사용후핵연료 건식저장모델 상용화...“올 하반기 설계 완료”

한수원 “안전성과 경제성 모두 갖춰”

한국수력원자력이 개발한 수직모듈형 경수로 사용후 핵연료 건식저장모델 ‘COSMOS’ 조감도. 한국수력원자력 제공

장기적인 원자력발전소 운영 과정에서 필수적인 사용후핵연료 처리 방안에 진전이 기대된다. 한국수력원자력(사장 황주호)이 세계 최초로 개발한 수직모듈형 경수로 사용후핵연료 건식저장모델(COSMOS)이 국내외 원자력 산업계에서 주목받고 있기 때문이다.

24일 원전 업계에 따르면 한수원은 지난 2019년 COSMOS의 개념설계, 2022년 240다발 저장용 상세설계를 수행한 데 이어 현재는 사업화를 목표로 올해 말까지 370다발 저장용 COSMOS의 상세설계를 완료할 예정이다. 이어 2026년에는 미국 원자력규제위원회(NRC) 인허가를 추진할 계획이다.

사용후핵연료는 국내 원전 운전 개시 후 매년 증가 하고 있다. 지난해 말 기준 국내 사용후핵연료 총 누적 저장량은 약 1만9000t에 달한다. 이런 가운데 기존 원통형 저장용기 방식의 구조적 한계를 넘어선 COSMOS는 안전성·경제성·확장성을 두루 갖춘 신개념 저장 시스템으로, 국내는 물론 해외 수출도 겨냥한 기술로 평가된다. 특히 국내 현실에서 저장 공간 부족 문제 해결을 위한 실질적인 해법으로 주목받고 있다.

한수원에 따르면 COSMOS는 모듈당 약 370다발의 사용후핵연료를 저장할 수 있어 미국 등에서 사용 중인 상용저장용기 대비 부지 효율을 최대 30%까지 높인 것이 특징이다. 또 고비용의 방호 건물 없이도 높은 물리적 안전성을 갖춰 대형 항공기 충돌과 0.3g(내진설계값 단위인 최대지반가속도) 이상의 지진, 극한 기후 등 다양한 외부 충격에 견딜 수 있도록 설계됐다.

또한 사용후핵연료를 담은 캐니스터의 표면이 외부 공기와 원천적으로 차단되는 구조로, 해안가 저장시설의 염해 부식과 같은 문제도 근본적으로 방지한다. 여기에 장기간 운전 후 실린더 교체를 통한 유지보수가 용이하고 모듈 단위 확장으로 국가별 상황에 따라 유연하게 대응할 수 있다는 장점도 있다.

한수원은 지난 2022년 국제전력기술 엑스포(BIXPO)와 인도네시아(2024년) 및 스위스(2025년)에서 개최된 국제발명대회에서 COSMOS 관련 기술을 출품해 대상, 금상, 특별상 등 여러 차례 수상의 쾌거를 거둔 바 있다. 신호철 한수원 중앙연구원장은 “고준위 방사성폐기물 분야의 글로벌 기술 동향을 면밀히 분석해 한국형 기술이 국제 무대에 진출할 수 있도록 노력하겠다”며 “COSMOS는 기존 상용 모델 대비 20~50% 가량 경제성이 높아 미국 원자력규제위원회 인허가를 획득하면 미국을 포함한 글로벌 시장 진출이 본격화될 것”이라고 말했다.

박준희 기자