우리얘기

청정에너지 수소.

현재까지 수소를 만드는 방법 중 가장 효율이 높은 방식은 황산을 800℃ 이상으로 가열한 후 화학적 공정을 거쳐 수소를 분해하는 화학적 열분해 방법입니다.

이를 위한 시설은 950℃의 초고온 열에너지로 수소를 생산하는 초고온가스로(VHTR; Very High Temperature gas-cooled Reactor)가 있습니다.

초고온가스로는 제4세대 원자력 시스템 중 하나로, 원자력을 이용해서 950℃ 이상 초고온의 열을 얻고, 이 열로 물을 분해해서 수소를 생산하는 원자로입니다.

초고온가스로는 화학적으로 안정된 헬륨 기체를 냉각재로 쓰고 핵분열에서 발생하는 방사성 물질을 차단하는 피복입자 핵연료를 사용해 비상시에도 자체 복사열만으로 냉각이 가능하기 때문에 높은 안전성을 갖고 있습니다.

현재 우리나라를 비롯해 미국, 프랑스, 일본 등 10여 개 나라에서 원자력을 이용한 수소 생산을 연구하고 있습니다.

한국원자력연구원이 초고온가스로(VHTR)의 주요 조건을 모의할 수 있는 핵심 연구시설인 '초고온 헬륨 루프(HELP; Helium Experimental LooP)'를 완성했습니다.

이 시설은 수소 생산을 위한 초고온가스로의 열 교환기 등 1차 계통, 2차 계통, 부속 계통 등 주요 계통을 출력 대비 200분의 1로 축소한 것입니다.

이번에 개발한 초고온 헬륨 루프는 슈퍼 알로이 등 초고온가스로와 동일한 재질을 사용하면서 우라늄 등 핵물질을 사용하지 않고 전기를 이용해 초고온가스로의 실제 운전 조건인 950℃, 80기압을 구현함으로써, 초고온에서 주요 부품의 내열성 등 성능 과 수소 생산 과정에서 사용되는 황산에 대한 주요 계통 설비의 부식 저항성 등을 시험하게 됩니다.

초고온 헬륨 루프를 이용한 실험 결과는 초고온가스로 핵심 기기 설계, 안전 해석용 코드 개발과, 2020년경 건설을 추진할 계획인 초고온가스로 실증로 인허가에 활용될 예정입니다.

가스 루프는 초고온가스로 설계를 위해 핵심 기기 및 설계 코드를 실험적으로 검증하는 장치입니다.

한국원자력연구원은 지난 2005년 실험실 규모의 소형 질소 루프 설계를 시작해 2007년 이를 완성했고, 이 과정에서 축적한 기술을 바탕으로 2009년 중형 헬륨 루프 설계를 시작, 2010년 1차 계통 건조 및 전용 실험동 건축을 마치고, 2011년 2차 계통 및 부속 계통을 완성해 초고온 헬륨 루프를 자력 기술로 설계 제작하는데 성공했습니다.

또 열 교환기, 고온 가열기, 순환장치 등 핵심 부품을 국산화함으로써 50억 원의 수입 대체 효과를 기록했고, 관련 기술 3건의 국내 특허 등록도 마쳤습니다.

홍성덕 한국원자력연구원 수소생산원자로기술개발부 책임연구원은 이번 초고온 헬륨 루프 완공이 향후 원자력을 이용한 수소 생산 실증 단계에 필요한 대형 실증장치 개발에 핵심 정보를 제공할 것으로 전망하고 있습니다.

초고온 헬륨 루프

 용  어  설  명