한국과 미국이 청정에너지 파트너십을 맺으며 글로벌 에너지 시장에 변화가 예고됩니다. 양국은 원자력에너지를 기후 위기 극복과 탄소중립 목표 달성의 중요한 요소로 규정하고, 두 나라의 관계를 외교·안보 중심에서 원전 분야를 포함한 ‘첨단기술 동맹’으로 확대했습니다. 원자력발전에 대한 한미 간 동맹에 힘입어 현대건설의 차세대 원전 사업도 더욱 동력을 얻고 있습니다. 현대건설은 미국 에너지 기업 홀텍 인터내셔널과 ‘팀 홀텍’을 구성해 160㎿급 소형모듈원전(SMR) 20기를 동유럽에 건설할 예정입니다. 또한 우리나라 공적 금융기관들의 지원을 토대로 홀텍과 글로벌 원전 프로젝트를 함께 발굴하는 등 K원전사업의 글로벌 진출에 가속이 붙을 것으로 전망합니다.

다시 꽃피고 있는 원전 르네상스 시대. 현대건설은 국내외 한국형 대형원전 34기 중 22기의 시공 주간사로 참여하며 국내 건설사 중 처음으로 가압경수로*와 가압중수로* 방식을 모두 시공한 이력을 보유하고 있습니다. ‘국내 최다 원전 건설’ ‘해외 첫 원전 수출’이라는 자랑스러운 포트폴리오를 토대로 SMR, 원전해체, 사용후핵연료 저장시설 등과 같은 차세대 원전사업으로 역량을 확대해나가고 있죠. 오늘날 원자력발전 분야의 강자가 되기까지, 1971년부터 숨 가쁘게 달려온 현대건설 대형원전 프로젝트 역사를 톺아보았습니다.

*가압경수로(PWR): 저농축 우라늄(2~4%)을 연료로, 경수(H₂O)를 냉각재로 사용하는 원전.

*가압중수로(PHWR): 천연 우라늄 연료로 중수(D₂O)를 냉각재로 사용하는 원전. 가동 중 연료 교체가 가능합니다.

※월성 1~4호기가 가압중수로 방식이며, 그 외 국내 모든 원전은 가압경수로 방식입니다.

 원전 시대의 서막(1970s) 

고리1·2호기 & 월성1호기 원자력발전소

우리나라는 1956년 원자력 관련 행정부서를 신설하고, 1958년 3월 원자력법을 공포했습니다. 에너지 안보와 안정적인 전력 공급의 중요성이 더욱 대두되면서 과거 원전 사업의 주체였던 한국전력공사는 미국의 웨스팅하우스를 주계약자로 하는 고리1호기 발전소 공급 계약을 1970년 12월 체결했죠. 이는 우리나라 최초의 원자력발전소 건설의 신호탄이 되었습니다.

현대건설은 K원전의 발전사와 궤를 같이했습니다. 원전 건설 초창기에는 국내 기술과 경험이 부족한 탓에 전적으로 외국 기술에 의존할 수밖에 없었습니다. 외국 주계약자가 발전소 착공부터 준공까지 모든 책임(일괄 발주 방식, Turn-Key)을 맡았죠. 그 가운데 현대건설은 원자로 운전에 필요한 계통 공사에 참여해 기술을 익혀 나갔습니다. 587㎿ 규모의 고리1호기는 1971년 3월 착공해, 1978년 4월 상업운전을 시작했는데요. 이로써 우리나라는 세계에서 21번째로 원전 보유국 대열에 올라서게 되었습니다.

고리1호기 건설로 인정받은 시공 역량과 자신감은 고리2호기 수주로 이어졌습니다. 현대건설 참여 폭 또한 확대되어 원전 건설의 핵심 공정이라 할 수 있는 1차계통* 공사를 주도하는 등 우리나라 원전 기술 자립의 가능성을 함께 열어나갔죠.

*원전은 1차 계통과 2차 계통으로 나뉩니다. 핵분열을 통해 얻어지는 열을 이용해 증기를 만드는 원자로를 1차 계통, 증기로 터빈을 돌려 전기를 얻는 발전 설비를 2차 계통이라고 합니다.

1975년 5월 착공해 1983년 4월 준공한 월성1호기는 대한민국 최초의 ‘가압 중수로’ 원전으로, 고리 원전의 ‘가압 경수로’와는 완전히 다른 타입입니다. 우리 정부는 원천기술 공급 루트의 다원화를 위해 캐나다 표준 원자로인 중수로(CANDU)를 도입했습니다. 원천기술 보유자인 캐나다원자력공사(AECL, Atomic Energy of Canada Limited)조차 처음 시공하는 타입으로, 월성1호기 공사에는 많은 어려움이 따랐죠. 더욱이 국가 에너지 수급 계획에 따라 공기를 3~4개월 앞당겨야 하는 미션도 추가됐습니다. 현대건설은 1차계통 시공 대부분을 돌관으로 공사하며 약속대로 공기를 4개월 단축하는 데 성공했는데요. 월성1호기와 고리2호기가 1983년 4월과 7월 각각 준공되며 한국은 비슷한 시기에 중수로와 경수로 타입을 모두 보유하게 되었습니다.

 기술 축적기(1980s) 

고리3·4호기 & 한빛1․2호기 원자력발전소

1980년대 들어서며 국내 원자력발전은 새로운 도약기를 맞았습니다. 앞서 착공한 원자력발전소가 속속 준공되면서 우리나라 전력 공급의 중요한 부분을 원자력이 담당하게 된 것입니다. 국가 주도의 원전 기술 국산화 계획이 본격 가동되며, 현대건설의 기술 발전 속도도 탄력을 받기 시작했습니다. 현대건설은 고리3․4호기 프로젝트의 주계약자*이자 단독 시공업체로 선정되는 쾌거를 이뤘죠. 고리3호기는 미국 <Nucleonics Week>지가 발표한 ‘2003년 원전 이용률’에서 세계 원전 443기 중 1위를 달성했습니다. 고리4호기는 원자력발전소 운영의 안정성과 기술 능력을 입증하는 지표인 ‘한주기 무고장* 안전 운전(OCTF, One Cycle Trouble Free)’을 다섯 차례나 기록하기도 했죠.

*고리 3․4호기는 분할발주(EPCM+다수 주계약자) 방식으로 진행됐습니다.

*한주기 무고장: 처음 연료가 장전된 후 혹은 연료 교체 후 다음 교체까지 발전소가 정지 없이 연속 운행하는 것.

전라남도 영광군 소재의 한빛 원전 1~6호기(과거 영광 원전)는 현대건설이 20여 년에 걸쳐 건설한 원전으로 대한민국 전력 생산량의 5%(2021년 기준)를 담당하고 있습니다. 한빛1·2호기는 고리3·4호기와 마찬가지로 분할발주 방식이었으며, 설비용량은 각각 950㎿에 달했습니다. 현대건설은 한빛1·2호기에서 토목·건축 공정과 더불어 전기·기계 분야까지 국내 기술 적용의 폭을 넓혀 나갔습니다. 

 기술 자립기(1990s to early 2000s) 

한빛3~6호기 & 월성2호기 원자력발전소

한빛3․4호기는 순수 국내 기술진에 의해 건설되었습니다. 한국전력공사는 원자력 기술 자립 기반을 닦기 위해 분야별 주계약자를 국내 업체로 선정하고, 외국 업체는 국내 주계약자의 하도급자로 참여토록 시스템을 바꾸었습니다. 또한 지명 입찰을 통해 1987년 11월 현대건설을 한빛3·4호기의 단독 시공업체로 선정했습니다. 일찍이 해외 선진사와 기술 협력을 맺고, 해외 원자력 프로젝트 수행에 필수인 ASME(American Society of Mechanical Engineers․미국기계학회)를 인증받고자 전담팀을 발족하는 등 현대건설의 끊임없는 노력이 빛을 발하는 순간이었죠.

설계와 시공이 동시에 진행된 한빛3․4호기는 1989년 12월 착공한 후 1991년 12월 원자로 건설의 마지막 단계인 원자로 설치 공사에 돌입했습니다. 현대건설은 지상과 인접한 임시출구를 통해 원자로를 설치하는 기존 방법 대신, 지상 14m 높이에 설치된 플랫폼 위로 원자로를 인양한 후 장비 출입구를 통해 격납건물 안으로 넣는 신공법을 처음으로 시도해 성공시켰죠. 한빛3·4호기는 최초의 국내 주도형 사업으로서 기술이 미진한 분야에 대해서만 외국 업체의 지원을 받았는데요. 이는 최초의 한국표준형원전(KSNR) 한울3·4호기를 탄생시킨 원동력이 되었습니다.

한빛5·6호기 건설은 KSNR 1호 원전을 시공·운영하며 캐치한 사안들을 개선하는 데 초점이 맞춰졌습니다. 현대건설은 그동안 축적된 기술과 경험을 바탕으로 진일보된 원전을 건설했습니다. IMF 외환위기 등 예기치 못한 어려움 속에서도 계약 공기를 준수한 것은 물론, 원전의 경제성과 안전성을 모두 높이며 한국표준형원전 성능을 한 단계 업그레이드시켰죠.

한편, 월성2호기는 1호기가 착공된 지 16년만인 1991년 10월 착공했습니다. 현대건설은 슬립폼(Slipform)*, PS(Pre-Stressing) 등 신공법을 개발하며 품질에 완벽을 기울였죠. 월성1․2호기를 준공하며 현대건설은 경수로와 중수로 분야에서 시공 기술을 축적한 국내 최초의 건설사로 발돋움했습니다. 최고의 기술력과 실적을 보유한 원전 건설 선두 주자로 그 위치를 견고히 한 것은 물론이었죠. 

*슬립폼: 콘크리트를 계속 타설할 수 있는 일정한 형태의 거푸집을 만들어 승강장치(Jacking System)를 이용해 거푸집을 상향으로 조금씩 이동시키면서 단시일 내 원자로 외벽 콘크리트 구조물을 만드는 공법. 

 기술 고도화기(2000s) 

신고리1·2호기 & 새울1·2호기 원자력발전소

2000년대는 우리나라 원전 역사에 전환점을 맞은 시기입니다. 한국전력공사에서 발전 부문이 6개사로 나뉘며 원전 사업의 주체가 한국수력원자력(주)으로 바뀌었고, 꾸준한 원전 기술 국산화를 통해 한국표준형원전이 한층 더 진화했죠. 신고리1·2호기는 ‘개선형 한국표준원전’ OPR 1000(Optimized Power Reactor 1000㎿)을 도입한 최초의 원전입니다. OPR 1000은 해외 진출을 겨냥해 지은 한국형표준원전(KSNR)의 새로운 이름인데요. KSNR의 개선사항이 반영되어 우리나라 2세대 원전이라 일컫습니다. 

신고리1․2호기에는 일체형 원자로 상부 구조물, 발전소 감시 경보 시스템 등 국내에서 생산한 원전 기기를 도입했습니다. 비상 냉각수 주입 배관, 피동형 수소 제거 장치 등을 추가하며 원전의 안전성을 크게 높였죠. 원자력발전소 건설로 인한 해양 환경의 변화를 막고자 국내에서 처음으로 해저터널을 만든 후 냉각수를 취·배수하는 방식을 도입하기도 했는데요. 특히 현대건설은 합성 구조물 공법과 원자로 냉각재 배관 자동용접 등 신공법을 최초로 적용하며 원전 건설의 경제성과 기술력까지 향상시켰습니다.

새울1․2호기(과거 신고리3․4호기*)는 차세대 신형 경수로 APR 1400(Advanced Power Reactor 1400㎿)이 최초로 적용된 3세대 원전입니다. 규모 7.0의 강진에도 견딜 수 있도록 내진설계를 적용했으며, 멜트다운(Meltdown)* 발생 확률이 100만분의 1에 불과할 정도로 안전합니다. 설계수명도 기존 40년에서 60년으로 대폭 늘어났죠. 새울1·2호기는 대한민국 최초의 원전 수출 역사를 쓴 UAE 바라카 원자력발전소 수주보다 2년여 앞선 2007년 9월 착공했는데요. APR 1400의 우수한 성능을 실증하는 프로젝트였기에 우리나라와 현대건설 모두에 크나큰 의미가 있습니다.

*지난해 11월 새울원자력본부는 신고리3~6호기 명칭을 본부와 통일되도록 새울1~4호기로 변경했습니다.

*멜트다운: 원자로의 노심이 녹아내리는 중대한 원전 사고.

 기술 독립 ․ 해외 수출기(2010s) 

신한울1·2호기 & UAE 바라카 원자력발전소

경상북도 울진군에 들어선 신한울1․2호기는 국내에서 두 번째로 적용된 APR 1400 원전입니다. 2010년 4월 착공해 2022년 12월 준공한 신한울 1호기는 미자립 기술이던 ▶계측 제어 시스템(MMIS, Man-Machine Interface System) ▶냉각재 펌프(RCP, Reactor Coolant Pump) ▶핵심 설계 코드까지 모두 국산화하며 ‘시공기술 100%, 설계 및 기자재율 100%’를 이뤄낸 국내 첫 발전소죠. 특히 ‘원전의 두뇌’ 역할을 하는 MMIS는 원전 운전, 제어, 감시, 계측 등을 통합적으로 관리하는 시스템으로, 해외사의 MMIS에 비해 안정성과 편의성 등에서 우수한 것으로 평가받고 있습니다.

신한울 1·2호기는 향후 국내외에 건설되는 APR 1400 모델 건설에 바로미터가 되는 프로젝트입니다. 신한울1·2호기는 상상이 가능한 모든 원전사고를 대비하기 위해 2중 3중으로 안전장치를 마련했습니다. 안전 강화를 위한 설계 변경만 41건에 달하죠. 2022년 12월 7일 상업 운전을 시작한 신한울 1호기는 우리나라 연간 전력 생산량의 1.18%(2021년, 가동률 90% 기준)를 담당합니다. 신한울 1호기 옆에는 같은 모양을 한 신한울 2호기가 가동을 준비 중인데요. 현대건설은 신한울 2호기의 연말 준공을 위해 구슬땀을 흘리고 있습니다.

2010년대는 ‘최초의 원전 수출’이라는 쾌거를 이룬 시기이기도 합니다. 아랍에미리트(UAE) 수도 아부다비 서쪽 바라카(Barakah)에 1400㎿ 규모의 원전 4기를 건설하는 메가 프로젝트를 수주한 것이죠. 2009년 12월 현대건설, 한국전력, 한국수력원자력 등으로 구성된 컨소시엄은 프랑스․미국․일본 등과의 치열한 경쟁을 뚫고 200억 달러 규모의 초대형 원전 건설의 사업자로 선정됐습니다. ‘팀 코리아’가 건설 중인 UAE 바라카 원자력발전소는 가로 8㎞, 세로 1.8㎞ 규모로 여의도 면적의 4배에 이릅니다. 이슬람 사원 모스크를 연상시키는 원자로 건물의 상부 돔은 30층 아파트 높이와 유사한 80m에 이르죠. 2012년 7월 착공한 바라카 원전은 현재 1․2호기가 상업 운전 중이며, 3호기는 연료 장전과 함께 가동 준비를 마쳤습니다. 4호기 역시 내년 말에 가동될 수 있도록 땀방울을 흘리고 있죠. 1~4호기가 모두 가동되면 UAE 전력 수요의 최대 25%를 공급합니다. 

현대건설은 UAE 원전 수출을 시작으로 ‘K원전’을 세계에 알리기 위한 질주를 시작했습니다. 아울러 지난해 5월에는 미국 웨스팅하우스와 전략적 협약(Strategic Cooperation Agreement)을 체결하고, 국내 기업 최초로 미국형대형원전(AP 1000) 사업의 글로벌 진출 기회를 마련하기도 했죠. 미국, 유럽, 아시아 등지에 라이선스가 있는 AP 1000 사업에 공동으로 참여하며, 현대건설의 대형원전 사업 범위는 더욱 확장될 전망인데요. 현대건설은 한미 원전 협력을 통해 지속가능한 미래 사업의 초석을 다지고, 경쟁력 확보에 박차를 가한다는 계획입니다.

 차세대 원전기(2020s) 

미국 & 동유럽 소형모듈원전 건설 예정

현대건설은 한국형 대형원전에서의 경쟁 우위를 기반으로 원자력발전 전 영역으로 사업 분야를 확대하고 있습니다. 원전 건설뿐 아니라 유지 보수와 성능 개선, 기술 자문과 더불어 원전해체와 사용후핵연료 저장시설 분야까지 기술력을 갖춘 토털 솔루션 크리에이터(Total Solution Creator)로서 면모를 갖추고 있죠.

특히 차세대 원전사업에 두각을 나타냈습니다. 2021년 11월 미국 원자력기업 홀텍 인터내셔널과 소형모듈원전(SMR) 개발 및 사업 동반 진출을 위한 협약(Teaming Agreement)을 맺고, 이듬해 3월 원전해체 진출을 위한 사업 협약을 체결하며 차세대 원전사업에 추진력이 붙었죠. 성과도 두드러집니다. 현대건설은 원전 파트너 홀텍과 사막, 극지 등 지역 및 환경적 제한 없이 배치할 수 있는 범용 원자로 SMR-160(Small Modular Reator 160㎿)을 함께 개발하고 있습니다. SMR-160은 홀텍 소유의 미국 오이스터 크릭 원전해체 부지에 최초로 배치되며, 에너지 인프라 재건을 위해 우크라이나에도 건설될 예정입니다. ‘팀 홀텍’은 2029년 3월까지 우크라이나에 SMR-160 파일럿 프로젝트의 전력망을 연결하고, 추가 20기를 배치할 계획인데요. 이를 위해 효율적인 실행계획을 세우고, 원전 건설에 필요한 부품을 현지에서 생산할 수 있도록 노력을 펼칠 방침입니다.

아울러 현대건설·홀텍 간의 기술 협력에 한국무역보험공사와 한국수출입은행 등 공적 금융기관들의 지원이 뒷받침되며 글로벌 원전 시장에서 K건설의 입지가 더욱 견고해 질 것으로 보이는데요. 현대건설은 이를 디딤돌 삼아 SMR, 원전해체 등 차세대 원전사업에 대한 원천기술 및 역량 확보에 총력을 기울이고 있습니다.

[ 한미 정상회담 기간 중 진행한 현대건설-홀텍-한국무역보험공사 SMR 지원 MOU 체결식 모습. ]

대한민국 50년 원전 역사를 쓴 현대건설은 보다 큰 꿈을 꾸고 있습니다. 차세대 원전 설계 및 건설부터 원전해체까지 원자력 생태계의 발전을 선도하며 글로벌 원전 산업의 게임 체인저가 되겠다는 포부죠. 대한민국을 넘어 글로벌 톱 건설사로서 현대건설이 써 내려갈 글로벌 원전 역사는 이미 시작되었습니다.

참고자료=현대건설 70년사, 한국수력원자력 <2022 원전백서>