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사막 한복판에 원전을 지었다고? - Palo Verde 원전
[시리즈] 세계 원전탐험 ㅡ 걸어서 원전속으로 · 가장 높은 위도에 있는 Kola 원자력발전소 · 가장 적도와 가까운 쿠당쿨람(Kudankulam) 원전 · 단 1개로 국가를 먹여살리는 Krško원자력발전소 · 유럽에서 가장 큰 자포리자(Zaporizhzhya) 원전단지 · 가장 오래 운영중인 스위스의 Beznau 원전 · 사막 한복판에 원전을 지었다고? - Palo Verde 원전 미국의 서부지역에는 사막이 무척 많다. 유타(UT), 네바다(NV), 뉴멕시코(NM), 그리고 카우보이가 생각나는 텍사스(TX).... 각자 다양한 풍경을 가지고 있는 사막들이다. 하지만 미국 사막의 대표주자라면, 역시 사와로 선인장이 가득한 애리조나 지역의 사막일 것이다. 미국 서부영화를 다룬 매체에서 항상 나오는 풍경이다. 애리조나 주는 캘리포니아 주, 네바다 주 바로 동쪽에 있고, 라스베이거스와 무척 가깝다. 자세히 들여다보면 애리조나의 주도(State Capital) 피닉스가 사막에 위치해있다. 저 위에 그랜드캐니언 국립공원도 보인다. 애리조나 주의 중심지라 할 수 있는 피닉스는 사막 한가운데 세워진 도시이다. 당연히 무척 덥고 건조하다. 여름이면 낮에 섭씨 40도, 밤에 30도 되는 기후다. 인구는 170만의 도시로 대전광역시보다 약간 많은 인구다. 도시 주변 광역권에는 500만명 정도가 사는데, 충청도도 550만명 정도가 사니까 비슷한 규모인 셈이다. 이런 큰 도시에 매년 모래폭풍이 몇번씩 불어온다. 사막 한가운데에 도시를 세웠다보니, 피닉스에는 매년 저렇게 하부브(+++++, Haboob)라고 하는 모래폭풍이 도시를 덮는다. 규모도 크고 피해도 상당하다. 영화 인터스텔라에서도 비슷한 폭풍이 묘사되었다. 사막의 웅장함과 더위를 느낄 수 있는 피닉스, 이 도시에서 서쪽으로 50km 떨어진 곳에 윈터스버그라고 하는 작은 마을이 있다. 미국 재난영화에서 종종 나오는 황량한 사막의 마을을 닮았다. 이 윈터스버그에서 2km 더 황량한 사막 남쪽으로 이동하면 오늘의 주인공, Palo Verde(팔로버디) 원자력발전소다. 이름은 Palo Verde라고 하는 나무에서 따 왔다. 스페인어로 "팔로 베르데" 사막에서 자라는 녹색 나무고, 애리조나 주를 상징하는 나무다. 이름도 심플하게 "녹색 나무"라는 뜻이다. 실제로 Palo Verde(팔로버디) 원전 주변을 둘러보면 Palo Verde(팔로 베르데) 나무가 아주 잘 자란다. 팔로버디 원전이라는 이름도 저 나무의 영어발음이다. 팔로버디 원전 주변은 정말 황량한 사막이다. 원전 주변에서 물을 구하기 쉽지 않다. 그럼에도 팔로버디 원전은 잘 굴러가고 있으며, 단일 발전단지로서 미국 최대의 전력을 공급하는 발전소이다. 팔로버디 원전은 CE(컴버스쳔 엔지니어링)이라는 회사의 System 80이라고 하는 원자력발전소 모델이다. 참고로 나중에 System 80+라고 하는 CE의 신모델이 나왔지만 건설되지 못했고, CE는 스위스 ABB에 팔려나갔다가 마지막에는 웨스팅하우스에 흡수된다. 옛날버전인 System 80을 한국에서 한빛 3, 4호기 원전 건설에서 CE와 합동설계를 하며 OPR1000(KSNP) 모델이 탄생했고 이는 한국이 설계한 최초의 원전이 된다. 여하튼 갯벌이지만서도 바다가 있긴 있는 한빛원전과 달리, 팔로버디 원전은 그냥 사막이라서 바다가 없다. 그래서 인근 도시 피닉스에서 나오는 각종 생활하수...들을 잘 정화해서 저렇게 모아 인공호수를 만들었다. 왜 바다가 필요하고 인공호수가 필요한 것일까. 일반적으로 원자력발전소는 원자로를 식힌 뜨거운 물이 있다. 이 물이 바로 원전이 냉각재(Coolant)이다. 계속 순환한다. 그 뜨거운 물을 중탕하여서 다른 물을 끓여 증기를 만든다. 증기로 바뀌는 이 물을 급수(Feedwater)라고 한다. 그럼 그 증기로 터빈을 돌리고 식어 증기가 물로 응축된다. 그래도 여전히 뜨겁기에, 바닷물이나 호수의 물로 식힌다. 그래서 인공호수, 바닷물같은 게 꼭 있어야 한다. 이걸 최종열침원(Ultimate Heat Sink)이라고 한다. 팔로버디 원전은 바닷물 대신 인공호수가 최종열침원이다. 피닉스 시의 하수를 정화해 만든 인공호수 말이다. 하지만 팔로버디 원전을 살펴보면 인공호수만 있는 건 아니다. 팔로버디 원전 뒤의 바닥에서 증기가 뿜어져나오고 있다. 팔로버디 원전 옆에는 수영장같은 시설도 있다. 저것들은 뭐 하는 시설인걸까? 일단 저 증기는 팔로버디에 붙어있는 냉각탑에서 나온다. 사막이기도 하고... 증기를 계속 식히다보면 인공호수는 점점 뜨거워질 수 밖에 없는 법이다. 그래서 원자로로 끌어다 쓴 인공호수의 물들을 기계식 송풍구 여러개 달아놓은 냉각탑으로 식히고 있다. 일반적으로 원자력발전소의 냉각탑이라고 하면 위 사진처럼 나팔모양의 큰 굴뚝이 생각날 것이다. 보통 원전의 냉각탑은 어느 정도 자연 대류를 활용하기에, 저렇게 굴뚝을 높고 유선형으로 넓게 만든다. 그러나 팔로버디 원전의 냉각탑은 사막에서 효율을 높이도록 기계식 송풍설비를 많이 장착해 연결했다. 당연히 냉각탑 안에 들어가는 프로펠러 또한 상당히 크다. 무엇보다도 하부브라는 거대한 모래폭풍을 견뎌야 하기에, 마치 축구경기장같은 짜리몽땅한 모양으로 만들게 되었다. 그리고 식혀야 하는 인공호수가 원래 하수였다보니... 물의 수질이 그리 좋지 않아 설비가 부식되거나 할 수 있다. 그래서 추가로 물을 정화시켜주는 설비도 넣고... 증발시키면서 나오는 찌꺼기 걸러주는 설비도 넣고... 이것저것 넣다보니 모양이 저렇게 됐다. 그렇게 팔로버디 원자로 1개당 3개의 짜리몽땅한 냉각탑이 담당한다. 좋다. 그러면 저 수영장은 뭐에 쓰는 설비인걸까? 원전 직원들을 위한 복지시설인걸까? 아니면 말 안듣는 직원들을 담가버리기 위한 곳일까? 저 수영장을 가까이에서 보자. 저 수영장은 스프레이 폰드(Spray Pond)라는 설비다. 말 그대로 스프링클러가 물을 분사하는 연못이다. 원전 내의 열을 식히기 위한 또다른 최종열침원이다. 물론 주된 역할은 냉각탑이 하고, 이거는 부차적인 설비이다. 사막은 덥기도 하지만 무척 건조하기 때문에 분사된 물이 쉽게 증발하면서 주변의 열을 빼앗아 식힌다. 물낭비인 것처럼 보이지만 오히려 사막이라는 특성 때문에 큰 냉각탑보다도 저렴하고 꽤 효율적인 방식이다. 물 자체도 하수를 재순환시켜서 계속 쓰므로 그렇게 낭비하는 것도 아니다. 스프레이 폰드는 주로 원전을 정지시킬 경우 원전 내부에 남은 잔열을 제거할 때 사용하곤 한다. 냉각탑으로는 제거 효율이 떨어지는 작은 열까지 스프레이 폰드가 효율적으로 제거해줄 수 있다. 참고로 이런 아이디어는 꼭 사막에서만 사용하진 않는다. 동유럽 곳곳에서 굴리고 있는 러시아의 PWR원전인 VVER 모델 원전들 또한 이런 스프레이 폰드를 사용한다. 펑상시에 바닷물을 대신하는 건 냉각탑이고, 정지할 때는 냉각탑도 쓰고 잔열을 스프레이 폰드로 식힌다. 이런 팔로버디 원전이 애리조나주 지역경제에 기여하는 바는, ㅡ 연간 23억달러(3.2조원) 경제적 가치 창출 ㅡ 연간 5800만달러(810억원) 세금 납부(단일기업 최대) ㅡ 정규직 및 장기계약직 2000명 + 매년 비정규1000명 ㅡ 지역기업 1200곳 이상에 1.23억달러(1720억원) 구매 이 정도이다. 이런 부분은 우리나라 원전과도 비슷한 액수. 팔로버디 원전의 이용률은 90~94%수준으로 세계적으로도 높고 우수한 편일 뿐 아니라, 사막이라는 불리한 점을 완벽하게 극복한 사례로 꼽힌다. 더군다나 40년 가까이 잘 가동하고 있다는 점이 인상적인데, 이는 역으로 팔로버디와 같은 계보의 설계를 가진 한국 원전이 안정적인 장기운전 이나 이용률 개선 부분에 있어, 저만한 수준으로 충분히 끌어올릴 수 있다는 점을 시사한다.
작성자 : 임계원자로고정닉
