새울 3호기 첫 임계 달성 — 착공 9년, APR-1400의 상업운전까지 남은 과제

2026년 4월 12일, 새울 3호기가 첫 임계에 도달했습니다. 울산 울주군에 위치한 140만kW급 원전이 착공 9년 6개월 만에 시동을 건 겁니다. 탈원전 논란, 주52시간제, 내진설계 강화까지 — 숱한 변수를 거쳐 도착한 지점이죠.

▲ 새울 3호기 원전 전경 (출처: 한국수력원자력)

뉴스 헤드라인만 보면 “드디어”라는 반응이 먼저 나옵니다. 하지만 첫 임계가 곧 전력 생산을 의미하는 건 아닙니다. 상업운전까지는 아직 6개월의 시험이 남아 있고, 건설 과정에서 드러난 과제도 적지 않습니다. 발전 엔지니어 관점에서 이번 사건이 던지는 질문을 정리해봤습니다.

새울 3호기 첫 임계 — 무엇이 일어난 건가

첫 임계란 무엇인가

원자로에 핵연료를 장전하고, 제어봉을 단계적으로 인출해서 핵분열 연쇄반응이 스스로 유지되는 상태. 이것이 임계입니다. “원자로에 시동이 걸렸다”는 표현이 뉴스에 자주 나왔는데, 꽤 정확한 비유이죠.

다만, 일반인들이 가장 혼동하는 부분이 여기 있습니다. 첫 임계는 “원자로가 켜졌다”는 뜻이지, “전기를 만들기 시작했다”는 뜻이 아닙니다. 자동차로 치면 엔진 시동을 건 것이지, 도로에 나선 게 아닌 셈이죠. 임계 상태에서 발생하는 열출력은 극히 낮은 수준이고, 실제 전력을 생산하려면 출력을 서서히 올리는 별도의 시험 과정이 필요합니다.

“임계”라는 단어 자체가 일반인에게는 위험한 느낌을 주기도 합니다. 실제로는 정반대입니다. 첫 임계는 원자로가 설계대로 작동한다는 것을 확인하는 첫 번째 관문이거든요. 제어봉 삽입 한 번으로 즉시 정지할 수 있는 상태에서 진행되며, 원자력안전위원회의 사용전검사 9개 항목을 모두 통과한 뒤에야 허가됩니다.

140만kW는 어느 정도인가

140만kW(1,400MWe)라는 숫자가 직관적으로 와닿지 않을 수 있습니다. 이 용량이면 약 150만 가구에 전력을 공급할 수 있습니다. 울산광역시 전체 가구 수가 약 47만이니, 울산시의 3배를 커버하는 규모이죠. 이용률 90% 이상으로 24시간 돌아가는 원전의 특성까지 감안하면, 이 한 기가 만들어내는 전력량은 태양광 발전소 수십 개에 해당합니다.

상업운전까지 남은 절차

첫 임계 이후에는 약 6개월간 출력상승시험을 거칩니다. 5% → 25% → 50% → 75% → 100%로 단계적으로 출력을 올리면서, 매 단계마다 주요 설비와 안전계통의 정상 작동을 확인합니다. 제 분야인 화력발전도 신규 준공 후 성능시험을 거치지만, 원전은 그 과정이 비교할 수 없이 까다롭거든요.

각 출력 단계 사이에는 간이정비 기간도 포함됩니다. 특정 출력에서 진동이나 온도 이상이 발견되면 해당 단계에서 멈추고 원인을 규명해야 하죠. 화력발전소에서도 이런 단계별 시험은 하지만, 원전은 하나의 이상 징후에도 전체 일정이 멈출 수 있다는 점이 다릅니다.

상업운전 목표 시점은 2026년 하반기, 빨라야 8월입니다. 모든 시험을 무사히 통과해야 하니, 아직 넘어야 할 단계가 남아 있는 셈이죠.

새울 3호기 건설 타임라인 — 왜 9년이 걸렸나

이 원전은 2016년 착공 당시 공기를 약 66개월(5년 반)로 잡았습니다. 실제로는 9년 6개월이 소요됐으니, 3년 이상 지연된 겁니다. 단순한 공정 지연이 아닙니다. 정책·제도·사회적 변수가 동시에 겹친 복합적인 결과이죠. 같은 기간 동안 해외에서도 원전 건설 지연 사례가 속출했지만, 한국의 경우는 정책 전환이라는 독특한 요인이 추가됐다는 점에서 차이가 있습니다.

탈원전 정책의 그림자

가장 큰 변수는 2017년 탈원전 정책이었습니다. 새울 3·4호기는 건설 중이라 중단 대상은 아니었지만, 정책 불확실성이 현장에 미치는 영향은 컸습니다. 인력 수급이 어려워졌고, 협력업체들의 참여 의지도 흔들렸거든요.

원전 건설은 수천 명이 동시에 투입되는 대형 프로젝트입니다. “이 산업에 미래가 있나?”라는 의문이 퍼지는 순간, 숙련 인력이 이탈합니다. 정책 방향이 바뀔 수 있다는 신호만으로도 현장 공정에 직접적인 타격을 주는 겁니다. 실제로 이 시기에 원전 관련 전공자의 대학원 진학률도 눈에 띄게 떨어졌다는 보고가 있습니다. 기술 역량은 하루아침에 만들어지지 않지만, 잃는 것은 순식간이라는 교훈을 이 사례가 잘 보여줍니다.

주52시간제와 내진설계 강화

2018년 시행된 주52시간제도 공기 지연의 원인이었습니다. 발전소 건설 현장은 24시간 교대 작업이 기본입니다. 근로시간 제한으로 투입 인력을 늘려야 했고, 숙련공 확보는 더 어려워졌죠. 특히 원전 건설은 일반 건설 현장과 달리 핵 품질 등급(Nuclear Quality Grade) 자격을 가진 인력만 투입할 수 있는 공정이 많아서, 대체 인력 확보가 쉽지 않았습니다.

2016년 경주 지진 이후 강화된 내진설계 기준도 빼놓을 수 없습니다. 기존 0.2g에서 0.3g로 상향된 내진 기준은 격납건물뿐 아니라 배관, 지지대, 전기 계통까지 광범위한 설계 변경을 요구했습니다. 안전을 위해 당연히 필요한 조치였지만, 이미 시공이 진행 중인 상태에서 설계를 바꾸는 것은 신규 설계보다 훨씬 복잡한 작업이죠.

새울 3호기의 심장 — APR-1400 노형

이번 호기에 적용된 APR-1400은 한국이 독자 개발한 가압경수로입니다. 전기출력 140만kW(1,400MWe), 설계수명 60년. 기존 한국형 원전 OPR-1000 대비 안전성과 경제성을 모두 끌어올린 노형이죠.

강화된 안전 설계의 핵심

APR-1400의 가장 큰 특징은 안전 설계 철학의 전환입니다. 기존 원전이 능동적 안전계통(펌프·밸브 작동)에 의존했다면, 이 노형은 피동 안전계통을 대폭 강화했습니다. 전원이 완전히 상실되더라도 중력과 압축가스만으로 원자로를 냉각할 수 있는 구조이죠.

항공기 충돌을 고려한 격납건물, 수소 저감 장치, 이중 격납 구조. 후쿠시마 사고 이후 국제 안전 기준이 대폭 강화됐는데, APR-1400은 이를 모두 반영한 3세대+ 원전입니다. 특히 노심용융 사고가 발생하더라도 용융물을 격납건물 내부에 가두는 노심포집장치(Core Catcher)까지 갖추고 있습니다. 직접 현장에서 설비를 다루는 입장에서 보면, 안전 마진이 넉넉한 설계는 운전원의 부담을 크게 줄여줍니다. 예상치 못한 상황에서도 시스템이 자동으로 대응할 수 있는 여유가 있다는 뜻이거든요.

설계수명 60년도 주목할 부분입니다. 기존 OPR-1000은 40년이었는데, APR-1400은 재료 기술과 구조 설계를 개선해서 20년을 더 확보했습니다. 60년간 안정적으로 운전한다면 kWh당 발전단가는 더 낮아지겠죠. 경제성과 안전성을 동시에 잡으려는 설계 의도가 분명히 드러나는 대목입니다.

새울 3호기 건설비 — 8.6조에서 10조로

당초 새울 3·4호기의 건설비는 기당 약 8.6조 원으로 책정됐습니다. 그런데 공기 지연과 설계 변경이 겹치면서 약 1.2조 원 이상 초과된 것으로 알려져 있죠. 10조 원이 넘는 건설비는 분명 부담스러운 숫자입니다. 하지만 60년간 운전하면서 생산하는 전력량으로 나누면, kWh당 발전단가는 여전히 다른 에너지원 대비 경쟁력이 있습니다. 비용 초과 자체보다는 그 원인을 구조적으로 이해하는 것이 더 중요합니다.

비용 초과는 “관리 실패”가 아니다

원전 건설비 초과를 단순히 관리 부실로 보는 시각이 있는데, 현실은 다릅니다. 원자력안전위원회, 산업통상자원부, 한국원자력안전기술원(KINS), 한국원자력통제기술원(KINAC) 등 관련 규제 기관만 해도 여러 곳입니다. 인허가 하나에 수개월이 걸리는 경우도 흔하죠.

하지만 이것은 원자력이라는 발전원의 특성상 당연히 필요한 절차입니다. 위험성이 있는 에너지원을 다루는 만큼, 규제의 존재 자체를 문제 삼을 수는 없습니다. 비용 초과를 줄이려면 규제를 없애는 게 아니라, 규제 프로세스를 효율화하는 방향이 맞습니다.

해외 사례를 보면 이 문제가 한국만의 것이 아님을 알 수 있습니다. 핀란드 올킬루오토 3호기는 건설에 18년이 걸렸고, 영국 힝클리 포인트 C도 공기와 비용이 지속적으로 증가하고 있습니다. 원전 건설의 복잡성은 전 세계 공통 과제인 셈이죠. 다만, 한국이 이 과제를 어떻게 관리하느냐가 향후 수출 경쟁력을 좌우할 겁니다.

새울 3호기 이후 — 체코 수출과 원전 생태계

이번 원전의 의미는 국내 전력 공급에만 있지 않습니다. 한국형 원전의 해외 수출과 직결되는 운전 레퍼런스이기도 합니다. 원전 시장은 “실적”이 곧 신뢰인 산업입니다. 지어본 경험 없이는 아무도 믿지 않거든요.

체코 원전 수출의 연결고리

2024년 체코 정부가 한국수력원자력(KHNP)을 두코바니 원전 신규 건설 우선협상대상자로 선정했습니다. 계약 규모 약 24조 원. 적용 노형은 APR-1000인데, 이는 APR-1400의 출력을 1,000MWe로 조정한 수출형 모델입니다. 프랑스 EDF와의 경쟁에서 이긴 결과라 의미가 더 큽니다.

체코 입장에서 가장 중요한 것은 “실제로 지어서 돌아가는 원전이 있느냐”입니다. 새울 3호기가 성공적으로 상업운전에 진입하면, 그 자체가 체코 수출의 가장 강력한 레퍼런스가 됩니다. UAE 바라카 원전(APR-1400, 4기)에 이어 국내에서도 검증된 실적을 쌓는 셈이죠.

원전 수출은 단순한 플랜트 수출이 아닙니다. 건설부터 운영·정비·핵연료 공급까지 수십 년에 걸친 패키지 사업이거든요. 하나의 레퍼런스가 다음 수출로 이어지는 구조라서, 이 호기의 성공적 가동은 산업 전체에 파급효과를 미칩니다.

원전 산업 생태계의 회복

탈원전 시기에 위축됐던 국내 원전 산업 생태계도 서서히 회복되고 있습니다. 두산에너빌리티를 비롯한 주기기 제조사, 배관·계전 전문업체, 원자력 전공 인력 양성까지 — 하나의 원전이 가동되려면 수백 개 기업의 공급망이 살아 있어야 합니다.

문제는 이 생태계가 한번 무너지면 복원하는 데 10년 이상 걸린다는 겁니다. 숙련 용접공 한 명을 양성하는 데 5년이 넘게 걸리고, 원전급 품질 인증을 받은 자재 공급업체는 대체가 어렵습니다. 현장에서 직접 보면, 기술은 있는데 사람이 부족한 상황이 가장 답답하죠.

신한울 3·4호기 건설이 예정되어 있고, 체코 수출까지 현실화되면 향후 10년간 원전 인력 수요는 급격히 늘어날 전망입니다. 지금 생태계를 복원하지 못하면, 수주는 했는데 지을 사람이 없는 상황이 올 수도 있습니다. 화력 분야에서 비슷한 상황을 겪어본 입장에서, 인력 문제는 예산보다 더 풀기 어려운 과제라는 걸 체감합니다.

새울 3호기가 보여준 원전의 현실과 미래

이번 첫 임계는 단순한 기술적 이벤트가 아닙니다. 한국 에너지 정책의 방향, 원전 산업 생태계의 지속 가능성, 해외 수출 경쟁력까지 — 여러 맥락이 교차하는 지점이죠. 특히 AI 데이터센터 확산으로 전력 수요가 급증하는 지금, 대용량 기저발전 한 기의 가치는 과거 어느 때보다 커졌습니다.

12차 전력수급기본계획에서도 원전은 기저발전의 핵심 축으로 다시 자리잡았습니다. 탈원전에서 원전 확대로 정책이 선회한 지금, 새울 3호기는 그 전환의 첫 번째 결과물입니다. 에너지 안보 측면에서도 대용량 기저발전의 가치는 점점 더 커지고 있습니다.

다만, 건설 9년·비용 초과 1.2조라는 현실도 직시해야 합니다. 신한울 3·4호기, 체코 수출까지 이어지려면 이번에 드러난 과제 — 인력 양성, 공급망 안정, 규제 효율화 — 를 하나씩 해결해야 하겠죠.

원전의 미래는 기술력만으로 결정되지 않습니다. 그 기술을 뒷받침하는 제도와 사람이 함께 갖춰져야 합니다. 한국이 원전 수출국으로서 입지를 굳히려면, 건설 공기 관리 능력부터 증명해야 합니다. 새울 3호기의 경험이 다음 프로젝트의 밑거름이 되려면, 지연 원인에 대한 솔직한 분석과 개선책이 뒤따라야 하겠죠.