한울 4호기 재가동 승인까지 49일, 터빈이 선 뒤 원자로 출력을 낮추는 장치

VOLTENERTEC WEEKLY · 2026년 10월 9일

원자로가 자동정지했다는 소식은 보호계통이 제 일을 했다는 이야기로 끝나기 쉽습니다. 한울 4호기는 거기서 끝나지 않았습니다. 터빈이 멈춘 뒤 원자로 출력을 먼저 낮춰야 할 계통이 일을 하지 못했고, 원자로는 그다음 단계인 자동정지^[1]로 넘어갔습니다. 기사에서 제가 멈춘 곳은 이 계통이 계측기 내부에 이물질이 들어가 정상 작동하지 못했다는 문장입니다. 터빈이 서면 왜 원자로 출력부터 낮추는지, 그 장치가 일하지 못하면 왜 원자로가 멈추는지 따라가 봅니다.

한울 4호기

8월 19일 오전 8시 50분에 멈춘 터빈과 49일 뒤의 재가동 승인

8월 19일 오전 8시 50분께 경북 울진 한울원전 4호기(정격 100만kW급)가 자동정지했습니다. 한국수력원자력은 터빈발전기^[2]의 보호신호로 터빈이 멈추자 발전소 보호계통^[3]이 작동해 원자로가 자동정지했다고 밝혔습니다. 방사선 영향은 없고 발전소는 안정 상태를 유지한다는 설명이 같은 날 보도에 나왔습니다.^{[출처 2]}

원자력안전위원회는 10월 7일 재가동을 승인했습니다. 조사 결과로 발표된 원인은 두 가지입니다. 하나는 발전기 차단기 단로기^[4] 접속부 불량으로 생긴 전기적 결함이고, 다른 하나는 터빈이 정지할 때 원자로 출력을 신속하게 낮추는 원자로출력급감발계통(RPCS, Reactor Power Cutback System)^[5]이 정상 작동하지 못한 일입니다. 감발 계통이 멈춘 이유로 기사는 관련 계측기 내부에 이물질이 유입되는 등의 영향을 들었습니다.^{[출처 1]}

시점	확인된 내용	출처
8월 19일 08:50경	터빈발전기 보호신호로 터빈 정지, 보호계통 작동, 원자로 자동정지	출처 2
조사 결과	단로기 접속부 불량, 감발 계통 계측기 이물질 유입 등	출처 1
10월 7일	원안위 재가동 승인, 재발방지대책 이행 지속 점검 예정	출처 1

정지부터 승인까지 달력을 넘겨 보면 8월에 12일, 9월에 30일, 10월에 7일이 지나 49일입니다. 계산식은 12 + 30 + 7 = 49입니다. 이 숫자는 승인일까지의 간격이고, 실제로 발전을 다시 시작한 날짜는 공개 자료에서 확인하지 못했습니다.

보도가 적은 숫자는 정격 100만kW급, 오전 8시 50분, 10월 7일 정도입니다. 정지 직전 출력, 발전량 손실, 재가동 뒤 출력 상승 계획은 보도에 없습니다. 아래 계산에는 이 빈칸을 메우는 가정이 들어갑니다.

보도는 두 결함이 복합적으로 발생했다고만 적고 어느 쪽이 먼저인지는 밝히지 않았습니다. 이 글도 그 순서를 단정하지 않습니다.

터빈과 원자로 사이

터빈이 서면 증기는 갈 곳이 줄어듭니다

원자력발전소는 원자로에서 만든 열로 증기를 만들고, 그 증기로 터빈을 돌립니다. 터빈이 멈추면 증기를 쓸 곳이 사라지는데, 원자로는 같은 순간에도 열을 만들고 있습니다. 쓰는 양과 만드는 양이 어긋나면 한쪽을 줄여야 하고, 줄일 수 있는 쪽은 원자로입니다.

증기의 일부는 증기우회계통^[6]이 복수기나 대기로 돌려 보냅니다. 나트륨냉각고속로 제어를 다룬 한국원자력학회 2020년 발표자료는 서론에서 경수로의 증기우회계통 용량을 정격출력^[7]의 55%로 적고, 그 몫을 복수기 배기 40%와 대기 방출 15%로 나눴습니다. 이 값은 발표자료가 적은 경수로 값이고, 한울 4호기의 실제 값은 제공된 정보에서는 찾을 수 없습니다.^{[출처 3]}

여기서 헷갈리기 쉬운 점이 하나 있습니다. 원자로 출력을 낮추는 일과 원자로를 세우는 일은 같은 동작이 아닙니다. 출력을 낮추면 발전소는 낮은 출력으로 계속 돌 수 있습니다. 원자로를 세우는 일은 정지 조건이 됐을 때 보호계통이 맡습니다. 보도에서도 감발 계통의 미작동과 보호계통의 자동정지는 서로 다른 계통의 일로 따로 적혔습니다.

RPC 신호

감발에 성공하면 낮은 출력으로 버티고, 실패하면 보호계통이 원자로를 세웁니다

터빈이 멈춘 직후의 조건에서 출발합니다. 정격에 가까운 출력으로 돌던 원자로(가정)는 증기를 보낼 곳이 줄었고, 이때 감발 계통이 일하면 원자로는 낮은 출력에서 안정됩니다. 전기신문은 터빈·발전기가 정지하면 이 계통이 원자로 출력을 빠르게 낮춰 발전소를 안정 상태로 유지한다고 설명했습니다. 감발이 되지 않으면 남은 길은 보호계통의 자동정지이고, 한울 4호기가 그 길로 갔습니다.^{[출처 1]}

같은 발표자료의 경수로 설명도 이 순서를 가리킵니다. 경수로는 터빈 정지 같은 큰 부하 변화가 생기면 터빈 우회 밸브를 열고 RPC(Reactor Power Cutback) 신호를 보냅니다. 발표자료는 그 목적을 원자로와 2차 계통 사이의 출력 균형을 맞춰 원자로 정지를 막는 것으로 적었습니다. 경수로는 제어봉 서브그룹을 떨어뜨려 출력을 낮춘다는 문장도 같은 자료에 있습니다.^{[출처 3]}

다만 이 발표자료의 본 연구 대상은 나트륨냉각고속로(SFR)이고, 경수로 내용은 서론의 배경 설명입니다. 경수로 값을 한울 4호기에 적용한 것은 제 가정이며, 한울 4호기를 직접 다룬 자료에서 나온 값이 아닙니다.

이 구조에서 감발 계통과 보호계통은 맡은 일이 다릅니다. 감발은 정지를 피하려는 시도이고, 정지는 감발이 실패한 날에도 남아 있어야 하는 마지막 경로입니다. 그래서 두 계통은 서로의 성공 여부에 기대지 않는 구조여야 합니다.

정지 기록은 정지 사유가 무엇이든 남기 때문에, 그 기록만으로는 앞 단계 감발의 상태를 알 수 없습니다. 감발 계통의 상태는 지령이 나간 순간의 응답으로 따로 확인해야 하는 값입니다.

출력만 빠르게 낮추는 발상을 담은 특허가 있습니다. 미국 특허 US4075059A(Combustion Engineering, 우선일 1976-04-28, 공개일 1978-02-21)는 원자로를 완전히 세우지 않고 출력만 빠르게 낮추는 방법을 다룹니다. 청구항 1은 평소 출력 조절에 쓰는 제어봉 가운데 일부를 정해진 조절 순서에서 골라 빠르게 넣는 방식입니다. Google Patents 표시 기준으로 이 특허는 존속기간이 끝난 상태(Expired – Lifetime)이고, 한울 4호기의 감발 계통이 이 방식인지는 공개 자료에서 확인하지 못했습니다. 이 특허의 주 사례는 터빈 정지가 아닌 급수펌프 상실이고 1978년 시점의 방식이어서, 지금 설비와 견주는 근거로는 쓰지 않았습니다.^{[출처 4]}

증기우회 55%

갈 곳이 있는 증기 55%와 갈 곳이 없는 45%p

정격 출력에서 터빈이 서면, 우회로로 처리되지 않는 몫이 45%p 남습니다.

앞에서 인용한 경수로 값으로 계산해 보겠습니다. 가정은 세 가지입니다. 증기우회 용량은 정격출력의 55%이고, 터빈이 서는 순간 원자로는 정격 100%로 운전 중이었고, 설비 자체의 증기 소비는 무시합니다. 정지 직전 출력은 보도에 없어서 두 번째 가정이 가장 약합니다.

열이 가는 곳	정격 대비 %	근거
복수기 쪽 우회	40	출처 3
대기 방출	15	출처 3
우회 합계	55	40 + 15
우회로가 받지 못하는 몫	45	100 − 55(가정)

표가 말하는 것은 하나입니다. 우회 용량이 정격의 55%라면 정격 운전 중 터빈이 서는 순간 우회로가 받지 못하는 몫은 45%p입니다. 이 몫은 감발이 맡는 구간으로 읽었습니다.

복수기40

대기 방출15

갈 곳 없음45

계산식은 100 − (40 + 15) = 45입니다. 이 사건에서 제가 가장 오래 본 숫자는 이 45%p입니다. 감발 계통이 일하지 못했다는 보도와 자동정지가 이어졌다는 사실은 보도에 있지만, 둘 사이에 다른 경로가 없었다는 확인은 보도에 없습니다. 감발 계통의 건전성은 정지 횟수로 가늠하기 어렵고, 지령이 나갔을 때 출력이 내려가는 응답으로 확인해야 합니다.

45%p는 방향을 보여 주는 값으로만 읽어야 합니다. 우회 용량과 정지 직전 출력이 한울 4호기 값으로 확인되면 숫자는 달라집니다.

DI_TURBINE_TRIP

감발 지령이 나가는 순서를 신호 이름으로 따라가 보면

아래 순서는 감발 계통이 어떤 신호를 어떤 차례로 확인하는지 이해하기 위한 설명용 예시입니다. 시그널 이름은 제가 붙인 이름이라 실제 I/O 어드레스는 없고, 한울 4호기의 I/O 맵과 로직은 공개 자료에서 확인하지 못했습니다. 시간 값과 설정값도 같은 이유로 비워 두었습니다. DI_BYPASS_OPEN_FB는 우회 밸브 개방 피드백을 받는 입력입니다.

가장 먼저 놓은 것은 인터락^[9]입니다. 감발 계통은 보호계통의 자동정지 경로를 대신하지 않고, 그 경로가 살아 있을 때만 지령을 내야 합니다. 정지 회로는 소프트웨어 지령으로 우회하지 않는 하드와이어 경로로 남습니다. ESS 화재 인터락을 다룬 기존 글에서도 같은 원칙으로 끊는 순서와 끝까지 켜 둘 부하를 나눠 적었습니다.

1. INTERLOCK 허가 조건: DI_PROT_TRIP_PATH_OK가 ON이고 수동 정지 조작이 막혀 있지 않을 때만 다음 단계로 갑니다.
2. DI_TURBINE_TRIP 기동 조건: 터빈발전기 보호신호로 터빈 정지가 확인되면 감발 절차를 시작합니다.
3. DO_BYPASS_OPEN 동작 1: 증기우회 밸브를 열어 증기를 복수기와 대기 쪽으로 돌립니다.
4. DO_RPC_CMD 동작 2: RPC 신호를 내보내 제어봉 서브그룹을 넣습니다.
5. AI_REACTOR_POWER 확인: 원자로 출력이 정해진 시간 안에 정해진 값까지 내려가고 DI_BYPASS_OPEN_FB 피드백이 들어오는지 봅니다.
6. TRIP 정지 조건: 시간 안에 출력이 내려가지 않거나 입력 계측값이 서로 맞지 않으면 보호계통이 원자로를 자동정지합니다. 수동 리셋 전에는 재기동하지 않습니다.

이 순서에서 계측기 입력은 확인 단계와 정지 조건에 모두 들어갑니다. 입력이 막히면 감발 지령이 나가지 않거나 나가도 응답을 확인하지 못합니다. 이물질이 어느 계측기에서 어떤 값을 만들었는지는 보도에 없습니다. 파형 기록과 실측이 나오기 전까지 원인은 비워 두겠습니다.

발전기 차단기 쪽 단로기에도 순서가 있습니다. 일반적인 개폐 원칙은 차단기가 전류를 끊은 뒤에 단로기를 열고, 단로기를 닫은 뒤에 차단기를 닫는 것이며, 이 순서를 어기지 못하게 막는 장치가 인터락입니다. 한울 4호기 단로기의 조작 순서는 공개 자료에서 확인하지 못했고, 접속부 불량은 이 순서와 따로 점검해야 하는 항목입니다. 해당 규격(IEC 62271-102)의 조항 번호는 확인 필요 항목으로 남깁니다.

접속부가 불량이면 전기적 결함으로 이어질 수 있다는 것이 조사 결과의 설명입니다. 이 결함이 터빈발전기 보호신호를 낸 직접 원인인지는 보도만으로 판단하지 못했습니다.

읽는 자리

49일과 45%p를 각자 어디에 쓰는지

읽는 자리에 따라 같은 사건에서 챙길 숫자가 다릅니다.

독자	가져갈 것
취업 준비 비전공자	터빈 정지, 감발, 자동정지의 순서와 인터락 개념입니다. 원전 계측제어 자료를 읽을 때 이 세 단어의 차례를 알고 있으면 문장이 덜 걸립니다.
일반 독자	자동정지는 안전 쪽으로 멈추는 동작이고, 보도에 따르면 방사선 영향은 없었습니다. 정지 기간 중 전력 수급에 준 영향은 보도에 없습니다.
산업 관심 투자자	원안위가 한국수력원자력의 재발방지대책 이행을 재가동 이후에도 점검한다는 점입니다. 이행 결과가 어떻게 공개되는지가 확인할 지표이며, 특정 종목의 매수·매도 판단은 이 글의 범위 밖입니다.

한울 4호기는 정격 100만kW급 설비입니다. 49일이라는 숫자 하나로는 그 사이 무엇을 했는지 알 수 없습니다. 고친 내용은 고장 기기 교체와 건전성 시험이 적절히 수행됐다는 원안위 설명 한 줄로만 전해집니다. 원안위가 재가동 뒤에도 이행 여부를 점검하겠다고 한 만큼, 감발 계통 쪽 후속 확인 결과가 공개되는지는 지켜볼 항목입니다.

증기우회 용량

우회 용량이 컸거나 정지 직전 출력이 낮았다면 읽는 방향이 달라집니다

이 글의 판단은 정격에 가까운 출력에서 터빈이 섰다는 가정에 기대고 있습니다. 증기우회 용량이 정격의 55%보다 크게 설계된 설비이거나 정지 직전 출력이 낮았다면, 감발 계통이 일하지 못해도 자동정지가 불가피하지는 않았을 수 있습니다. 한울 4호기의 정지 직전 출력은 보도에 없어서 이 경우를 가려낼 수 없습니다.

반대 방향의 조건도 있습니다. 터빈 정지의 원인이 바로 복구되지 않는 결함이면 감발은 정지를 피하는 수단으로 쓰이기보다 정지 전까지 출력을 낮춰 두는 수단으로 쓰였을 수 있습니다. 한울 4호기가 어느 쪽이었는지는 보도에 없습니다.

확인 필요 항목을 모으면 다음과 같습니다. 정지 직전 출력, 증기우회 용량, 감발 계통의 입력 채널 수, 이물질이 들어간 계측기의 종류, 단로기 접속부 불량과 터빈발전기 보호신호의 선후입니다. 이 다섯 가지는 보도에도 발표자료에도 없습니다.

정지 직전 출력이 정격에 가까웠다는 확인이 나오면 감발 계통 쪽을, 낮았다면 계측 입력 쪽을 먼저 보겠습니다. 한국수력원자력에 질문을 하나만 할 수 있다면 감발 지령이 나가는 순간 계측기 입력이 몇 개 채널에서 일치해야 하는지를 묻겠습니다. 이물질이 한 채널을 막았을 때 나머지 채널이 지령을 살릴 수 있는 구조인지가 아직 비어 있는 부분입니다.

용어 풀이

1. 자동정지(Reactor Trip, 원자로 자동정지): 사람이 누르지 않아도 정해진 조건이 되면 원자로가 스스로 멈추는 동작입니다. 원자로 보호계통이 정지 신호를 받아 원자로를 정지시키는 것을 말합니다. 본문으로
2. 터빈발전기(Turbine Generator): 증기로 터빈을 돌리고, 터빈에 연결된 발전기에서 전기를 만드는 한 세트입니다. 보도에서는 이 설비의 보호신호가 터빈 정지의 계기로 서술됐습니다. 본문으로
3. 보호계통(Protection System): 이상 조건이 감지되면 설비를 안전한 상태로 돌리는 계통입니다. 보도의 표현은 발전소 보호계통이며 세부 구성은 보도에 없습니다. 본문으로
4. 단로기(Disconnecting Switch, Disconnector): 회로를 눈으로 확인할 수 있게 갈라 놓는 스위치입니다. 차단기 등으로 전류를 끊은 뒤 회로를 분리하는 개폐기이며, 고압 교류용 규격은 IEC 62271-102입니다. 본문으로
5. 원자로출력급감발계통(RPCS, Reactor Power Cutback System): 터빈이 멈췄을 때 원자로를 세우기 전에 출력부터 낮추는 장치입니다. 전기신문은 터빈 정지 시 원자로 출력을 신속하게 낮춰 주는 계통이라고 설명했습니다. 본문으로
6. 증기우회계통(SBCS, Steam Bypass Control System): 터빈으로 가지 못하는 증기를 복수기나 대기로 돌려 보내는 계통입니다. 한국원자력학회 발표자료는 경수로 용량을 정격출력의 55%로 적었습니다. 본문으로
7. 정격출력(Rated Power): 설비가 설계상 기준으로 내도록 정해진 출력입니다. 이 글의 퍼센트 값은 모두 정격 100%를 기준으로 합니다. 본문으로
8. 제어봉(Control Rod): 원자로 노심에 넣고 빼서 출력을 조절하는 봉입니다. 학회 발표자료는 경수로가 제어봉 서브그룹을 떨어뜨려 출력을 낮춘다고 서술했습니다. 본문으로
9. 인터락(Interlock): 조건이 맞지 않으면 다음 동작을 막는 연동 장치입니다. 위험한 동작은 허가 조건이 모두 갖춰질 때만 시작하도록 만듭니다. 본문으로

더 많은 용어는 기초 용어 사전에 정리해 두었습니다.

출처와 특허

1. 전기신문, 한울 4호기 자동정지 두 달 만에 재가동…원안위 승인(2026-10-07). 원문
2. SBS Biz, 한울원전 4호기 원자로 자동 정지…발전소는 안정상태(2026-08-19). 원문 / 파이낸셜뉴스 같은 날 보도 원문
3. Yea et al., SFR Control Logic and Performance Evaluation for a Large Load Rejection Event, 한국원자력학회 2020 춘계학술발표회(2020년). 경수로 설명은 서론과 Light Water Reactors 항목. 원문 PDF
4. US4075059A, Reactor power reduction system and method, Combustion Engineering Inc. Google Patents