한수원, 국내 첫 3D프린팅 원전 부품 18개월 운전 성공

새울 1호기 '다익형 임펠러' 결함 없이 연속 운전
기존 원전 넘어 SMR 신규 부품까지 적용 확대 추진

한국수력원자력이 국내 최초로 3D 프린팅으로 제작한 원전 부품(은색 부분). 한수원.

한국수력원자력이 국내 최초로 3D프린팅 기술을 활용해 제작한 원전 부품을 실제 발전소에 적용해 18개월간 결함 없이 운전하는 데 성공했다. 한수원은 검증된 기술을 다른 원전으로 확대하고 향후 소형모듈원자로(SMR) 부품 제작에도 활용한다는 계획이다.

한수원은 3D프린팅으로 제작한 원자력발전소 발전기차단기 냉각용 '다익형 임펠러'가 새울 1호기에서 18개월간 연속 운전을 마쳤다고 26일 밝혔다.

다익형 임펠러는 발전기차단기를 냉각하는 데 사용되는 부품이다. 기존 제품은 고정판에 여러 개의 날개(블레이드)를 조립하는 방식으로 제작돼 고정판과 블레이드 사이 연결부가 손상될 가능성이 있었다.

한수원은 이를 개선하기 위해 3D프린팅 기술을 적용해 고정판과 블레이드를 하나로 제작했다. 조립 과정 없이 일체형으로 만들어 기존 제품의 취약부를 근본적으로 제거하고 내구성을 높였다. 한수원은 관련 기술 개발을 2024년 완료했다.

3D프린팅은 3차원 모델 데이터를 기반으로 재료를 층층이 쌓아 제품을 만드는 적층제조(Additive Manufacturing) 기술이다. 기존 제조 방식으로 구현하기 어려운 일체형 구조나 복잡한 형상의 부품을 제작할 수 있다는 장점이 있다.

한수원은 3D프린팅 임펠러를 실제 원전에 적용하기에 앞서 열처리를 통한 재료 특성 향상과 기계적 성질 시험, 풍량 시험 등을 거쳐 성능과 내구성을 검증했다.

검증을 마친 임펠러는 지난해 1월 새울 1호기에 국내 최초로 설치됐다. 이후 올해 7월 계획예방정비에 들어갈 때까지 18개월 동안 결함 없이 연속 운전했다.

한수원은 이번 실증 결과를 바탕으로 다른 원전에도 3D프린팅 제품 적용을 확대할 방침이다. 기존 원전 부품의 성능과 내구성을 개선하는 것은 물론 향후 신형 원전 부품 제작에도 관련 기술을 활용할 계획이다.

이돈국 한수원 중앙연구원장은 "3D프린팅 기술이 기존 부품의 대체품뿐만 아니라 소형모듈원자로(SMR)와 같은 신형 원전의 신규 부품 제작에도 활용될 수 있도록 미래를 준비하는 연구개발을 수행하겠다"고 말했다.

세종=강나훔 기자 nahum@asiae.co.kr