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성 명 서

- 한국원자력연구원 법인 해체에 반대한다 !! -


우리는 대한민국 최초로 설립된 국공립 종합연구기관인 한국원자력연구원의 연구원으로서, 원자력 연구개발을 통해 국가경제 발전과 에너지 안보 확립에 이바지해 오고 있음에 큰 자긍심을 갖고 있다.
한국원자력연구원은 지난 50 년간 정부와 국민의 전폭적인 지지와 성원 아래 연구에 정진해 온 결과 개발도상국으로는 유일하게 완전한 원자력 기술자립을 이루고 수많은 과학기술자와 원자력 관련 기관들을 탄생시켰으며, 최근에는 요르단 원자로 수출 성공 및 UAE 원전 수출의 기반 제공 등 원자력 수출산업화의 성과를 이루었다.
이처럼 지난 반세기 동안의 노력이 결실을 맺어가고 있는 중차대한 상황에서 후손을 위한 지속 가능한 에너지원 확보와 국가 안보의 중심축을 담당하는 막중한 임무를 수행하고 있는 원자력 기술 연구개발의 메카인 한국원자력연구원을 국가연구개발원이라는 단일 법인으로 통폐합하려는 국가과학기술위원회의 조치를 받아들일 수 없음을 천명하고자 한다.
원자력 연구개발은 에너지 안보는 물론, 정치, 외교적인 국익을 총체적으로 고려한 종합적인 국가정책의 일환으로 수행되어야 하는 특수성을 고려하여, 법적 대표성이 부여된 독립적 기관에 의한 전략적 의사결정 및 국제적 협력관계 설정이 연구개발 수행의 필수적인 부분으로 요구되고 있다. 그러나 타 연구 분야와 통폐합된 국가연구개발원 체제하에서는 원자력 기술의 신뢰성과 전문성이 고려된 종합적 국가정책과 연계 및 신속한 의사결정을 기대할 수 없게 됨에 따라 국가적 차원의 원자력 연구개발 수행에 큰 차질이 불가피한 상황이다.
또한 원자력 연구는 국제사회의 엄격한 감시 아래에서 핵투명성 보장을 위해 공개해야 하는 민감한 분야를 포함하고 있다. 세계적으로도 유래가 없는 원자력 연구개발 기관의 단일법인 통합은 국내외적으로 불필요한 오해를 야기시켜 원자력 분야에서 국격 훼손을 초래할 우려가 있으며, 원자력 분야 이외의 기술마저도 포괄적 규제.감시 및 정보공개의 대상이 됨으로써 연구개발 효율화를 위한 단일법인 통폐합이 국가적 핵심 연구정보의 누출과 이에 따른 원자력 연구개발의 국제경쟁력 저하라는 부정적인 상황을 초래할 우려가 크다. 대부분 과학기술 선진국들이 과학기술의 융복합 추세에도 불구하고 원자력 분야만은 전략적으로 개별 연구기관 체제를 유지하면서 정부의 직접 주도하에 독립적인 연구개발을 수행하고 있는 것도 이 같은 중요한 이유가 있기 때문이다.
이에 우리는 한국원자력연구원을 단일법인 하에 통폐합시키려는 국가과학기술위원회의 의도가 원자력 분야의 특수성을 간과한 발상임을 지적하고, 국가연구개발원의 성공적 출범과 국가경제 및 과학기술 발전을 위해서 한국원자력연구원은 반드시 독자적인 법인 격으로 유지되어야 함을 분명히 밝힌다.

2012. 1. 2

한국원자력연구원 연구발전협의회

posted by 글쓴이 과학이야기

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  1. 국가재정 일부러 파탄내구서 2012.01.26 21:43  Addr Edit/Del Reply

    정부 연구기관들 하나하나 작살내놓구 있구만요!
    하여간에 이 막장들은 정말.. 답이 안 나온다는~
    ㅡㅡ^


소듐 열유체 종합효과 시험시설(STELLA-1), 일체형 원자로 SMART 연구 개발

□ 한국원자력연구원은 2028년 실증로 건설을 목표로 개발 중인 소듐냉각고속로(SFR) 핵심 계통의 성능 및 안전성을 실증적으로 검증할 수 있는 '소듐 열유체 종합효과 시험시설(STELLA-1)'의 설치 및 종합 시운전을 2012년 초 완료하고, 이 시설을 이용해서 SFR의 핵심 안전 개념인 피동잔열제거계통 등의 성능 검증 시험에 착수할 계획입니다.

이와 함께 수출전략상품으로 개발해온 일체형 원자로 SMART(스마트)의 안전성과 성능을 종합 검증하기 위한 SMART-ITL의 구축도 연내 완료함으로써 기존의 '가압경수로 열수력종합실험장치' ATLAS(아틀라스)와 함께 대형 상용 원전-중소형 원전-제4세대 원전으로 이어지는 다양한 원자력 시스템의 안전성 및 성능 검증 인프라를 확보할 계획입니다.

   ○ STELLA-1은 SFR 실증로의 원자로계통 및 핵심 안전계통인 피동형 잔열제거계통을 상세하게 축소 제작(높이 약 5분의 1, 체적 약 125분의 1), 실제 원자로에서 일어날 수 있는 다양한 사고와 고장을 실제 온도(약 600 ℃)와 압력으로 모의할 수 있는 시험시설입니다.

   ○ STELLA-1 실증시험을 통한 설계기술능력 확보와 함께 2012년에는 2011년 완료한 SFR 실증로 개념설계를 기반으로 SFR 원형로 개념설계를 완료, 2013년부터 시작할 특정설계의 기반을 구축함으로써 '2020년 100 MWe급 SFR 원형로 특정설계 승인 획득-2028년 SFR 원형로 건설 완료' 목표에 한발 더 다가설 계획입니다.

   ○ 사용후핵연료의 평화적 재활용을 위한 파이로프로세싱(건식처리) 기술 개발에서는 미국과 공동연구 등을 통해 2012년 말까지 실제 사용후핵연료를 사용하는 실험실 규모(연간 2톤 처리) 파이로 일관공정의 성능을 실증하는 한편, 파이로프로세싱의 모든 공정을 공학 규모(연간 10톤 처리)의 일관공정으로 모의할 수 있는 PRIDE(PyRoprocess Integrated inactive DEmonstration facility)의 구축을 완료하고 시운전을 통해 파이로 공정의 고효율화, 고용량화 연구를 이어갈 계획입니다.

   ○ 원자력 수소 생산을 위한 초고온가스로(VHTR) 기술 개발에서는 2011년 구축 완료한 초고온 헬륨 루프를 이용한 고온성능시험을 수행하는 한편, 피동안전 성능 입증 설계해석 코드 개발 및 검증 등을 통해 초고온가스로 설계 기술을 세계적으로 선도한다는 목표입니다.


◆ 원자력 안전 분야 연구개발

□ 원전 안전 향상을 위해 일본 후쿠시마 사고의 교훈을 적극적으로 반영, 중대사고와 방사능 확산 분석 분야 연구개발을 강화하는 등 국제 선도형 안전 연구를 수행, 2016년까지 프랑스와 함께 세계 양대 원자력 안전 허브로 웅비하기 위한 기반 확보에 나설 계획입니다.

중대사고 초기에 원전을 실시간 점검하고 사고환경을 인지함으로써 즉각적인 비상 대응을 가능하게 하는 기술 개발에 착수하고, 사고시 수소 발생을 억제할 수 있는 신핵연료 피복관 개발과, 사용후핵연료 저장조에서 핵연료 파손을 시험평가하는 연구에도 착수할 계획입니다.

   ○ 세계 최초로 증기폭발을 모의한 OECD/SERENA 프로젝트 등 2011년까지 주도적으로 수행해온 원자력 안전 관련 대형 국제 공동연구를 성공적으로 종료함에 따라, 2012년에는 후속 프로젝트 개발을 통해 원자력 안전 연구의 국제 주도력을 더욱 강화할 계획입니다.
또한 가동 원전 안전성 향상, 혁신적 안전성 향상 개념, 사고 관리, 평가 및 비상대응 기술 등 원전 안전성 향상을 위한 최상의 과학기술 기반을 제공할 계획입니다.

   ○ 상용 원전 미자립 3대 핵심 기술 개발에서는 2010년 원전계측제어시스템(MMIS) 개발을 완료한 데 이어, 2012년에는 실규모 원자로냉각재펌프 시험설비를 준공, 시험 기술을 확보하고 신울진 1,2호기 원전 적용을 위한 시험을 수행할 예정이며, 원전안전해석코드 개발 및 검증을 완료함으로써 3대 핵심 기술 개발을 마무리지을 계획입니다.
 
   ○ 일체형 원자로로는 세계 최초로 인허가 심사 중인 SMART 개발에서도 후쿠시마 사고 이후 높아진 안전성 향상 기대치를 충족시키기 위해 완전피동안전계통 설치 접목과 중대사고 대처 능력 강화 등을 통해 SMART 수출 경쟁력을 향상시킬 계획입니다.


◆ 연구로 수출 계획 

□ 원자력 수출 산업화를 위한 연구용 원자로 수출에서는 요르단 연구용 원자로(JRTR) 건설허가를 연내 획득해서 건설공사를 착공할 계획입니다.
또한 일부 미확보 연구로 기술 완성과 방사성 동위원소 생산을 위해 기장에 건설할 '수출용 신형 연구로' 사업에 착수, 연내 개념설계를 완료하고 부지 상세조사 및 환경영향평가를 시작할 예정입니다.
지난해 시작된 남아공 연구로 건설 국제입찰에서는 기술적, 경제적으로 우수한 설계 개념을 제시함으로써 우선협상대상자로 선정돼 제2의 연구용 원자로 수출을 이뤄낸다는 목표를 세웠습니다.

   ○ '수출용 신형 연구로'는 연구용 원자로 수출 경쟁력 제고를 위해 판형 핵연료, 하부구동 제어장치 등 일부 미확보 최신 기술을 적용한 열출력 20 MW 규모의 연구용 원자로입니다.
공모를 통해 2010년 9월 부산 기장군 일대가 부지로 선정됐으며 총 사업비 2,500억원이 투입돼 2016년 완성을 목표로 하고 있다. 다목적으로 활용되는 기존의 하나로(HANARO)와 달리 방사성 동위원소 생산 전용로로 건설돼 의료용 동위원소 국내 공급 안정화 및 수출에 기여할 것으로 기대되고 있습니다.  

   ○ 남아공은 1965년부터 운영해 노후된 SAFARI-1 연구로의 동위원소 생산 기능을 대체할 15 MW 급 연구로 DIPR을 건설할 예정으로, 한국원자력연구원은 ㈜대우건설, ㈜KEPCO E&C와 함께 KAERI 컨소시엄을 구성해서 남아공원자력공사 산하 동위원소 생산 업체 NTP(Nuclear Technology Product)가 발주한 DIPR 건설 사업 국제 경쟁입찰에 참가하고 있습니다.
KAERI 컨소시엄은 지난 6월 NTP의 입찰 자격 심사를 통과해 입찰 자격을 획득했습니다.
한국과 프랑스, 아르헨티나, 중국, 러시아 5개국이 경쟁하고 있는 DIPR 건설 사업은 개념 설계와 공급 가격에 대한 평가를 거쳐 내년 11월 께 우선협상대상자가 결정될 전망입니다.

  ○ 이밖에도 말레이시아 연구로 RTP의 성능 개선 사업(디지털계측제어계통) 수주를 추진하고, 알제리 방사성 동위원소 I-131 분배라인 공급 입찰에 참여하는 등 2012년 한해 동안 연구로 기술 수출에 박차를 가할 계획입니다.


◆ 하나로 이용 중성자 연구 계획

□ 연구용 원자로 하나로(HANARO)를 이용한 연구개발에서는 극소각중성자산란장치(KIST-USANS), 냉중성자 3축 분광장치(Cold-TAS), 디스크쵸퍼 비행시간분광장치(DC-TOF) 등 7기의 중성자 산란장치의 구축 및 시운전을 마치고 국내외 이용자들에게 추가로 개방, 중성자 이용 연구를 극대화할 계획입니다.
또한 지난해 시제품 개발에 성공한 암 진단용 Tc(테크네슘)-99m 발생기 공급 체계를 확립하고, 전립선암 치료용 I(요오드)-125 치료선원 생산 체계를 구축하는 등 국민 건강 증진을 위한 동위원소 개발 및 생산에도 주력할 계획입니다. 
  
   ○ 하나로 중성자 이용 연구에서는 특히 한국생명공학연구원과 공동 구축한 '중성자영상판카메라 바이오회절장치(Bio-C)'를 이용, 중성자를 이용한 바이오 물질 구조 해석 개발 과제를 수행하는 등 중성자를 이용한 기능성 나노/바이오 물질 구조 연구를 본격화할 계획입니다. 
  
   ○ 하나로를 이용한 방사성 동위원소 연구개발에서는 진단용 의료용 동위원소 수요의 80%를 차지하는 Tc-99m을 병원 현장에서 간편하게 추출해서 사용할 수 있는 발생기 시제품에 대해 식품의약품안전청으로부터 품목 허가를 획득함에 따라 의약품으로 공급하기 위한 공급 체계 구축에 나설 계획입니다.
또한 I-125 전립선암 치료선원 생산 체계를 구축하는 등 고부가가치 치료선원 개발에도 주력할 계획입니다.


정읍연구소 방사선 돌연변이 연구

□ 정읍방사선과학연구소가 수행하고 있는 방사선융합기술(RFT) 연구개발에서는 △고전도성 고분자 전구체, 광전자 소자용 하이브리드 물질 등 기능성 유무기 복합재 제조 기술 개발 △차세대 방사선 센서 소재 대용량 성장 연구 등 방사선 기술 이용 신소재 제조 핵심원천 기술과 방사선 계측기 분야 소재 원천기술 확보에 주력할 계획입니다.
또한 방사성 동위원소를 이용해서 신약과 신물질, 농약의 효능, 기능, 안전성을 종합 분석·평가·검증할 수 있는 'RI-바이오믹스(Biomics) 센터'와, 방사선 돌연변이 육종 연구 강화를 위한 '방사선돌연변이육종센터' 건설을 연내 완료하는 등 관련 인프라 구축을 마무리할 예정입니다.


◆ 양성자가속기 건설

□ 양성자기반공학기술개발사업단이 수행 중인 양성자 가속기 연구센터 건설은 2012년 3월까지 100 MeV 가속기 및 빔라인 설치를 완료하고, 8월까지 연구시설 구조물 공사를 완료해서 시운전에 착수할 계획입니다.
2012년 한해 동안 시범 운영 후 2013년 초부터 국내외 연구자 및 기업체에 양성자 빔을 제공함으로써 △고속스위칭 전력반도체 소자 개발 △양성자 암치료 기술 연구 및 의료용 동위원소 개발 △환경친화적 미생물 유전자원 개발 △나노와이어 논리 소자 개발 등 신소재, 반도체, 의료, 생명공학, 에너지?환경 분야 등에 다양하게 활용할 예정입니다.


◆ 창립 53주년, 연구 페러다임 변화

□ 한국원자력연구원은 창립 53주년을 맞는 2012년 '연구방법론의 패러다임 변화'를 주요한 경영 목표의 하나로 설정하고, 연구개발의 속도와 효율성을 과학기술 선진국과 견줄 수 있는 수준으로 끌어올리기 위한 연구체계 현대화 작업을 추진할 계획입니다.

 ○ 우선 2011년 시작한 '원자력 기술기록화 사업'을 본격화해서 국가 원자력 연구개발 과정에서 창출된 지식정보 자원과 경험을 체계적으로 전수할 수 있는 연구개발 기록물의 종합적 관리 체제를 확립하게 됩니다.

 ○ 2012년을 '품질경영 원년'으로 삼아 연구개발 및 사업 전 부문에 품질보증 절차를 확대 적용함으로써 연구 결과의 신뢰성을 향상시킵니다.

 ○ '모델 시뮬레이션' 방법론을 개발, 소프트웨어적 연구는 물론 거대 규모 시설이 필요한 하드웨어 중심 연구에서 신속하고 효율적인 연구개발 수행이 가능한 선진적인 기법을 적용할 계획입니다. 

posted by 글쓴이 과학이야기

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한국원자력연구원이 올해 1219만 달러 규모의 기술 수출을 기록하며 지난해에 이어 2년 연속 기술 수출 1000만 달러를 달성했습니다.

원자력연은 올해 ‘방사성 동위원소 생산 장치’, ‘연구용 원자로 핵연료 분말 장치와 제품’, ‘삼중수소 측정 방법 연구와 경수로 심층연소 기술 개발 연구 및 설계 용역’, ‘중성자 도핑 기술 서비스’ 등 22건의 기술을 수출했습니다.

이 같은 실적은 원자력연이 연구용 원자로 이용 기술에서 미래 원자력 시스템에 이르기까지 다양한 원자력 기술 분야에서 경쟁력을 갖춘 기술 선도기관으로 인정 받은 결과로 풀이됩니다.

수출 대상 국가도 미국, 일본, 프랑스, 덴마크, 이탈리아, 아르헨티나, 중국 등 원자력 선진국은 물론 국제원자력기구(IAEA)와 국제핵융합실험로(ITER) 등 국제기구로 다변화됐습니다.

특히 미래 원자력 시스템 분야인 ‘가압경수로 심층연소 기술’과 ‘삼중수소 시스템 사고 해석’, ‘중준위 금속 폐기물 처리 공정 연구’ 등 첨단 분야의 연구와 설계 용역을 선진국으로부터 수주했습니다.

원자력연은 향후 원자력 기술 수출을 더욱 확대하기 위해 내년에 ‘의료용 방사성 동위원소 생산 장치’, ‘가속기와 열수력 시험 설비’, ‘연구로 핵연료 분말 제조 기술’ 등 전략 품목에 대한 시장 분석과 개척 활동을 확대할 계획입니다.

<2011년 한국원자력연구원 기술수출 실적>

수출 내용  

국가(기관)

금액 (달러)

아르헨티나 건설 후보 노형 평가 기술 자문

이탈리아(피사 대학)

6,810 

ITER B형 방사성폐기물 내 삼중수소 측정방법 연구개발

ITER

303,028 

가압경수로를 이용한 심층연소 기술개발 (LWR Deep-Burn)

미국(LOGOS Technologies)

173,811 

SP 신호와 단열암반 지하수 유동과의 상관관계 연구

미국(SNL)

120,000 

중성자 도핑 서비스

일본(SEH)

642,556 

중성자 도핑 서비스

덴마크(TOPSIL)

367,175 

중성자 도핑 서비스

일본(SUMCO)

641,671 

LEU-8% Mo 분말 수출

아르헨티나(CNEA)

50,000 

재료시험로(JMTR)실험설비 차폐 계산

일본(마루베니상사)

17,909 

중성자 도핑 서비스

일본(COVALENT)

274,023 

국제 핵비확산 협력강화 방안 도출

미국(SNL)

55,000 

원전 방호 도장재 제염 성능 검증 시험

중국(Carboline Dalian Paint Company Ltd.)

6,140 

폐기 방사선원 시멘트 고정화 처리

IAEA

55,087 

삼중수소 저장·공급 시스템 사고 해석

ITER

528,191 

DU BED 개발을 위한 기초 시험

ITER

1,514,207 

DU BED 개발을 위한 DU Hydride 물성 측정

ITER

53,443 

인공표지 모래 추적자 운반 및 해저 투입용 납차폐체

IAEA 

15,115 

나노기술 이용 방사성표지입자 제조 및 산업적 활용성 연구

IAEA

6,871 

중준위 금속 폐기물 처리장치 개발 및 처리 공정 연구

ITER

1,214,441 

JRTR용 방사성동위원소 생산 장치(RIPS)

요르단

6,102,368 

모의 사용후 핵연료 소결체 수출

미국(Southwest  Research Institute)

20,000 

원심 분무 U-Mo 핵연료 분말

프랑스(CEA)

23,500

합계

9개국, 2개 국제기구

12,191,345


<최근 10년간 한국원자력연구원 수출 실적>

연도

수출 건수

수출금액(US달러) 

2001 

93,320 

2002 

358,281 

2003 

10 

783,416 

2004 

15 

1,887,980 

2005 

22 

1,740,960 

2006 

18 

2,408,150 

2007 

28 

4,647,300 

2008 

21 

2,551,329 

2009 

15 

3,063,392 

2010 

24 

11,687,519 

2011

22

12,191,345

posted by 글쓴이 과학이야기

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□ 미국, 유럽, 일본, 러시아, 중국 등 원자력 강대국들은 모두 자국 고유의 핵데이터 라이브러리를 생산해 오고 있으며, 이들 중 신뢰성을 인정받아 국제적으로 배포돼 사용되는 소수의 핵데이터 라이브러리를 국제표준 핵데이터 라이브러리라고 부릅니다.

한국원자력연구원 원자력데이터개발검증센터는 원자력 핵심 재료인 지르코늄(Zr) 동위원소 7종에 대한 중성자 핵데이터를 최근 배포된 국제 표준 핵데이터 라이브러리인 ENDF(Evaluated Nuclear Data File)/B-VII.1에 등재했습니다.

ENDF는 미국 브룩헤이븐국립연구소(BNL) 산하 국가핵데이터센터(NNDC)가 주도해 전 세계적으로 배포하는 핵데이터 라이브러리입니다.

이는 각 원소별 핵데이터를 종합해서 DB로 만든 핵데이터 라이브러리는 원전 운영과 미래형 원자로 및 핵융합로 설계, 방사성 폐기물 처분 연구 등 원자력 분야에서 설계, 해석 및 시뮬레이션 등에 기초 입력 데이터로 사용하는 핵심 원천 기술자료입니다.

한국원자력연구원이 생산한 핵데이터가 ENDF에 등재된 것은 지난 2006년에 이어 두 번째입니다. 

□ 이번에 새롭게 핵데이터를 등재한 지르코늄 동위원소는 전 세계에서 운전되고 있는 원자력 발전소의 핵연료 피복관, 안내관, 압력관 및 핵연료 지지격자 등에 사용 중인 중요한 원소로, 현재 연구개발 중인 미래형 원전에서도 주요 구조재로 고려되고 있어 정밀한 핵데이터가 요구되는 핵종 중 하나입니다.

기존에 사용해온 지르코늄 핵데이터는 1970년대에 생산·배포된 것으로, 최근 수행된 핵데이터 측정실험과 벤치마킹 결과 신뢰성이 낮은 것으로 밝혀지면서 국제 원자력계가 지르코늄에 대한 새로운 중성자 핵데이터 평가를 계획했습니다.

이를 미국 NNDC와 국제원자력기구(IAEA) 핵데이터센터(NDC)의 지원 하에 한국원자력연구원 원자력데이터개발검증센터가 주도적인 역할을 맡아 연구를 수행했습니다.

한국원자력연구원은 원자로 설계·해석 분야에서 필요한 자연 상태의 지르코늄 동위원소 5종(Zr-90, Zr-91, Zr-92, Zr-94, Zr-96)과 불안정 동위원소 2종(Zr-93, Zr-95) 등 총 7종의 지르코늄 동위원소에 대한 핵데이터를 생산했습니다.

□  한국원자력연구원 원자력데이터개발검증센터는 원자핵, 원자 및 분자의 구조와 반응에 관한 연구를 수행하고 관련 분야에서 요구되는 데이터를 생산·공급하는 국내 유일의 연구그룹입니다.

지난 1997년 소규모 연구그룹인 핵자료평가랩으로 출발한 원자력데이터개발검증센터는 2006년 자체 핵데이터 라이브러리를 갖지 못한 국가로는 최초로 국제 표준 데이터 라이브러리인 ENDF/B-VII.0에 전체 핵종의 9%에 해당하는 35개 중성자 핵데이터와 전체 핵종의 80%에 해당하는 131개 광핵반응 데이터를 등재함으로써 세계적으로 인정을 받기도 했습니다.

 용  어  설  명

ENDF(Evaluated Nuclear Data File) 라이브러리 :
미국 브룩헤이븐국립연구소(BNL) 산하 국가핵데이터센터(NNDC)에서 생산, 전 세계적으로 배포하는 핵데이터 라이브러리. 중성자파일, 광핵반응파일, 하전입자파일, 붕괴데이터파일, 핵분열수율파일 등으로 구성된다.

ENDF/B 형식 :
평가핵데이터를 원자력 연구나 산업에 직접 사용할 수 있도록 기술한 형식. 이에 반해 ENDF/A 형식은 단편적인 핵반응데이터를 기술하는 형식이다.

중성자 핵데이터 :
중성자와 원자핵과의 반응을 평가하여 수치화한 데이터. ENDF에서 가장 중요한 파일로 원자력 발전소의 설계, 운전 및 핵폐기물 처리 등에 기초 데이터로 쓰인다.

광핵반응 데이터:
광자(감마선)와 원자핵과의 반응을 평가하여 수치화한 데이터. 전자가속기 등을 이용한 핵반응 연구와 응용산업에 필수적인 기초데이터이다.

posted by 글쓴이 과학이야기

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미래 에너지 기술인 핵융합에너지 개발 방식은 크게 토카막 형태의 자기 밀폐 핵융합과 레이저 핵융합이 있습니다.

우리나라는 국가핵융합연구소에서 운용중인 KSTAR를 이용한 자기 밀폐 핵융합을 중심으로 연구가 진행되고 있습니다.

레이저 핵융합은 영화 '체인리액션'의 소재로 등장합니다.

반드시 그런 것은 아니지만 자기 밀폐 핵융합은 순수 에너지 발생을 위해 연구되는 반면 레이저 핵융합은 미국 등에서 군사적 목적으로 진행되는 경우가 많습니다. 

한국원자력연구원이 자기 밀폐 핵융합과 레이저 관성 핵융합 등 핵융합의 두가지 방식에 관해 중국과 공동 연구에 착수했습니다.


연구 과제는 '정상상태 운전을 위한 중성입자빔 입사 시스템의 빔 수송에 관한 공동 연구'와 '레이저 관성 핵융합을 위한 고밀도 플라즈마 및 정밀 계측 기술협력 연구' 입니다.

□ 자기 밀폐 방식 핵융합 기술 개발을 위한 '정상상태 운전을 위한 중성입자빔 입사 시스템의 빔 수송에 관한 공동 연구' 과제는 한국원자력연구원 핵융합공학기술개발센터 장두희 박사가 중국 허페이과학원 플라즈마물리연구소 허췬동(Hu Chundong) 박사와 공동 연구를 진행합니다.

자기 밀폐 핵융합은 1억 ℃ 이상의 고온에서 플라즈마로 변한 중수소와 삼중수소를 토카막 자기장을 이용해서 밀폐시켜 핵융합 반응을 지속시키는 핵융합 방식입니다.

이 때 토카막 내부의 온도를 높이는 중성입자빔 입사(NBI; Neutron Beam Injection) 시스템은 수소 양이온 입자들을 높은 전압을 이용해서 빠른 속도로 가속한 뒤 중성화시켜서 핵융합 장치 내부의 플라즈마에 충돌시킴으로써 핵융합이 가능한 섭씨 1억 ℃ 이상까지 온도를 끌어올리기 위한 보조 가열장치 중 하나입니다.

자기 밀폐 핵융합 연구장치로 우리나라는 국가핵융합연구소가 KSTAR를 운영 중이고 중국은 EAST를 운영 중입니다.

한국원자력연구원은 KSTAR용 NBI를 순수 국내 기술로 개발, 지난 2007년 1.6㎿ 빔출력에서 300초 연속 운전에 성공했고, 향후 빔출력을 총 6㎿로 높이는 연구를 할 예정입니다.

중국은 출력 4㎿, 1000초 연속 운전에 도전합니다.

□ '레이저 관성 핵융합을 위한 고밀도 플라즈마 및 정밀 계측기술 협력 연구' 과제는 한국원자력연구원 양자광학연구부 이용주 박사가 중국상해과학원 광학정밀기계연구소 주지안창(Zhu Jianqiang) 박사와 공동 연구를 진행합니다.

중수소와 삼중수소로 이루어진 연료 펠릿에 레이저를 집중시키면 펠릿이 관성에 의해 정지하고 있는 사이에 펠릿 표면에서 주위로 분출하는 플라즈마의 반작용으로 내부 압축이 일어나는데, 압축된 연료에 열핵반응이 생기는 현상을 '레이저 관성 핵융합'이라고 합니다.

한국은 짧은 시간에 강한 에너지를 발생시킬 수 있는 소규모 레이저 장치를 보유하고 있고, 중국은 큰 에너지를 오랜 시간 발생시킬 수 있는 대규모 장치를 보유하고 있습니다.

양국 연구진은 두 장치 기술을 융합해서 고밀도 플라즈마를 제어하는 기술, 플라즈마와 전자의 움직임 등을 측정하는 정밀 계측기술 분야에 대해 서로 협력 연구를 진행할 예정입니다.

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□ 사용후핵연료의 저장과 처분을 위해서는 안전성 관련 실험자료 수집이 필수적입니다.

높은 방사성을 띠는 사용후핵연료를 사용해서 실험할 경우 핫셀(hot cell) 같은 차폐 설비와 원격 장비 등 특수 시설이 필요하고, 실험 범위와 정밀도가 제한적인 문제가 발생합니다.

□ 한국원자력연구원 경수로핵연료기술개발부 김건식 박사팀이 개발한 연구용 모의 사용후핵연료 소결체 60개가 원자력 기술 종주국인 미국 Southwest Research Institute(SwRI)에 수출됩니다.

SwRI는 미국에서 가장 오래된 비영리 연구기관 중의 하나로, 사용후핵연료의 저장 및 처분 안전성에 대한 실험 및 평가자료 구축 사업을 추진 중인 NRC로부터 사용후핵연료 저장 및 처분 환경 조성에 관한 연구 업무를 부여받아 수행하는 기관입니다.

SwRI는 한국원자력연구원으로부터 공급 받은 연구용 모의 사용후핵연료를 표준 시료로 사용, 핵연료의 연소도 차이에 따른 핵분열 생성물 양의 변화나 미세조직의 변화 과정을 연구함으로써 사용후핵연료 저장 및 처분 조건에 대한 신뢰도 있는 자료를 구축하는데 활용할 계획입니다.

모의 사용후핵연료 소결체

모의 사용후핵연료 소결체


□ 김건식 박사팀은 방사성 물질을 포함하지 않으면서도 실제 핵연료가 원자로 안에서 연소되는 과정에서 생성되는 핵분열 물질의 화학적 및 물리적 특성과 분포가 거의 유사한 연구용 모의 사용후핵연료 소결체를 개발했습니다.

김건식 박사팀은 그동안 축적해온 분말 혼합, 성형, 고온 소결 기술 등을 융합해서 실제 사용후핵연료 소결체의 특성을 그대로 가지고 있는 고품질 모의 소결체 개발에 성공하고, 이를 미국에 수출하게 됐습니다.

연구용 모의 사용후핵연료 소결체는 핵분열 생성물이 포함된 이산화우라늄(UO2) 분말을 분말성형기에서 원통 형태의 성형체로 만든 다음, 1700℃ 정도의 고온에서 장시간 열처리하는 고온 소결 공정을 통해 제조됩니다.

고온소결로

분말성형기




김 박사팀은 볼-밀법(milling)법을 통해 UO₂분말을 분쇄 처리한 다음 핵연료 생성물을 혼합시키는 분말 혼합 과정을 거쳐, 고온 소결 과정에서 첨가되는 수소 등의 비율을 최적화함으로써 실제 사용후핵연료와 유사한 연구용 모의 사용후핵연료를 개발했습니다.

이를 통해 특수 시설 없이 관련 실험을 수행하면서도 광범위한 실험 자료를 정밀하게 얻을 수 있습니다.

 용  어  설  명

볼밀법(ball-mill) :
단단한 금속 또는 세라믹 재질의 공들과 분쇄하고자 하는 분말을 원통형의 용기에 함께 섞어 회전시키면서 공들로 하여금 분말을 미세하게 분쇄하도록 하는 공정

소결체(pellet) :
이산화우라늄(UO₂), 탄화우라늄(UC) 등 우라늄을 핵연료로 쓰일 수 있도록 작은 원통 모양으로 가공한 것.
소결체를 지르코늄 합급 피복관 안에 넣으면 원자력 발전소 연료로 사용하는 핵연료 봉이 된다.

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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


한국원자력연구원은 12월 13일 연구원 내 중형헬륨실험동에서 초고온 헬륨 루프 준공식을 개최했습니다.


 용  어  설  명

슈퍼 알로이 :
철, 니켈, 코발트 계열의 특수 합금으로, 800℃ 이상의 고온에서 내산화성, 고내열성을 지닌다

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우주식품이란 현재 우주선이나 우주정거장, 그리고 앞으로 달, 화성 등의 행성에 건설하게 될 우주기지 등 우주공간에서 우주인이 섭취할 수 있도록 만든 식품입니다.

현재 이용되고 있는 우주식품은 미국과 러시아만이 공급하고 있으며, 미국의 NASA와 러시아의 의생물학연구소 두 기관에서 영양·독성학적 안전성 검증을 거쳐 인증을 받은 식품만이 우주인에게 공급될 수 있습니다

한국원자력연구원이 방사선 살균기술과 식품생명공학기술을 접목해 새로 개발한 한국형 우주식품 9종이 러시아 연방 국립과학센터(SSCRF) 산하 의생물학연구소(IBMP)의 최종 인증평가를 통해 우주식품으로 인증 받았습니다.

한국원자력연구원 첨단방사선연구소는 지난 6월 러시아 연방 국립과학센터(SSCRF) 산하 의생물학연구소(IBMP)에 신규 한국형 우주식품 9종의 우주식품 적합성 평가를 의뢰, 100일간의 인증평가 수행 결과 국제우주정거장에서 사용 가능한 우주식품으로 사용 가능하다는 인증서를 최근 발급 받았습니다.

종류는 부안참뽕 바지락죽, 부안참뽕 잼, 상주곶감초콜릿, 당침블루베리, 단호박죽, 카레밥, 닭죽, 닭갈비, 사골우거지국 등 9종 입니다.

이번 9종의 우주식품 신규 인증으로 한국원자력연구원이 개발한 한국형 우주식품은 2008년에 한국 최초의 우주인 이소연씨에게 제공한 김치, 라면, 생식바, 수정과와 2010년에 추가 인증을 받은 비빔밥, 불고기, 미역국, 오디음료 등과 함께 총 17종으로 늘었습니다.

이번에 인증을 받은 한국 우주식품들은 한국원자력연구원이 부안군, 상주시, ㈜코오롱, 도림원 등 지자체 및 국내 식품회사들과 공동연구를 통해 개발한 것입니다.

 
부안참뽕 바지락죽 Manila clam porridge (45 g)

부안군 특산품인 바지락을 이용하여 우주에서 제공되는 70℃ 물에 쉽게 복원되며 취식이 간편한 죽 형태의 동결건조형 장기저장 식품


 
부안참뽕 잼 Mulberry jam (27 g)

부안군 특산품인 오디를 이용하여 제조한 잼형태의 즉석취식형 장기저장 식품
 
상주곶감 초콜릿 Dried persimmon chocolate (23g)

상주시 특산품인 곶감을 초콜릿으로 코팅한 즉석취식형 장기저장 식품
 
당침블루베리 Dried blueberry (27 g)

정읍시 특산품인 블루베리를 이용한 즉석취식형 장기저장 식품
 
 단호박죽 Sweet pumpkin porridge (35 g)

우주에서 제공되는 70℃ 물에 쉽게 복원되며 취식이 간편한 죽 형태의 동결건조형 장기저장 식품
 

 카레밥 Chicken curry rice (61 g)

우주에서 제공되는 70℃ 물에 쉽게 복원되며 카레소스와 밥이 혼합된 동결건조형 장기저장 식품

 

 
 닭죽 Chicken porridge (32 g)

우주에서 제공되는 70℃ 물에 쉽게 복원되며 취식이 간편한 죽 형태의 동결건조형 장기저장 식품
 
 닭갈비 Grilled chicken (100 g)

고추장 소스를 발라 숯불로 익힌 후 방사선 조사하여 멸균한 즉석취식형 장기저장 식품
 
 사골우거지국 Ox leg bone cabbage soup (15 g)

우주에서 제공되는 70℃ 물에 쉽게 복원되며 국 형태의 동결건조형 장기저장 식품

2011년 인증된 한국우주식품 9종

우주식품 인증서 전달식- 김영진 한국원자력연구원 첨단방사선연구소장(좌)과 우샤코프 러시아 의생물학연구소장(우)

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  1. 2013.12.13 15:33  Addr Edit/Del Reply

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