우리얘기

얼마전 대한민국 원자력 연구개발의 시작을 알린 우리나라 최초의 원자로 TRIGA Mark-Ⅱ가 가동 50주년을 맞았습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 1962년 3월 가동을 시작한 우리나라 최초 원자로입니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 우리나라가 원자력 연구개발에 착수하기 위해 미국 General Atomic社로부터 도입한 연구용 원자로입니다.

1959년 7월 서울 공릉동(현 한국전력 중앙연수원 부지)에서 착공, 1962년 3월 첫 임계에 도달했습니다.

준공 당시 열출력 100㎾로 설계됐으나, 동위원소 수요 증가와 기초과학 연구 수행을 위한 높은 중성자속 요구에 부응하고자 1969년 250㎾로 출력이 증강 됐습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 1995년 1월 가동 정지될 때까지 33년 동안 총 출력량 3735㎿h, 총 운전시간 3만 6535시간을 기록했습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 원자로 계통 설비 및 시스템 연구 등과 같은 원자로 특성 연구에 활용됨으로써 원자로에 대한 이해 증진과 연구로 설계 및 운영에 필요한 기술 자립에 이바지했습니다.

또한 TRIGA Mark-Ⅱ는 1972년 완공된 TRIGA Mark-Ⅲ 원자로와 함께 원자력 기술요원 훈련, 전문 인력 양성 및 방사성 동위원소 생산 등에 이용돼 우리나라 원자력 기초 기술 발전에 공헌 했습니다.

특히 원자력 발전 요원 양성 과정 운영에 활용돼 우리나라의 원자력 발전 시대 개막에 기여했습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 연구로에 대한 이해 확립 및 원자력 기술 자립의 발판을 마련함으로써, 연구용 원자로 하나로(HANARO) 자력 설계 및 건조(1995년), 우리나라 사상 첫 원자력 시스템 일괄 수출로 기록된 요르단 연구용 원자로(JRTR) 건설 사업 수주(2009년) 등 우리나라가 연구용 원자로 기술 강국으로 발돋움하는 데 큰 역할을 했습니다.

■ TRIGA Mark-Ⅱ, Ⅲ는 연구용 원자로 하나로가 가동을 시작한 1995년 1월과 12월에 각각 가동을 중지했습니다.

1997년 1월부터 해체 공사에 착수해 TRIGA Mark-Ⅲ는 지난 2005년 원자로 본체까지 완전 해체됐고, TRIGA Mark-Ⅱ는 지난 2007년 부속시설 및 주변시설 해체를 완료했습니다.

TRIGA Mark-Ⅱ는 국내 첫 원자로라는 상징성을 살려 원자로 본체 원형을 보존하려 했지만 지속적인 방사선 안전 관리의 어려움에 따라 방사화된 내부 구조물을 제거한 뒤 모형을 제작해 설치하는 작업을 2014년까지 진행할 예정입니다.

TRIGA 폐로 사업은 우리나라에서 최초로 시도하는 원자력 시설 해체 사업으로, 방사성 폐기물 처리 등 제염 관련 기술 실증 및 데이터 축적의 기회가 되고, 향후 확대될 것으로 예상되는 원자로 폐로 세계 시장 진출의 밑거름이 될 전망입니다.

한국해양연구원이 연근해와 대양을 항해하며 해양조사활동을 하고 있는 연구선 온누리호와 이어도호 취항 20주년을 맞아 소형연구선 '장목2호'를 취항시켰습니다.

장목2호는 한국해양연구원이 15억 6000만원을 들여 ㈜대원마린텍에서 건조한 소형연구선으로, 총톤수 35톤, 최고속도 24노트, 승선인원 12명입니다.

장목2호는 첨단 연구장비를 탑재하고 이달부터 동해권역의 해양조사를 지원합니다.

장목2호는 우리나라 연안해역 해양조사에 더욱 적합하게 설계되어, 앞으로 보다 과학적이고 효율적인 국내 해양조사활동을 전개할 예정입니다.

■ 우리나라 해양연구선의 역사는 1980년 순수 해양연구선 '반월호'의 취항으로 시작됩니다.

반월호 취역은 어선을 임차하여 해양조사를 벌였던 과거에 비해 우리나라 해양과학이 새롭게 도약한 계기를 열었습니다.

이후 1992년 종합해양연구선 온누리호와 이어도호의 취항으로 본격적인 해양연구 기반을 갖추었습니다.

이들 종합해양연구선의 취항으로 태평양 등 원양항해가 가능해졌고, 심해 탐사장비 등 각종 첨단 연구장비와 함께 대규모 연구사업을 수행할 수 있게 되었습니다.

온누리호와 이어도호는 태평양 광구 등록, 남극항해, 국내 해양환경도 작성 등 해양연구사에 남을 중요 성과들을 수행했습니다.

석탄을 전량 수입에 의존하는 우리나라는 연간 석탄 사용량이 세계 9위로, 금액으로는 10조 원에 달합니다.

국가별 석탄 사용현황

게다가 중국과 인도의 개발정책으로 고품위 석탄 가격이 급등해 국내 석탄용 화력발전소를 위한 고품위석탄을 안정적으로 공급받기 어려워지고 있습니다.

이처럼 고품위석탄의 확보가 어려워지면서 열량이 낮은 저등급석탄 수입이 증가되고 있는데, 발전용 석탄 수입량은 2009년 7500만 톤에서 2010년 9000만 톤으로 급증했습니다.

저등급 석탄은 수분 함량이 많고(30~50%) 열량이 낮으면서 자연발화 가능성이 크기 때문에 발전소에서 사용하기에 어려움이 있고, 또 효율이 낮아 단위전력 생산에 필요한 석탄 사용량이 증가되어 이산화탄소 발생량을 급증시키고 있습니다.

우리나라 수입 석탄 공급의 45%를 차지하고 있는 인도네시아는 2014년 이후 저열량탄 수출을 금지하는 법안을 발효시킬 것으로 예상되면서 국내 석탄 수급은 더욱 큰 어려움을 겪을 전망입니다.

■ 한국에너지기술연구원은 이시훈 박사팀은 수분이 많고 열량이 낮은 저등급석탄을 건조와 수분 재침투를 방지해 열량을 획기적으로 높혀 발전소에서 활용 할 수 있는 고품위화 기술을 독자적으로 개발했습니다.

이시훈 박사팀이 개발한 저등급석탄 고품위화 기술은 발전소 현장에서 적용되는 '유동층 건조 기술'과 탄광 현장에서 적용되는 '기름침적 건조기술'로 구분됩니다.

'유동층 건조 기술'은 수분 함량 35%의 저등급석탄을 분쇄하여 유동층 건조기로 이동시킨 후 발전소 굴뚝에서 빠져나가는 폐열을 이용, 약 150℃의 배가스를 주입하여 분쇄된 석탄을 가스상에서 부유시켜 수분을 제거시켜 고품위화 하는 기술입니다.

이 기술로 고품위화 공정을 거치게 되면, 하루 10톤의 저등급석탄으로 8톤에 해당하는 고품위석탄 생산이 가능합니다.

또한 공정 과정도 기존 기술에 비해 장치가 단순하며 운전이 용이해 10%이상 비용을 절감할 수 있습니다.

■ '기름 침적 건조기술'은 저등급석탄을 탄광 현장에서 직접 수분을 제거하여 고품위화 시키고, 고분자를 입혀 안정화 시킴으로써 장거리 운송되는 동안 자연발화되는 것을 방지하는 기술입니다.

이 기술은 탄광 현장에서 분쇄된 저등급석탄을 고분자화합물이 용해된 기름과 혼합한 후 고속 원심분리기를 이용하여 고분자화합물이 코팅된 석탄을 분리하고, 고온의 스팀을 이용한 회전형 건조기로 수분을 제거하여 고품위화하는 기술입니다.

이를 통해 하루 5톤의 저등급석탄으로 4톤에 달하는 고품위 석탄을 안정화 시킬 수 있습니다.

또 기존 기술에 비해 석탄안정화에 사용되는 기름의 소모량을 20% 이상 절감시킬 수 있습니다..

이번 기술 개발로 저등급석탄의 열량과 효율을 높여 사용하게 된다면 500MW 발전소 1기당 석탄 운송비용을 연간 50억원 절감할 수 있고, 석탄 사용량에서도 300억 원을 절감할 수 있습니다.

게다가 발전효율도 2.5% 증가하는 반면 이산화탄소 발생량은 10% 줄어 환경 효과까지 얻을 수 있습니다.

이번 연구에는 한국동서발전과 한국남동발전 등 발전사와  이테크건설, 동원이엔텍, 서울샤프중공업 등 EPC 업체가 참여했습니다.

한국에너지기술연구원은 이번에 개발된 기술을 바탕으로 인도네시아와 석탄자원 협력체계를 구축하고, 장기적으로는 인도네시아 외에도 호주가 보유하고 있는 수분 50% 이상의 고수분 저등급석탄에 연구원의 이 기술을 적용할 방침입니다.

이를 위해 한국에너지기술연구원은 최근 인도네시아 현지에서 탄광업체를 대상으로 기술 설명회를 가졌고, 이어 인도네시아 에너지광물자원부 소속 정부출연연구기관인 에너지자원연구소(tekMIRA)와 기술 및 인력교류를 위한 양해각서를 체결했습니다.

또  이 기술을 중국과 인도 등 최근 급격하게 시장이 커지고 있는 개발도상국에 수출할 계획입니다.