 한다.

두산에너빌리티는 이번 금속 저장용기 개발을 통해 확보한 기술력으로 국내 사용후핵연료 건식저장사업에 적극 참여한다는 목표다. 이와 함께 향후 영구처분용기 개발에도 기여한다는 방침이다.

김종두 원자력BG장은 최근 열린 설계승인 취득 기념식에서 "국내 협력사들과 국내외 사용후핵연료 운반·저장 용기 시장을 적극 공략해 원전 산업 생태계 강화와 해외수출 확대에도 최선을 다하겠다"고 말했다.