의료·산업용 방사성동위원소 생산과 연구를 책임지게 될 ‘수출용신형연구로’는 부산광역시 기장군에 구축되는 아시아 유일 방사성동위원소 생산 전용 시설이다. 수출용신형연구로실증사업단 김민환 단장은 “수출용신형연구로가 구축된다면 동남권 의과학 산업단지로 관련 산업체 및 시설들이 이 모여들고, 클러스터가 조성돼 지역발전에 크게 기여할 것”이라며, “더 나아가 방사성 의·과학 산업과 수출용신형연구로가 시너지를 발휘한다면 우리나라가 동남아시아 방사성동위원소(RI) 공급에 있어 허브 국가로 부상할 수 있을 것”이라고 부연했다. 이번 호에서는 김민환 단장을 만나 수출용신형연구로 구축 과정을 들어보았다.

▶ 수출용신형연구로실증사업단의 설립 배경에 관해 소개 부탁드립니다.

  수출용신형연구로실증사업의 시작은 2008년, 2009년으로 거슬러 올라갑니다. 당시 해외 동위원소 생산을 담당하던 연구용원자로의 노후화로 인하여 가동중단이 장기화되면서 전량 수입에 의존하던 의료용 동위원소 몰리브덴(Mo-99)의 국내 공급 부족 사태를 겪게 되었습니다. 몰리브덴은 암 진단용 SPECT 검사에 사용되는 테크네슘(Tc-99m) 동위원소 발생기에 활용되는데 당시 몰리브덴 공급 부족으로 암 환자들이 적기에 진단을 받지 못하게 되자 국내에도 동위원소 생산 전용의 연구용원자로 건설 필요성이 제기되었습니다.

  비슷한 시기인 2009년에 한국원자력연구원은 요르단 연구용원자로 건설사업을 수주에 성공했지만, 후속사업인 네덜란드 연구용원자로 건설사업 수주에는 실패했습니다. 그 이유가 연구용원자로의 핵심기술인 판형핵연료 기술과 하부설치 제어봉 구동장치의 설계, 건설, 운영 경험이 없었기 때문이었습니다. 이에 2010년 정부는 의료용 및 산업용 방사성동위원소 국내 수급 안정화와 수출, 동시에 연구용원자로 수출역량 강화를 위한 국내 개발 핵심기술의 실증을 목적으로 수출용신형연구로 개발 및 실증사업 추진을 결정하였습니다.

  이후 2011년 예비타당성조사를 거쳐 2012년 본격적인 사업에 착수하였습니다. 사업단은 수출용신형연구로의 설계와 인허가를 본격적으로 추진하기 시작한 2014년 설립되었으며, 사업의 추진계획 수립 및 사업 운영 총괄을 담당합니다. 현재 사업단 조직은 사무국, 사업관리부, 기술관리부, 건설사무소 조직이 있으며 하부 조직으로 사무국 내에 인허가·공정관리실과 건설사무소 내에 공사관리팀과 시공기술팀이 운영되고 있습니다.

▶ 수출용신형연구로가 사업 추진 10년 만인에 착공했는데, 지연 이유 등이 궁금합니다.

  당초 2014년 기본설계를 완료하고 11월에 원자력안전위원회에 건설허가를 신청하였으나 환경영향평가 등 서류 적합성 검토에 시간이 소요되어 2015년 10월 본 심사가 착수되었습니다. 불행히도 건설허가 심사가 거의 마무리 단계에 접어들던 2016년 9월에 경주 지진, 2017년 11월 포항 지진이 연달아 발생하였습니다. 한반도 지진 관측 역사상 최대 지진 발생으로 원자로에 대한 지진 안전성이 중요해졌으며 이에 대한 자세한 평가가 요구되어 지진 안전성 평가보고서를 다시 만들고 심사하는 과정에서 건설허가 획득이 상당히 지연되었습니다. 과기정통부, 지자체, 사업단은 건설허가 획득을 위한 노력을 꾸준히 하여 2019년 5월에 원자력안전위원회로부터 건설허가를 획득하였습니다.

  건설허가 획득이 지연되는 동안 정부 정책 변화도 있었습니다. 기획재정부에서 대형시설구축사업도 총사업비 관리지침에 편입하여 관리하기로 하였습니다. 이에 따라 건설허가를 받았지만, 곧바로 착공하지 못하고 정부 지침에 따라 건설공사 착공 전 총사업비 확정을 위한 절차를 밟았습니다. 2020년에 11월에 설계 적정성 검토를 마치고 2021년 1월 총사업비 확정을 위해 기재부에 사업계획 적정성 검토를 신청하였습니다. 한국과학기술기획평가원(KISTEP) 주관의 심사를 거치고 기재부의 총사업비 변경심의를 통과하는데 약 1년의 기간이 소모되어 2021년 12월 말에 총사업비 등 사업계획 변경을 확정하였습니다.

  건설허가 유효기간 3년이 지나기 전에 착공을 위해서 시공사를 빨리 선정해야 했습니다. 사업계획이 확정된 2021년 12월 말에 바로 조달청을 통하여 공사발주를 신청하고 평소 6개월 이상 소요되던 시공사 선정 기간을 단축하기 위한 노력한 끝에 2022년 4월 초 대우건설 컨소시엄(대우건설, 현대건설, GS건설)을 시공사로 선정하였습니다. 4월 말에 기장군청에 착공신고를 완료하였으며 5월 2일 기초굴착에 착수하면서 건설 준비 작업에 돌입하였습니다. 착공식은 8월 말에 개최하였는데 건설 과정에서 지방정부의 지원과 지역주민의 협조를 얻기 위하여 업무협력협약서를 작성 및 협의하는 과정에 시간이 소요됨에 따라 다소 지연되게 되었습니다.

▶ 착공 이후 2027년 적기 구축까지 세부 사업 계획이 궁금합니다.

  수출용신형연구로실증사업의 목적은 국내 동위원소 공급 안정화와 연구용원자로 핵심기술 실증으로 연구용원자로의 수출을 촉진하는 것입니다. 수출용신형연구로실증사업이 지연되었지만, 국내 동위원소 공급 불안정성과 해외의 노후화된 연구로를 대체하기 위한 신규 연구로 건설 지연 문제는 여전히 해결되지 않고 있었습니다.

  특히 해외의 경우 캐나다 연구로 NRU는 2016년 생산을 중단하고 폐로를 결정했으며, 유럽뿐만 아니라 전세계에 동위원소를 공급하는 벨기에 BR-2와 네덜란드 HFR 연구로는 사용 연한이 60년을 초과한 상태입니다. 이들 연구로를 대체할 PALLAS는 민간투자 확보 문제로 지연되고 있으며, 프랑스의 JHR은 초기 과도한 활용 목표 때문에 비용증가가 발생하였고 예산확보 문제로 지연되고 있습니다. 따라서 우리나라는 노후 연구로 폐쇄와 신규 연구로 지연에 대비하여 수출용신형연구로의 2027년까지 계획대로 구축하여 ‘동위원소 공급 자립’을 달성해야 합니다. 신형연구로를 적기에 구축하기 위해서는 건설사업이 계획대로 진행되어야 합니다.

  이를 위해 2023년에는 원자로 건물의 첫 콘크리트를 타설하고 본격적인 건설공사에 진입할 예정입니다. 외부 구조물 공사가 거의 완료되는 2025년 4월 초기 전원 및 용수 공급하고 건설인수시험, 보조계통 시운전 등은 시행할 예정이며, 2026년 8월 원자로를 설치하고 원자로 계통시험을 완수하고 2027년 4월 핵연료 설치 후 첫 임계에 도달할 예정입니다. 첫 임계란 원자로의 출력을 올리고 운전할 수 있는 준비를 마친 상태를 의미합니다. 계획대로라면 2027년 말에 첫 동위원소 생산이 시작되고 2028년이면 본격적인 방사성동위원소 양산에 진입할 예정입니다. 원자력법에 따르면 핵연료를 원자로에 설치하고 첫 임계를 달성하기 전에 운영 허가라는 것이 필요합니다. 운영 허가는 최대한 빨리 준비하여 2023년 상반기에 신청하고자 합니다. 이미 예기치 못한 지진으로 인하여 건설허가 지연을 경험하였기에 충분한 운영 허가 심사 기간을 확보하여 인허가 불확실성에 대비하고자 합니다.

▶ 사업단을 이끄시면서 기억나는 에피소드가 있다면 소개 부탁드립니다.

  저는 한국원자력연구원에서 연구용원자로보다는 소형원자로와 제4세대 원자로시스템 개발을 담당해 왔습니다. 그런 저에게 건설허가 이후 사업예산 적기 확보 및 건설사업 조기 착수를 달성해야 하는 사업단장의 임무를 제안했습니다. 처음에는 경험이 없었던 연구로 및 방사선 분야의 핵심 사업을 책임져야 한다는 부담감에 제의를 거절했습니다. 하지만 그동안 저의 연구개발 및 정부사업 책임자 경험이 어려움에 부닥친 사업단에 도움이 될 것이라는 연구원 내 선배와 동료의 격려와 응원으로 용기를 갖고 2021년 1월부터 사업단을 이끌기로 했습니다.

  임명 초기는 2019년 5월 수출용신형연구로의 건설허가를 획득하고, 사업단이 재구성되고 전임 사업단장이 총사업비를 증액하기 위한 준비를 해 둔 상태였습니다. 그동안 사업이 지연되면서 필요한 사업비가 약 2배 가까이 증가한 상태였습니다. 저에게 주어진 최우선 임무는 건설허가가 만료되는 2022년 5월 전까지 기재부를 통하여 사업비를 확보하고, 공사발주 및 시공사를 선정하고 착공을 하는 것이었습니다. 주어진 시간이 별로 없었기 때문에 모든 과정을 최대한 빨리 진행했어야 했습니다. 과도한 사업비가 증액 때문에 총사업비를 확보하는 과정에서 심사기관을 설득하는 과정이 어려웠습니다. 그래도 저와 사업단 식구들은 사업을 정상화해야 한다는 일념으로 밤을 새우면서 답변 자료 준비를 했었습니다. 사업비의 타당성을 보이기 위해 20년이 지난 하나로(HANARO) 연구로의 건설비 내역까지 찾아내어 비교하고 자료화하는 작업까지 진행했습니다. 당시에는 이런 것까지 해야 하는지에 대한 불만도 있었지만, 사업단 구성원이 사업 재개라는 한 가지 목표를 생각하며 대응했었기에 정부의 사업비 승인을 받을 수 있었다고 생각합니다.

  총사업비가 2021년 12월 20일에 기획재정부 심의를 통하여 7,028억 원으로 확정되었지만, 건설허가 만료일인 2022년 5월 9일까지 조달청 공사발주, 시공사 선정과 착공까지 하기에는 시간이 매우 부족했습니다. 2021년 12월 말에 조달청을 통하여 시공사 입찰공고가 나갔지만, 조달청은 시공사 선정이 2022년 5월이나 가능하다고 하였습니다. 우리는 시공사 선정이 3월 말까지는 되어야 건설허가 만료 전인 5월 착공이 가능했기에 조달청 입찰 프로세스의 소요기간을 최대한 단축하여야 했었습니다. 사업단은 조달청의 담당자, 담당부서, 책임자를 쫓아다니며 본 사업의 정책적 중요성과 시급성을 설명하고 소요기간을 최대한 단축을 요구하였습니다. 그 노력의 대가로 조달청의 협조를 끌어냈으며 4월 초에 시공사를 선정하고 계획된 5월 초에 기초굴착을 시작하였습니다. 기초굴착 전까지 하루하루 날짜를 쳐다보면서 애태웠던 기억이 생생합니다. 이 지면을 빌어 함께 고생해준 사업단 식구들에게 고맙다는 말 전하고 싶습니다.

▶ 사업단을 이끄시기 이전 단장님께서 진행해 온 연구 활동과 사업 추진 성과가 궁금합니다.

  연구원 근무 초기에는 소형원자로 개발사업에 참여했습니다. 최근 세계적으로 관심을 받는 SMR(Small Modular Reactor)이라고 불리는 소형원자로 SMART에 필요한 냉각재 순환펌프, 증기발생기, 제어봉 구동장치 설계팀에 참여하였으며, 냉각재 순환펌프의 열수력 설계를 담당하여 국내 최초로 소형원자로용 펌프를 자력으로 설계하고 성능시험 수행까지 완료한 경험이 있습니다.

  이후 제4세대 원자로의 하나인 고온가스로 개발사업에 참여하였습니다. 고온가스로는 기존 원전과는 달리 물이 아닌 헬륨 가스를 냉각재로 사용하기 때문에 950도에 달하는 고온을 얻을 수 있습니다. 따라서 고온가스로는 전기 생산뿐만 아니라 고효율 수소생산에 활용할 수 있어 수소경제 시대를 대비하는 최적의 원자로였습니다. 약 10년 가까이 핵심기술 개발에 참여하면서 노심열유체 해석코드 개발과 특허 출원 등 다수의 연구성과를 올렸습니다. 2015년에 고온가스로개발부장을 맡으면서 개발해온 핵심기술의 실증사업화를 추진하게 되었고 정부 예비타당성조사를 신청하게 되었습니다. 비록 예타사업 승인을 받지는 못했지만 약 2년간의 예비타당성조사 기획, 신청, 실행 과정에서 얻은 경험은 수출용신형연구로사업단 업무에 도움이 되고 있습니다.

  대규모 예산이 소요되는 고온가스로 실증사업 추진이 무산되었지만, 그동안 개발된 핵심기술을 이용하여 초소형원자로, 우주용원자로 개발 등에 활용될 수 있도록 자체 기획을 진행하고 과기부로부터 연구개발 예산을 지원받을 수 있게 되었습니다. 초소형원자로는 캐나다에 오지 광산에 에너지 공급용으로 활용될 예정이며 그동안 개발해온 고온가스로 설계해석 프로그램을 활용하여 원자로 설계에 참여하였으며, 이젠 국내 산업계도 투자 참여하는 글로벌 프로젝트로 성장하고 있습니다. 우주용 원자로 개발도 2019년에는 모두의 관심 밖이었지만 누리호 발사 성공 이후 우주사업이 관심을 받으며 우주개발에 필요한 주요한 에너지원으로 활용될 예정입니다. 고온가스로개발부장으로 이러한 일들에 작은 역할과 보탬을 하였다고 생각합니다.

▶ 수출용신형연구로가 우리나라 방사선 의과학 산업에 미칠 영향에 관해 설명 부탁드립니다.

  수출용신형연구로는 국내 동위원소 공급 안정화를 위해 추진된 사업입니다. 연구로가 구축되면 대부분 수입에 의존하던 몰리브덴(Mo-99), 아이오딘(I-131), 이리듐(Ir-125) 등 핵심 동위원소 공급을 자립할 수 있습니다. 전 세계 암 진단에 사용되는 동위원소의 80%는 테크네슘(Tc-99m)이며 연구로에서 생산되는 몰리브덴이 원료입니다. 수출용신형연구로의 몰리브덴 생산용량은 전 세계 수요의 20% 정도입니다. 또 전립선암과 소아암 치료 등에 활용되는 아이오딘 공급도 수출용신형연구로를 통하여 확대하게 될 것입니다. 수출용신형연구로가 완공되면 우리나라는 더는 암 진단과 치료에 필요한 의료용 동위원소의 수급 불안에 시달리지 않을 뿐만 아니라 저렴한 공급 가격으로 국민 의료 복지에 기여할 것입니다. 또한 국내 공급처가 없어 해외 수입에 의존하던 동위원소 산업체에도 저렴한 가격에 충분한 동위원소 원료를 공급하게 되어 관련 산업계가 국내 공급 위주에서 수출 경쟁력까지 갖추어 세계 시장으로 진입하는데 이바지할 수 있습니다.

  수출용신형연구로 건설현장 바로 옆에 동위원소활용연구센터가 구축되고 있습니다. 동위원소활용연구센터는 수출용신형연구로와 연계하여 루테슘(Lu-177)과 같은 신규 동위원소 활용기술 개발 및 상용화를 위한 산업계 지원 역할을 담당할 예정입니다. 또한 관련 산업계 및 의료계 인력양성도 지원함으로써 방사선 의과학 산업 활성화에 상당한 역할을 할 것입니다. 수출용신형연구로는 아시아 지역에서 유일한 방사성동위원소 공급전용 연구로입니다. 따라서 방사성 의·과학 산업과 수출용신형연구로가 시너지를 발휘한다면 우리나라가 동남아시아 방사성동위원소 공급에 있어 허브 국가로 부상할 수 있을 것입니다.

▶ 방사성동위원소의 생산과 국산화, 국제 경쟁력 제고를 위해서는 원자력의학원과의 협력도 필요할 것으로 보이는데 이에 대한 계획도 궁금합니다.

  수출용신형연구로가 완공되고 본격적인 가동에 들어가면 원자력의학원은 동위원소활용연구센터와 연계하여 다양한 임상시험을 지원할 것으로 예상됩니다. 원자력의학원도 방사성동위원소 보급, 방사성 의약품 및 방사성동위원소를 이용한 신개념 치료법 개발에 노력하는 것으로 알고 있습니다. 수출용신형연구로는 의료용 동위원소 연구에 필요한 원료를 공급하고 동위원소활용연구센터는 원자력의학원 등 의료계와 협력을 통해 더욱 효율적으로 방사성 의약품 개발이 가능할 것입니다. 진단용보다 치료용 방사성동위원소의 인허가 조건이 훨씬 까다로워 관련 노하우를 보유하고 있는 원자력의학원의 역할이 클 것으로 기대합니다. 이를 위해서 향후 수출용신형연구로 운영체계 구축에 대한 논의에 원자력의학원도 이해당사자로 참여하여 국내 의과학 산업 발전을 위한 적극적인 의견 개진이 필요합니다.

▶ 성공적인 사업 추진을 위한 지자체 및 관계기관과의 소통 계획에 대해서 말씀해 주십시오.

  아시다시피 지난 8월 말 수출용신형연구로 사업의 성공적 추진을 위하여 과학기술정보통신부, 부산광역시, 기장군, 한국원자력연구원, 장안읍발전위원회가 상호 업무협력협약서를 체결하였습니다. 수출용신형연구로와 같은 원자로 건설사업은 지방자치단체가 유치하였더라고 주민들과의 소통과 협력이 대단히 중요합니다. 주민들이 건설사업에 비협조적이고 방해하기 시작하면 건설공사에 지장이 많습니다. 주민 소통을 위하여 사업단은 장안읍발전위원회(장발위)를 주민과 소통을 위한 대표 기구로 지정했습니다. 2022년 3월에 장발위와 첫 만남을 시작으로 지금까지 33회 이상 관계자를 만나면서 소통을 하고 있습니다.

  또 건설공사 과정에 발생하는 민원이나 행정 처리를 원활하게 하려면 부산시와 기장군의 많은 협조가 필요합니다. 지자체와 소통 채널을 잘 구축하여 건설 과정뿐만 아니라 운영 과정에서 지역에 필요한 시설이 될 수 있도록 해야 할 것입니다. 기존 원전의 경우는 해당 지역에서 생산한 전기의 대부분을 다른 지역이 사용하다 보니 대형 원전 주변 지역은 낙후되지만, 수출용신형연구로 사업은 동위원소 생산시설로 원자로에서 생산되는 반감기가 짧은 동위원소를 사용하려면 산업계나 학계 등이 생산시설 주변으로 모여야 합니다. 따라서 수출용신형연구로의 구축된다면 동남권 의과학 산업단지로 관련 산업체나 시설이 모여들 수 있어 지역발전에 크게 기여할 것입니다. 이러한 관점에서 수출용신형연구로 적기 구축과 사업의 성공은 지역발전에 필수적임을 알리고 지자체의 지원과 협조를 구해나갈 것입니다.

▶ 끝으로 사업단의 내년 계획 및 목표에 대해 말씀해 주십시오.

  2023년은 수출형신형연구로 건설의 실질적인 원년이 될 것입니다. 내년 초 원자로 건설에 필요한 기초굴착이 완료되면 첫 콘크리트 타설을 시작으로 본격적인 건물공사가 시작됩니다. 원자로는 일반 건물과 달리 안전성이 제일의 품질이기 때문에 기초공사부터 복잡한 인허가 심사가 추가됩니다. 필수적인 현장 인허가 심사를 받으면서 공기에 맞춰 건설을 진행하는 것이 최우선으로 해야 할 일입니다. 그다음으로 해야 할 일은 운영허가 신청입니다. 원자로 건설 전에는 건설허가를, 운영 전에는 운영허가를 받아야 합니다. 지진 등 외부환경 영향으로 건설허가가 지연된 경험이 있기에 운영허가는 충분한 심사기간을 고려하여 내년 상반기까지 신청할 예정입니다. 그다음은 운영사업을 준비하는 일입니다. 수출용신형연구로 사업은 원자로시설, 동위원소생산시설 등을 구축하는 사업이지만 건설이 완료되고 운영을 위한 사업에 대한 준비가 되어 있지 않습니다.

  사업 운영에 필요한 인력과 시설 등에 대한 분석을 기초로 건설 완료 2~3년 전에 예산을 확보하고 운영사업을 시작해서 건설 단계에서 시운전 인력과 운영 인력의 연계작업 순탄하게 되어야만 2028년부터 본격적인 동위원소 생산도 가능할 것입니다. 따라서 2023년에는 운영사업 착수를 위한 본격적인 논의를 시작해야 합니다. 운영체계와 사업 모델 등에 대해 정부뿐만 아니라 관련 산업체와 소통하고 계획을 잘 수립해야 할 것입니다.