원자력발전은 우리나라에서 생산되는 전력의 40% 이상을 차지하여 국내전력의 주공급원 역할을 하고 있다. 더욱이 온실가스 배출규제와 전력수요의 증가, 유가상승 추세로 말미암아 원자력발전의 의존도가 더욱 높아질 것이다. 그러나 원자력발전소는 구조상 많은 양의 해수를 냉각수로 이용하는 과정 중에 해양생물이 대량 유입되어 발전소 취수구 냉각계통의 여과스크린 막힘 현상이 빈번히 발생하고 있다. 이러한 여과스크린 막힘 현상으로 인한 출력 감발 및 발전 정지로 인해 경제적 손실이 막대히 발생하고 있으며, 손실 규모도 지구온난화로 인한 수온상승과 함께 더욱 증가되고 있는 실정이다.

이와 같은 해양생물에 의한 발전소 취수구 폐쇄현상을 방지하기 위하여, 본 연구팀은 2002년부터 2005년 사이에 과학기술부 원자력 중장기과제의 일환으로 ‘해양생물에 의한 취수구 폐쇄현상 방지기술’에 대한 연구를 수행하였으며, 그 결과 현재 취수설비의 약 10배 제거성능 효과를 가지는 고속스크린을 개발하였다 (특허기술 개발).

▲ 부유식 고속스크린 개념도

또한, 본 연구팀은 개발된 고속스크린의 실용화를 위한 성능 검증 연구를 한국수력원자력(주)와 공동으로 2007년부터 시작하고 있으며, 2009년 3월에 울진원자력발전소 취수구에 prototype 고속스크린 1 set(브러쉬스크린 크기: 5 x 5m)를 부유식으로 설치하였다. 제작 설치하여 현재 해양생물 제거 성능 시험을 실시하고 있다.

고속스크린(총 크기: 20 x 7.5m)은 발전소 순환냉각수로 사용하는 해수와 함께 유입되는 해양생물(해파리 또는 크릴새우)을 취수구 유입이전에 공기방울로써 해파리의 위강에 공기가 들어가 유입해수 표면으로 생물을 띄우는 기포발생장치인 “부양장치”, 부양된 생물을 스크린 이동속도가 1초당 1m를 갖는 브러쉬 스크린에 의해 인양하는 "인양장치", 스크레파에 의해 스크린으로부터 생물을 연속 분리하여 이송시키는 “배출장치”로 구성되어 있다. 그외에도 효과적인 검증을 위하여 난간과 잔교(PE제품) 및 생물을 최종 처리할 수 있는 가두리를 설치하였다.

 

부양장치                인양장치                 배출장치

고속스크린 성능 시험은 발전소에 많은 영향을 주고 있는 크릴새우(3-4월)와 보름달물해파리(8-9월)의 대량 유입시기에 맞추어 실시될 예정이며, 검증 내용으로는 1) 생물을 부양시키는 기포 효율 검증, 2)생물을 빠르게 인양시키는 브러쉬스크린의 성능 검증, 3) 인양된 생물이 브러쉬로부터 분리되는 배출 검증, 4) 기기의 부품별 장치 내구성 및 원활한 운전 능력 검증 등이 있다. 이러한 검증 시험이 성공적으로 마친 후에 바로 실용화가 가능할 것으로 여겨지며, 현재 1호기(100만 KW) 기준하여 하루 발전 정지로 약 10억원 손실이 있는 상황하에서 본 고속스크린 설치는 향후 2천억 이상의 경제적 효과 및 에너지절감을 기대할 수 있을 것으로 여겨진다.

 

울진원자력 발전소 취수구에 설치된 고속스크린

2009-03-20