원전 수소 안전, 더 촘촘하게 분석할 수 있다!

원자력 발전소의 안전, 특히 수소 폭발 위험에 대한 분석이 더욱 정밀해진다. 이제 우리나라는 더욱 강화된 기술력을 바탕으로 원전의 수소 안전성을 꼼꼼하게 검증할 수 있게 되었다.

이번 개선은 ‘MAAP’ 프로그램의 버전 업데이트를 통해 이루어진다. 기존에 사용되던 MAAP4 버전은 원전 건물 전체의 수소 농도 평균값을 측정하는 데 중점을 두었다. 하지만 새롭게 개선된 MAAP5 버전은 원전 내부 공간을 여러 구역으로 세분화하여 각 구역별 수소 농도를 더 정확하게 측정할 수 있게 되었다. 이는 국지적으로 높아질 수 있는 수소 밀집 현상까지도 규명하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.

이러한 MAAP 프로그램의 분석 결과는 이미 여러 차례 검증 과정을 거쳤다. 지난해, 2022년에는 수소 제거 장치의 성능 검증 과정에서 APR1400 원전의 수소 거동을 컴퓨터 시뮬레이션 기술인 CFD(Computational Fluid Dynamics) 프로그램인 STAR-CCM+를 이용해 모사한 결과와 비교 분석하였다. 그 결과, 두 프로그램의 분석 결과가 유사하게 나타나 MAAP4 버전 분석 결과의 유효성이 재확인된 바 있다.

MAAP 프로그램은 지난 1980년대 미국 전력연구소에서 처음 개발되어 현재 미국, 일본, 캐나다 등 여러 국가에서 중대 사고 해석을 위해 널리 활용되고 있다. 특히 수소 안전성 분석과 관련해서는 독일의 HDR 원전에서 실제로 실험하고 각 구역별로 측정된 수소 농도와 MAAP 프로그램이 예측한 결과를 비교한 결과, 예측값과 실제 측정값이 매우 유사하게 나타나 프로그램의 높은 신뢰성을 입증했다.

더욱이 MAAP4 버전의 분석 결과에 대해서는, 격납 건물 내부를 여러 가상 공간으로 나누어 공간별 수소 농도를 계산하고, 필요에 따라 더욱 세밀하게 분석을 수행하는 방식으로 이미 유효성을 확인한 바 있다. 이러한 MAAP4 분석 결과는 이미 ‘22년 수소 제거 장치 성능 검증 과정에서 APR1400 원전의 수소 거동을 다른 전산유체역학(CFD) 프로그램으로 모사한 결과와 비교 분석하였으며, 두 프로그램의 결과가 유사한 것으로 나타나 MAAP4 분석 결과의 유효성을 재확인한 바 있다.

미국 웨스팅하우스의 AP1000 원전을 포함한 해외 다른 원전에서도 수소 안전성 분석에 MAAP4 버전이 사용되었을 정도로, 이 프로그램은 다양한 비교 검증을 통해 중대 사고 현상을 신뢰성 있게 분석할 수 있는 것으로 검증되었다.