'탈탄소 에너지원' K-원전…신한울 3·4호기 현장을 가다[르포]

전력 수요 급증…탈탄소 시대 '핵심 인프라' 원전 현장 찾아

신한울 3·4호기 공사 한창…4호기 내주 첫 콘크리트 타설

원전 외 재생에너지와 전력망 안정화 위한 인프라도 마련

임하댐 수상태양광 연간 6만1000㎿h 생산…2만가구 사용

예천양수발전 설비용량 800㎿…국내 수력·양수 12% 차지

[세종=뉴시스] 울진군 북면에 위치한 신한울 3·4호기 건설현장. (사진=한국수력원자력 제공) 2026.05.18. [email protected]

[세종=뉴시스]이수정 기자 = 울진군 북면 넓은 부지 아래 마련된 신한울 3·4호기 건설 현장에서는 쉴 틈 없이 토사를 실어 나르는 덤프트럭들로 공사가 한창이었다. 특히 오는 27일 첫 콘크리트 타설을 앞둔 4호기의 원자로 건물 기초 지반을 다지는 데 분주한 발걸음이 이어졌다.

지난 14일부터 이틀간 경북 울진과 안동, 예천 일대를 찾았다. 인공지능(AI)과 데이터센터 확산으로 전력 수요가 급증하는 가운데, 탈탄소 시대 핵심 전력 인프라로 꼽히는 원전과 재생에너지·전력망 안정화 현장을 직접 둘러봤다.

공정률 30% 눈앞…'K-원전' 짓는 신한울 3·4호기

지난 2023년 6월 실시계획승인을 취득한 신한울 3·4호기는 각각 2032년, 2033년 준공을 목표로 하고 있다. 월드컵 경기장 197개 규모(140만3921㎡) 부지에서는 원자로 격납건물 철판(CLP) 설치와 해저터널 공사 등이 동시에 진행되고 있었다. 6㎜ 두께의 강철판인 CLP는 방사성 물질 유출을 막는 역할을 한다. 바다 방향으로는 냉각 효율을 높이기 위해 심해의 차가운 물을 끌어오는 해저터널 공사도 한창이었다.

신한울 3·4호기는 현재 가동 중인 1·2호기와 같은 1400메가와트(㎿)급 한국형 신형 가압경수로(APR1400) 노형이다. 아랍에미리트(UAE) 바라카 원전에 수출된 모델과 동일하다. 올해 4월 기준 종합공정률은 29.80%이며, 총 사업비는 약 12조3000억원에 달한다. 현장 관계자는 "원전 기술 보호를 위해 건설 인력 전원이 내국인으로 운영되고 있다"며 "2033년 준공까지 누적 720만명이 현장에 투입될 예정"이라고 말했다.

[세종=뉴시스] 신한울 제1발전소 전경. 왼쪽부터 1·2호기. (사진=한국수력원자력 제공) 2026.05.18. [email protected]

신한울 1호기 내부에서는 가동 중인 원전 내부를 들여다볼 수 있었다.

우선 높이 76.66m의 돔형 원자로 건물이 시선을 사로잡았다. 굵은 철근을 둘러 강한 압력을 형성시킨 뒤 콘크리트를 타설해, 내부 기압을 외부보다 낮게 유지했다고 한다. 향후 유사시에도 방사성 물질이 밖으로 새어 나가지 못하도록 설계한 것이다. 때문에 신한울 1·2호기에 들어간 철근은 10만3000톤(t)으로, 63빌딩 건설 소요량의 13배다. 신한울원전 격납건물 외벽 두께는 122㎝에 달하며, 일부 주증기배관 구간은 195㎝ 두께로 설계됐다.
 
발전소 안전의 핵심인 주제어실(MCR)에서는 11명씩 구성된 6개조가 3교대로 24시간 발전소를 감시했다. 안전 관련 계통 기동 여부를 표시 중인 디지털 제어반 옆으로 비상 상황에 대비한 수동 제어용 아날로그 패널도 별도 마련돼 있었다.

이어 찾은 터빈룸에서는 290℃ 고온·고압 증기가 고압터빈(HP)을 돌린 뒤 습분분리재열기를 거쳐 다시 저압터빈 3대로 공급됐다. 터빈은 분당 약 1800회 회전하며 24킬로볼트(kV)의 전기를 생산했다. 터빈룸 내부는 열기로 가득해 한겨울에도 내부 온도가 40도를 웃돈다고 한다.

신한울 1호기의 지난 2024년 기준 발전량은 약 8821기가와트시(h)로 서울시 전체 전력소요량의 약 18% 수준이다. 향후 3·4호기까지 가동될 경우, 원전이 전력 다소비 산업 확대 속에서 안정적인 기저전원 역할을 할 수 있을 것으로 기대되는 이유다.

제 역할을 마친 사용후핵연료는 별도 저장조로 옮겨진다. 원전은 약 18개월마다 계획예방정비를 진행하며 사용 연료의 약 3분의 1을 저장조로 이송하고 새 연료로 교체한다. 습식 저장조의 온도는 49.8℃를 넘지 않도록 관리되고 있다. 한울본부 관계자는 "국내에 5개의 원전 본부 중 월성 원자력에만 건식 저장시설이 설치돼 있다"며 "나머지 4개 본부에서도 건식 저장시설 설치를 위해 다각도로 노력하고 있다"고 말했다.

[세종=뉴시스] 임하댐 수상태양광 전경. (사진=한국수력원자력 제공) 2026.05.18. [email protected]

수상태양광·양수발전…탈탄소 전력망 뒷받침

원전 외에 재생에너지와 전력망 안정화를 위한 인프라도 직접 눈으로 확인할 수 있었다.

경북 안동 임하댐에서 운영 중인 국내 최대 규모 수상태양광 시설이 대표적이다. 태극기와 무궁화 형상으로 조성된 이 시설은 총 47.2㎿ 규모로, 기존 수력발전소의 송전계통을 공유해 송전망 증설 없이도 전기를 생산하는 점이 특징이다.

하나의 송전계통이 낮에는 태양광 전기를, 밤에는 수력발전 전기를 보내는 '교차발전' 구조다. 임하댐 수상태양광은 주민 4000여명이 투자에 참여한 국내 첫 주민참여형 재생에너지 집적화단지이기도 하다.

이곳에서 생산되는 연간 6만1000㎿h 전기는 2만여 가구가 사용할 수 있는 양이다. 발전 수익과 특별지원금, 집적화단지 추가 수익 등은 주민들에게 향후 20년간 222억원 가량 규모로 돌아갈 예정이다.

경북 예천에서는 전력계통 안정화를 담당하는 한국수력원자력 양수발전소가 운영 중이었다.

예천양수발전소가 전력을 생산하는 구조는 간단하다. 484m 높이에 위치한 상부댐에서 하부댐으로 떨어지는 물이 발전기를 돌리며 전기를 생산한다. 이후 전력수요가 적은 야간이나 태양광 등 신재생에너지 발전량이 많아 전기가 남을 때는 남는 전기로 발전기를 반대 방향으로 돌리며 하부댐의 물을 끌어올린다.

예천양수발전소는 2011년 준공된 가장 최신의 양수발전소로, 설비 용량은 800㎿ 규모다. 이는 국내 수력·양수 설비용량의 12%를 차지하는 양이다.

한수원 관계자는 "날씨에 따른 간헐성이 큰 신재생에너지가 확대됨에 따라 안정적인 전력계통 유지가 어려워지고 있다"며 "3~5분이면 전력을 생산할 수 있는 양수발전소가 순간적인 출력 변동에 실시간으로 대응해 질 좋은 전기 공급에 핵심 역할을 하고 있다"고 말했다.

한수원은 예천양수발전소 외에도 양양·청평 등 총 7곳에 16기의 양수발전소를 운영 중이다. 총 설비용량은 4700㎿로, 국내 전체 발전 설비용량의 약 4%를 차지한다. 현재 한수원은 지자체 자율유치공모를 통해 영동·홍천·포천 등 3곳에서도 1.8GW 규모의 양수발전소를 건설 중이다.

[세종=뉴시스] 예천양수 상부댐 전경. (사진=한국수력원자력 제공) 2026.05.18. [email protected]

◎공감언론 뉴시스 [email protected]