한수원, 국내 최초 3D프린팅 원전 부품 18개월 연속 운전 성공

조립부 취약점 근본적 제거해 내구성 극대화…무결점 작동 입증

▲한국수략원자력이 국내 최초로 3D 프린팅으로 제작한 원전 부품(은색 부분). (사진제공=한국수력원자력)

한국수력원자력이 4차 산업혁명의 핵심인 3D프린팅 기술을 원자력발전소 부품 제조에 적용해 1주기(18개월) 무결점 운전에 성공했다.

보수적인 원전 생태계에 적층제조 기술이 성공적으로 안착하면서 부품 내구성 강화는 물론 제조 공정의 획기적인 혁신이 예상된다.

한수원은 국내 최초로 3D프린팅 기술로 제작한 원전 부품이 18개월 연속 운전에 성공했다고 26일 밝혔다.

이번에 1주기 무결점 운전을 마친 부품은 원전 발전기차단기 냉각에 쓰이는 '다익형 임펠러'다. 기존 임펠러는 고정판에 여러 개의 날개(블레이드)를 조립해 만드는 구조로, 장기간 가동 시 고정판과 블레이드 사이의 연결부가 손상될 위험이 존재했다.

이에 한수원은 3D모델 데이터로부터 층층이 소재를 쌓아 올리는 3D프린팅(적층제조) 기술을 도입했다. 여러 부품을 잇는 대신 이음새가 없는 '일체형'으로 찍어내 조립부의 취약점을 근본적으로 제거하고 내구성을 대폭 높였다.

한수원은 2024년 해당 부품 개발을 완료한 뒤 열처리, 기계적 성질 시험, 풍량 시험 등 까다로운 성능 검증을 거쳤다. 이후 2025년 1월 새울 1호기에 이를 국내 최초로 설치했으며 올해 7월 계획예방정비 시점까지 18개월 동안 단 한 번의 결함 없이 연속 가동하는 데 성공했다.

장기간 사용에도 3D프린팅 부품의 안전성과 신뢰성이 완벽하게 입증된 셈이다.

한수원은 이번 성과를 마중물 삼아 다른 원자력발전소에도 3D프린팅 부품 적용을 본격적으로 확대해 나갈 방침이다.

이돈국 한수원 중앙연구원장은 "3D프린팅 기술이 기존 부품의 대체품 생산을 넘어 향후 소형모듈원자로(SMR)와 같은 신형 원전의 신규 부품 제작에도 폭넓게 활용될 수 있도록 미래를 준비하는 연구개발(R&D)에 매진하겠다"고 강조했다.