티스토리 뷰

전기 생산의 중심, 발전소에 대해 알아보자

[1부] 원자력 발전



[ 전기의 소중함 ]



우리는 아침에 방에 불을 켜며 하루를 시작하고, 밤에 불을 끄며 하루를 마무리합니다.  

이렇듯 우리는 항상 전기와 함께하고 있습니다.



전구, 가로등 ⓒpixabay


여러분 전기가 없는 생활, 상상해보셨나요?



전기가 없을 때의 모습 ⓒpixabay



가장 먼저 떠오르는 장면은 암흑으로 덮인 도시와 전자제품을 사용할 수 없어 곤란해 하는 사람들의 모습일 것입니다.


상상만으로도 불편함이 클 것 같습니다. 



[ 전기는 어디서 어떻게 만들어지는 걸까? ]



우리 생활에 필수적인 에너지인 전기, 전기가 어디서 어떻게 만들어지는지 아시나요? 


우리나라에는 전기를 생산하기 위해 수력, 화력, 원자력 등 다양한 발전소가 있습니다. 

이제부터 전기 생산의 중심인 다양한 발전소 시스템에 대해 원자력 발전, 수력 발전, 화력발전 각 3부로 나누어 더욱 자세히 알아보겠습니다. 



[ 원자력 에너지 ]



한울 원자력 발전소 사진 ⓒ한국수력원자력 



1부에서는 원자력발전소에 대해 알아볼 것입니다. 원자력 발전소에 대한 설명에 앞서 간단하게 원자력 에너지란 무엇인지 알아보겠습니다.



핵분열 ⓒBritannica Visual Dictionary



원자력 에너지는 핵에너지로 핵 분열시 발생하는 열에너지입니다. 우리나라는 원자력 에너지의 원료로 우라늄을 사용하고 있습니다.


원자력은 이산화탄소 배출이 거의 없는 친환경 에너지입니다. 또한, 같은 에너지를 생산할 때 연료의 양(우라늄)이 다른 연료들보다 월등히 적게 필요하고, 사용 후 핵연료를 다시 재활용 할 수 있는 장점을 가지고 있습니다.



[ 우리나라 전기 생산량 중 원자력 발전의 비율은? ]







우리나라 에너지 총 생산량 중 원자력의 발전 비율은 약 31% (2015년 기준)를 차지하고 있습니다. 비율만 보아도 원자력 발전은 전기 생산에 많은 비중을 차지하고 있음을 알 수 있습니다. 



한국수력원자력 마크 ⓒ한국수력원자력



또한, 우리나라 원자력 발전소는 한국수력원자력(주)에서 보유, 운영하고 있습니다.


한국수력원자력(주)은 원자력발전소와 수력발전소를 보유하고 있는 유일한 기업이며, 국내 전력의 약 31.5%를 생산하는 우리나라 최대의 발전회사입니다. 현재 한수원은 원자력 발전소 25기를 운영 중입니다. (2017년 3월 기준)



[ 원자력 발전소의 원리 ]



발전소에서 전기가 생산되는 기본적인 과정은 수력, 화력 원자력 등 다양한 에너지가 발전소의 터빈을 돌리면 발전기가 돌아가고 이때 발전기 안에서 전기에너지가 만들어집니다.

  


원자력 발전소의 내부모습 ⓒ 한국원자력문화재단



원자력 발전소는 크게 원자로와 터빈, 발전기 이 세 가지로 구성되어 있습니다.


원자력 발전소의 전기 생산 원리는 

① 원자로에서 우라늄을 핵분열 시킬 때 발생하는 열을 이용해 증기를 만듭니다. 

② 이렇게 만들어진 증기는 터빈을 돌리게 됩니다. 

③ 다시 그 터빈은 발전기를 회전시키며 전기를 생산합니다. 

④ 터빈을 회전시킨 증기는 복수기에서 바닷물에 의해 냉각되어 물로 전환되고 증기발생기로 되돌아가 다시 증기로 만들게 됩니다.


원자력 발전소의 핵심인 원자로에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.


현재 한국수력원자력은 원자로를 크게 미국에서 개발한 가압경수로와 캐나다에서 개발한 가압중수로를 사용하고 있습니다. 개발국이 달라 내부구조에 차이를 보일 뿐 기능은 같습니다.



*경수: 일반 물  *중수: 일반 물에 중성자가 하나 더 추가된 무거운 물

표1.[ 가압경수로와 가압중수로의 차이 ] ⓒ한국수력원자력 에너지이야기





원자로 가압경수로 내부모습 ⓒ 한국원자력문화재단



우리나라 원자력 발전소에서 가장 많이 사용되고 있는 가압경수로의 원자로 내부입니다.


원자로의 구조에 대해 설명해드리겠습니다.


-제어봉

핵 분열시 발생하는 중성자를 흡수하여 연쇄반응의 속도를 조절하거나 긴급하게 핵분열의 수를 낮추는 장치입니다. 

중성자가 많아지면 우라늄과 충돌수가 증가하게 되며 더 많은 열을 발생하기 때문에 속도를 낮추기 위해 제어봉으로 중성자를 흡수하는 것입니다.


-가압기

일반적 대기압상태에서는 100℃에서 물이 끓기 시작합니다. 100℃에서도 물이 끓지 않게 하려면 압력을 높여줘야 합니다. 가압기는 냉각재가 끓지 않도록 압력을 높여주는 역할을 합니다. 


-증기발생기

외부에서 급수된 물이 열에너지를 흡수한 냉각재의 열을 빼앗아 증기로 변환되는 장치로 열교환기로 생각하면 됩니다. 증기발생기에서 발생한 증기가 터빈을 돌리게 됩니다.


-감속재(냉각재)

핵분열 후 나오는 중성자는 매우 빠르게 움직이는데, 속력이 느려야 우라늄235와 연쇄반응을 잘 일으킬 수 있습니다. 중성자의 속력을 줄이는 역할을 하는 것이 바로 감속재입니다. 



-냉각재펌프

원자로 안에서 핵분열에 의해 발생한 열을 냉각재가 흡수해 증기발생기로 보내지는데 원활히 하기위해 강제로 냉각제를 순환시키는 장치입니다.

 


5중 방호벽 ⓒ 한국수력원자력



또한, 원자로는 방사성물질이 발전소 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여 5중 방호벽을 설치하고 있습니다.


지금까지 원자력발전소의 발전 원리와 원자로 내부에 관해 설명해드렸는데 이해가 되셨나요?


전기 생산의 중심, 수력·양수 발전소에 대해 알아보자는 2부에서 이어집니다. 










댓글쓰기 폼
  • 박권수 2018.04.19 09:54
    가압 중수로는 월성 1호기와 2호기 뿐 아닌가요
  • BlogIcon 이준식 2019.05.06 15:58 신고
    한 가지 궁금한 점이 있는데 우리나라의 원자력 발전이 시민들이나 정부의 반대로 인해서 다른 나라에 비해 성장하지 못하고 있나요? 예를 들면 현재 우리나라의 기술력으론 40기넘게 관리가 가능한데 24기로 규제하고 있다던지