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신 년 사


존경하는 한국원자력연구원 가족 여러분! 2015년 새해가 밝았습니다. 

지난 한 해 동안 국가 원자력 연구개발 현장에서 최선을 다해 노력해 주신 직원 여러분께 감사드립니다. 을미년 올 한 해도 여러분과 여러분 가정에 건강과 행복이 깃들기를 기원합니다. 

시간이 화살처럼 빠르다는 말을 그 어느 해보다 실감한 2014년이었습니다.

작년 이맘 때 바로 이 자리에서 취임인사를 전하던 때가 엊그제만 같은데 벌써 일 년의 시간이 지났습니다. 그동안 기관장으로서 얼마나 열심히 뛰었는지 새해를 맞는 오늘 다시금 되새겨보게 됩니다. 

“꿈꿔라. 꿈꿀 수 있는 것은 무엇이든지 이룰 수 있다”는 괴테의 명언을 전하며 청마의 기상으로 꿈을 쫓아 매진하자는 그때의 초심을 잃지 않도록 저부터 더욱 분발하겠습니다.   

한국원자력연구원 직원 여러분!

지난 한해도 우리 모두는 꿈을 이루기 위해 힘껏 달려왔습니다.

국가적으로도 커다란 기대를 받고 있는 연구용원자로 기술을 사상 처음으로 유럽에 수출하는 쾌거를 올렸습니다. 프랑스 아레바(AREVA)와 독일의 누켐(NUKEM)-러시아 니켓(NIEKET) 컨소시엄 등 세계 굴지의 글로벌 원자력기업과 치열한 경합 끝에 쟁취한 성과라는 점에서 의미가 큽니다.
 
ITER 국제기구로부터는 ITER에서 발생 예상되는 방사성폐기물을 원격으로 처리하는 기술 개발 과제를 수주하기도 했습니다.

우리 연구원이 독자 개발한 원심분무 기술을 이용해 제조한 U-Mo 핵연료 분말은 프랑스와 벨기에에서 본격 성능 검증에 들어가기도 했습니다.

우리가 보유한 원천기술이 글로벌 핵비확산에 기여함으로써 국제위상 제고에도 큰 몫을 하고 있습니다. 원자력을 이용해 수소를 대량 생산할 수 있는 ‘초고온가스로’의 피복입자핵연료 시제품이 연소성능시험에 성공하는 성과도 올렸습니다.

파이로프로세싱과 소듐냉각고속로 등 제4세대 원전 개발과 원자력 안전연구, 하나로 운영 및 이용 연구, 제염해체 기술개발 등에서도 크고 작은 이정표를 세웠습니다.
 
연구원이 기술출자 방식으로 설립한 국내 제1호 연구소기업이 코스닥 상장심사를 통과하는 한편, 연구원 보유 특허의 중소기업 무상 이전 등 원자력 창조경제 실현에도 앞장섰습니다.

아울러, 국가 원자력 기술자립의 역사를 한눈에 볼 수 있는‘원자력역사관’과 원자력 연구성과를 직접 체험해보는 ‘원자력체험관’도 문을 열었습니다.

도서관과 기록관, 박물관의 기능을 합쳐 다양하고 통합적인 원자력 정보를 제공하는 ‘원자력 라키비움’도 개관했습니다. 연구원 식당 역시 한층 밝고 개방된 형태로 탈바꿈하였습니다.

각자의 자리에서 최선을 다해 이 같은 성과를 만들어낸 여러분들의 노고에 감사드립니다.

한국원자력연구원 가족 여러분, 우리나라 원자력계는 UAE 상용원전과 요르단 연구용원자로 수출로 한껏 사기가 충만했지만, 후쿠시마 사고와 원전 비리 등으로 한동안 의기소침해 있었습니다. 이에 더해, 지난 연말에는 원전 해킹 사건까지 터지며 그 입지가 점점 작아져만 가는 현실이 안타깝기만 합니다.

그렇다고 우리가 여기서 주저앉을 수는 없습니다. 위기를 훌훌 털고 일어나 우리의 선배들이 그랬듯 다시 뛰어야만 합니다. 
 
우선, OYSTER 사업과 JRTR 건설사업을 차질 없이 추진하고 인력확보에 전력을 다해 연구로의 추가 수출에 박차를 가해야 합니다. 

SMART 원자로와 관련해서는 지난 연말 설립된 SPC를 중심으로 사우디아라비아, 말레이시아 등 잠재 수요국을 대상으로 수출 노력을 강화해야 합니다.

안전연구 분야에서는 국제공동연구인‘OECD-ATLAS’를 주도하며 이를 한층 강화하는 한편, ‘고밀도 저농축 연구로 핵연료’기술을 활용한 국제 핵비확산 실현에도 노력해야 합니다.

수출용 신형 연구로 건설 사업은 원자로 및 계통 설계, 부대시설의 상세설계와 건설허가 신청 후속 작업을 차질 없이 진행해야 합니다. 
 
파이로프로세싱 기술개발은 각 단위공정별로 성능시험을 수행하고, ACPF 에서의 실증실험에 대비한 모의 사용후핵연료 시험을 완수해야 합니다.

파이로 기술과 연계한 소듐냉각고속로 기술개발은 150MWe급 원형로 NSSS(핵증기공급계통) 예비설계를 완료하고, STELLA-2의 기본설계를 수행할 예정입니다.

초고온가스로 분야에서는 자체 개발한 설계해석 코드 검증과 초고온헬륨루프를 이용한 고온 특성 평가 실험을 수행하게 됩니다.

원자력시설 제염․해체 기술 분야에서는 국내 원전 해체 시대를 대비하고 해외 해체시장 진출을 목적으로 추진 중인 ‘원자력시설 해체종합연구센터’예비타당성평가가 완료될 예정입니다.
 
이 밖에도, 하나로 및 냉중성자 시설을 이용한 중성자 이용연구와 비발전 분야의 융복합을 통한 기술사업화에도 더욱 노력해야 합니다. 또한, 연구원이 국민과 소통하고 다가서기 위해 추진하는 ‘(가칭)원자력공원’조성사업도 우리의 비전과 노력, 개방성이 제대로 구현될 수 있도록 추진해 주시기 바랍니다.

직원 여러분!

어려운 여건 속에서도 우리는 KAERI인이라는 자부심과 열정으로 연구에 매진하는 것이 우리에게 주어진 사명이라고 생각합니다.

예산과 인력에 발목이 잡혀 창의적 과제수행과 자율성 확보가 어렵다는 점 잘 알고 있습니다. 

우리를 바라보는 외부의 시선 역시 곱지만은 않다는 점도 항상 염두에 둬야만 합니다.

현실성 없는 연구에 예산만 쓴다거나 원자력연구원 과제는 ‘철밥통’이라는 외부의 인식 타파에 노력해야 하는 이유이기도 합니다.

이렇듯 우리 조직이 당면한 내외부의 문제점을 극복하기 위해서는 무엇보다 우리 스스로 변화하고 혁신하는 노력이 필요합니다.

저는 올 한해 조직 재정비와 시스템 효율화로 돌파구를 찾고자 합니다.
 
우선, 책임의식과 권한 분배를 통한 실질적 책임경영제를 실현하겠습니다. 책임자 스스로 주인의식을 갖고 업무를 주도하는 시스템을 구현해나갈 계획입니다.

다음으로는, 내부경쟁을 확대하여 무사안일주의와 매너리즘을 극복해나갈 것입니다. 적당주의와 온정주의를 배격하여 단 한 사람의 무임승차자도 생기지 않도록 해야겠습니다.

또한, 연구원 여러 직종간의 갈등과 괴리감을 치유하고, 내부의 갑을관계를 청산할 수 있는 경영관리 혁신도 필요합니다. 여기에는 소통과 협력문화가 반드시 전제되어야 합니다.

직종간․직급간․세대간․상하간․동료간 소통과 협력은 조직 일체감 조성뿐만 아니라 업무 생산성과 효율성 강화에도 크게 기여할 것입니다.

사랑하는 직원 여러분! 을미년 새해 우리 모두 함께 뛰어 봅시다.

저는 여러분이 도전과 열정을 불태울 수 있는 연구환경 조성과 공정한 원칙을 통한 성과평가 환경을 만들기 위해 최선을 다하겠습니다.

제가 이곳 KAERI에서 꾸는 모든 꿈은 반드시 여러분과 함께 하는 꿈이어야 함을 한시도 잊지 않겠습니다.

모든 KAERI인 여러분, 새해 복 많이 받으시길 기원합니다. 감사합니다.

2015. 1. 2

한국원자력연구원 장  김 종 경

김종경 한국원자력연구원장

posted by 글쓴이 과학이야기

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파이로프로세싱(pyroprocessing) 은 500∼650℃의 고온에서 용융염을 이용, 전기화학적인 방법으로 사용후핵연료에서 우라늄 등 유용한 핵물질을 분리해내는 기술입니다.

공정 특성상 플루토늄의 단독 회수가 불가능해 핵확산 저항성이 뛰어나고, 회수한 핵물질을 제4세대 원자로인 소듐냉각고속로(SFR)에서 재순환 소멸시킴으로써 고준위폐기물 처분장 면적은 100분의 1로 줄일 수 있는 선진 핵연료주기 기술로 꼽힙니다.

관련 기술은 미국, 일본, 러시아 등 주요 원자력 선진국들이 실용화를 위해 노력하고 있으며, 우리나라는 1997년 파이로프로세싱 연구를 시작한 이래 최근 혁신적인 기술 개발을 통해 세계적으로 기술 우위를 확보하고 있습니다.

한국원자력연구원이 사용후핵연료의 평화적 재활용을 위한 파이로프로세싱 기술 실현을 위해 세계 최초로 파이로프로세싱의 모든 공정을 공학 규모로 모의할 수 있는 시험시설 'PRIDE(PyRoprocess Integrated inactive DEmonstration facility)'를 오는 5월 완공하고 연내 운영을 개시할 예정입니다.

PRIDE는 파이로 일부 공정을 실험실 규모로 실증 시험하던 기존 시설과 달리 파이로의 모든 단위 공정을 연계한 일관공정을 연간 10톤을 처리하는 공학 규모로 시험하고 검증할 수 있는 세계 최초의 시설입니다.

이를 통해 산화물 연료 투입부터 최종 우라늄 잉곳(ingot, 괴)와 폐기물 고화체 제조까지 종합적 모의 시험 및 평가가 가능합니다.

PRIDE는 모의 사용후핵연료의 전처리-전해환원-전해정련-전해제련-염폐기물 재생 및 고화 등 파이로프로세싱의 모든 단위 공정을 연계한 일관공정(integrated system)을 공학 규모로 원격 시험하게 됩니다.

3층 건물 규모의 PRIDE에는 1층에 공기 분위기 셀이 배치돼고, 2~3층 통합 공간에는 체적 1,260 ㎥의 대형 아르곤(Ar) 분위기 셀이 설치됐습니다.

또 전해환원, 전해정련, 전해제련 및 염폐기물 처리장치 등 기본 공정장치들은 2층의 아르곤 셀 내에 위치하고 있고, 아르곤 셀 내에 수용되지 못하는 장치들이 1층의 글로브박스 내에 설치됐습니다.

PRIDE 내부의 대형 아르곤 핫셀과 원격 조정 장치

PRIDE 내부의 대형 아르곤 핫셀과 원격 조정 장치

PRIDE 시설 내외부 사진 및 조감도

한국원자력연구원은 지난 2006년 연간 0.2톤을 처리하는 실험실 규모의 파이로프로세싱 시험시설 'ACPF(Advanced spent fuel Conditioning Facility)'를 구축하고 사용후핵연료 전처리 공정 및 전해환원 공정 등 파이로프로세싱의 단위 공정 기술을 연구했습니다.

이번에 PRIDE가 가동되면 ACPF 운영을 통해 획득한 공정별 핵심 기술을 근간으로 공정별 성능, 공정간 연계 운전성, 원격 운전성, 유지 보수성 및 핵확산저항성 등을 종합 평가할 계획입니다.

이를 통해 향후 실용화 규모 파이로 공정 구축을 위한 설계자료 생산 및 설계 최적화를 수행함으로써 파이로 기술의 완성을 위한 테스트베드 역할을 담당할 전망입니다.

또 PRIDE는 실제 사용후핵연료 대신 감손 우라늄으로 만든 모의 사용후핵연료를 사용해서 시험하는 'inactive' 시설로, PRIDE를 이용한 연구와 함께 한미 핵연료주기 공동연구를 통해 실제 사용후핵연료를 사용하는 'active' 연구를 병행함으로써 관련 기술을 개발하고 검증하게 됩니다.

한국원자력연구원은 PRIDE를 이용한 연구를 통해 파이로프로세싱의 고효율화-고용량화를 추구하는 한편, 한미 핵연료주기 공동연구를 통해 실제 사용후핵연료를 사용한 실험자료를 확보함으로써, 오는 2020년까지 파이로의 기술성, 경제성, 핵확산저항성을 검증하고 이후 국민적 동의를 거쳐 실증시설을 구축할 예정입니다.

 파이로프로세싱 개념 및 공정 안내도


 <파이로프로세싱>  

1. 사용후핵연료란 무엇인가?

  사용후핵연료는 원자력발전소에서 핵연료가 전기 생산을 위한 수명을 다해 더 이상 핵연료로서의 능력을 상실할 때 이를 원자로에서 배출시키고 난 후를 일컫는 말이다.
일반적으로 원자력 발전소에 장전되는 핵연료는 우라늄 산화물 형태로, U-235 농축도가 약 3.5 %이며 나머지 약 96.5 %의 우라늄은 핵분열을 하지 않는 U-238로 구성돼 있다.
핵연료는 원자로에서 약 3년 동안 전기 생산을 하고 난 뒤 방출되는데, 방출된 사용후핵연료에는 연소 과정에서 생성된 플루토늄이 약 1.2%, 우라늄보다 무게가 무거우며 방사선을 많이 내는 동시에 방사선을 방출하는 반감기가 수 만년에 이르는 미량의 핵물질[Np, Am, Cm 등]들이 약 0.2%, 그리고 방사선은 그리 많이 방출하지는 않지만 오랜 세월이 지나면 자연으로 침투해서 토양을 오염시키고 반감기가 수십만 년에 이르는 요오드-129 및 테크네슘-99이 약 0.1 %, 그리고 방사선을 방출하는 반감기는 그리 크지 않지만 많은 양의 방사선을 방출해서 너무 뜨거워 접근하기조차 어려운 세슘과 스트론튬이 약 0.5%, 그밖에는 핵분열에 참여하지 않은 잔여 우라늄을 포함하여 안정원소가 약 98%가 함유돼 있다.
따라서 사용후핵연료는 핵연료의 핵분열 과정에서 발생하는 2%의 원소들로 인해 사람들이 직접 취급하거나 접근하기가 매우 어렵기 때문에, 생활환경에서 안전하게 격리시키던가 아니면 사용후핵연료에 대한 위험성을 느끼지 않도록 만들어야할 과제를 안고 있다.

2. 사용후핵연료 관리, 무엇이 문제인가?

  사용후핵연료를 어떻게 관리하고 처리하는 것이 인류에 도움이 될 것인지 여러 나라들이 오랜 시간 동안 많은 고민을 해왔다.
프랑스의 경우 사용후핵연료에 포함된 플루토늄을 이용하면 상당한 기간 동안 인류가 에너지 걱정을 하지 않아도 된다고 여겨온 반면, 미국은 플루토늄이 핵무기급 물질로 전용될 수 있다고 판단해서 사용후핵연료의 그 어떤 형질 변경도 수용하지 않고 미국을 포함한 다른 나라들에도 형질 변경을 하지 말도록 권고해 오고 있다.
또한 핀란드는 사용후핵연료를 이미 수명을 다한 쓰레기로 판단해서 지하 500~1,000 m의 깊은 땅속(심지층)에 묻어 버려 우리의 생활환경에서 영원히 격리시키면 사용후핵연료가 지니는 위험성이나 핵물질 전용과 같은 우려를 하지 않아도 된다고 생각했다.
이와 같이 세계 각국은 다양한 형태의 사용후핵연료 관리방안에 대해 연구 중에 있으며, 그 최종 결정은 기술에 대한 검토가 끝난 후 결정될 전망이다.
  그러나 우리나라 같이 국토가 좁고 인구밀도가 높은 국가에서 사용후핵연료를 직접처분 하는 방식을 택할 경우, 누적되는 사용후핵연료의 양만큼 처분장을 계속적으로 증설해야 하는데, 이에 대한 국민의 지지를 얻어내는 것은 매우 어려운 문제이다.
인류가 원자력 발전을 시작한지 50년이 흐르다 보니 국가별로 원자력발전소에서 발생한 사용후핵연료도 상당량에 달하고 있다. 지구온난화와 화석연료 고갈로 세계 각국이 원자력 발전 확대를 계획하고 있지만, 이를 위해서는 누적되고 있는 사용후핵연료를 기존의 처리/관리 방법이 아닌 보다 혁신적인 방법으로 처리할 필요성이 시급하게 대두되고 있다.
따라서 미국, 프랑스, 일본 등 원자력 선진국들은 환경친화적이고, 핵확산 위험성이 없는 사용후핵연료 처리기술을 개발하는데 총력을 기울이고 있다.

3.  파이로프로세싱은 무엇이며, 우리가 선택할 최선의 기술인가?

3-1. 기존의 재처리 기술
  일반적으로 사용후핵연료 처리 기술은 보통명사로 '재처리(reprocessing)' 라고 불리고 있다.
이 기술은 사용후핵연료에서 플루토늄을 단독으로 분리해 낼 수 있어서 핵무기를 보유하고 있는 나라는 모두 이 기술을 보유하고 있다고 말할 수 있다.
따라서 이 기술의 확대는 아무리 원자력을 평화적으로 이용하려는 의도를 지니고 있다하더라도 곧 핵무기 제조의 확대로 이어질 수 있기 때문에 국제사회는 이 기술의 추가 확산을 우려하고 방지하려는 노력을 끊임없이 경주해 오고 있다.
  재처리 기술은 사용후핵연료를 질산에 용해시켜 수용액 상태로 만든 다음 여기에 녹아있는 여러 원소들을 TBP라고 부르는 유기용매와 접촉시켜 원하는 원소 즉 우라늄이나 플루토늄을 유기용매 쪽으로 추출해 내고 이를 다시 질산 용액과 접촉시켜 원하는 우라늄이나 플루토늄을 개별 분리해 내는 기술을 일컫는다.
이 기술을 이용하면 사용후핵연료에 있는 우라늄과 플루토늄을 순수하게 개별 분리 회수할 수 있지만 그 밖의 원소들, 즉 반감기가 길고 방사선이나 열을 많이 방출하는 원소들은 별도 처리하지 않고 유리 재료와 혼합하여 유리화 폐기물을 만들게 된다. 이러한 유리화 폐기물은 궁극적으로 영구처분을 위해 임시로 관리하고 있는 저장소에 저장되고 있다.
  이 기술은 핵무기급으로 전용이 가능한 순수한 플루토늄을 생산할 수 있다는 우려 이외에도 사용후핵연료의 전체 관리 측면에서도 실익이 별로 없는 기술로 판단되고 있다.
최종 폐기물에 반감기가 수십만 년에 이르는 원소와 열을 다량으로 방출하는 원소들이 모두 포함되어 있어 처분장의 공간을 줄이거나 폐기물의 관리 기간을 단축시키지 못하기 때문이다. 때문에 미국 등 원자력 선진국은 환경친화적이면서도 핵확산저항성을 갖춘 사용후핵연료 처리 기술 개발을 제1순위로 고려하고 있다. 

3-2. 파이로프로세싱(pyroprocessing) 기술
  이같은 노력의 일환으로 미국은 20년 전부터 고온에서 사용후핵연료를 처리하는 파이로프로세싱 기술을 개발해 오고 있다. 이 기술의 가장 큰 장점은 근원적으로 순수한 플루토늄을 분리할 수 없으며, 핵무기 제조에는 전혀 전용될 수 없는 기술이라는 점이다.
또 이 기술은 500 oC 이상의 고온에서 소금을 용융시킨 것과 거의 흡사한 용윰염 상태에서 전기를 이용해서 처리하기 때문에 쉽게 접근하기가 어려운 기술로 평가받고 있다.
파이로프로세싱의 또다른 장점은 사용후핵연료의 문젯거리인 반감기가 길고 방사선을 많이 방출하는 원소들을 한데 묶어 그룹으로 분리할 수 있으며, 분리한 후에도 소규모 저장이 용이해 필요시 이들 원소들이 우리 환경에 더 이상 영향을 주지 않도록 소멸 처리시키기에 매우 적합한 기술이라는 점이다.
  파이로프로세싱 기술의 핵심은 고온의 용융염 매질에서 전기를 이용해서 사용후핵연료를 처리하는 것으로, 첫 공정은 사용후핵연료를 금속 물질로 변환시키는 것이다.
이 금속 물질에는 우라늄과 플루토늄, 반감기가 길고 방사선을 많이 방출하는 미량의 핵물질 군들이 모두 포함되어 있다. 이를 다시 앞서와 유사한 고온의 용융염 매질에서 전기를 이용하면 대부분의 우라늄만을 선택적으로 회수할 수가 있다.
그런 다음 다시 전기를 이용해서 잔여 우라늄과 플루토늄을 포함한 미량의 핵물질 군을 함께 회수하게 된다. 이같은 공정의 특성상 파이로프로세싱 기술은 종전의 재처리 기술과 달리 플루토늄의 선택적 분리 가능성이 근원적으로 차단되어 있다.
어떤 인위적인 방법을 동원하더라도 각 물질들이 지니고 있는 전기화학적 특성 등으로 인해 우라늄을 제외하고는 그 어떤 핵물질도 단독적으로 분리해 낼 수 없기 때문이다. 
  파이로프로세싱으로 회수해낸 핵연료 물질은 현재 개발되고 있는 고속로에서 전기를 생산하면서 모두 안정한 원소로 변환시켜 줄 수 있기 때문에 사용후핵연료가 지니는 위험성은 모두 없애버릴 수 있다.
그리고 사용후핵연료를 처리하는 과정에서 발생하는 용융염 폐기물은 거의 대부분 재생되어 폐기물로 버리지 않고 원래의 공정 시스템으로 순환시킬 수 있다. 핵확산 위험성이 없고 환경친화적인, 21세기형 사용후핵연료 관리 방법인 것이다.  

파이로프로세싱 개념

파이로프로세싱 공정


 
4. 파이로프로세싱이 우리에게 어떤 미래를 약속할 수 있는가?

  파이로프로세싱 기술이 실용화되면 사용후핵연료를 직접 처분할 경우에 비해 고준위 방사성 폐기물 처분장의 규모를 100분의 1 정도로 감소시킬 수 있다.
우리나라의 경우 소규모의 고준위 방사성 폐기물 처분장만 확보하더라도 앞으로 100년 이상은 사용후핵연료 관리라는 골치 아픈 문제를 쉽게 해결할 수 있게 된다.
  파이로프로세싱 기술이 우리에게 주는 또 다른 큰 혜택은 이 기술이 고속로와 결부될 때 고준위 폐기물의 관리기간을 수십만년에서 수백 년으로 단축시킬 수 있어 지질학적 예측 가능 범위 안에서 처분장 부지를 선정 할 수 있는 등 고준위 폐기물 관리의 안정성이 대폭 높아지게 되며, 이로 인해 후손에게 핵 쓰레기를 대물림한다는 우려를 불식시킬 수 있다는 것이다.
  또한 파이로프로세싱 기술은 현존하는 사용후핵연료 처리 기술 중 가장 핵확산저항성이 뛰어나, 원자력의 평화적 이용을 갈망하는 국제사회의 여망에 가장 적합한 기술이며, 또한 전체 공정이 간단해서 상업화에 성공하면 경제성 또한 경쟁력이 높아 개발의 부가 가치가 높다는 장점이 있다.


<보충설명>

사용후핵연료 '재처리 기술'을 개발했다는 표현에 대해

재처리(reprocessing)는 사용후핵연료에서 플루토늄을 단독으로 분리해낼 수 있는 기존의 습식 재처리 기술(PUREX 공법)을 지칭하는 용도로 통용되고 있습니다.
반면, 한국원자력연구원이 1997년부터 개발해온 파이로프로세싱(pyrocessing)은 기존의 재처리 기술과는 근본적으로 원리가 다를 뿐 아니라, 핵무기 전용 우려가 있는 재처리와 달리 어떤 방법으로도 플루토늄을 단독으로 추출해낼 수 없도록 공정을 설계해 핵확산저항성이 보장된 신기술입니다.
따라서, 한국원자력연구원은 파이로프로세싱 기술이 기존의 재처리 기술과 혼동되는 것을 막고 우리 원자력계의 사용후핵연료의 평화적 재사용 의지를 분명하게 나타내기 위해 파이로프로세싱을 '재처리'가 아닌 '재활용(recycling)'이라는 용어로 구분해서 표현하고 있습니다. 

'사용후핵연료 처리 시설을 구축'했다는 표현에 대해

한국원자력연구원이 구축한 PRIDE는 이미 배포해드린 보도자료에서 밝힌 대로 실제 사용후핵연료를 처리하는 시설이 아니며, 천연 우라늄보다도 방사능 준위가 낮은 감손 우라늄을 사용해서 만든 모의 사용후핵연료를 이용해서 파이로프로세싱 공정을 시험하는 시설로, 연구원은 파이로프로세싱 기술의 타당성을 검토하기 위해 향후 2020년까지  PRIDE를 이용한 기초 원천 단계의 연구개발을 수행할 예정이며, 이 시설은 실제 사용후핵연료를 사용할 수 있도록 설계된 시설이 전혀 아니므로 '사용후핵연료 처리 시설'로 지칭하는 것은 정확하지 않습니다.

 

posted by 글쓴이 과학이야기

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현재 원자력은 우리나라를 비롯한 대부분의 나라에서 주요 에너지원으로 활용되고 있습니다.

그러나 이 원자력 역시 연료인 우라늄 매장량 등을 토대로 볼 때 앞으로 약 60년 가량 밖에 사용할 수 없는 유한 에너지원입니다.

그럼에도 원자력에 대한 기대가 사라지지 않는 것은 현재 원자로 가동 방식과 다른 고속증식로에 대한 기대 때문입니다.

이는 고속중성자를 이용하여 핵분열반응을 일으켜 에너지를 생산함면서 동시에 비핵분열성 물질인 우라늄238을 핵분열성 물질인 플루토늄 239로 변환시키는 것이 핵심입니다.

기존 방식은 우라늄23를 분열시키는 것으로 중성자 속도가 저속이지만, 고속증식로는 중성자 속도가 고속인데다 우라늄238이 보다 많은 플루토늄239를 생성시키기 때문에 우라늄 이용 효율을 60~100배까지 높일 수 있습니다.

즉 현재 사용연한 60년인 매장 우라늄을 6000년까지 사용할 수 있는 것입니다.

그러나 고속로는 냉각재 등 기술적 난제가 있어 실용화를 위해 세계 원자력 선진국들이 연구 중에 있습니다.

이 제4세대 원자력 시스템은 현재 가동 중인 3세대 원전보다 지속가능성과 안전성, 경제성, 핵비확산성을 획기적으로 향상시킨 미래형 원자력 시스템으로, 각국이 2030년대 상용화를 목표로 개발 중입니다.

□ 소듐냉각고속로(SFR)는 제4세대 원자력 시스템 중에서도 가장 실현 가능성이 높은 것으로 평가되는 노형으로, 열 중성자를 이용하는 경수로와 달리 고속 중성자(fast neutron)를 이용해서 핵분열을 일으키고 이 때 발생하는 열을 물이 아닌 액체 소듐으로 전달해서 증기를 발생시키고 이 증기로 전기를 생산하는 원자로입니다.

소듐냉각고속로(SFR)는 경수로 사용후핵연료를 재활용하는 기술인 파이로프로세싱(pyroprocessing, 건식처리공정) 기술과 연계해서 독성이 높은 장수명 핵종을 반감기가 짧거나 안정된 핵종으로 변환시킴으로써 사용후핵연료의 방사성 독성 감소 기간을 1000분의 1로 줄이고, 소모한 핵연료보다 더 많은 핵연료 물질을 생산함으로써 경수로보다 100배 이상 우라늄을 활용할 수 있는 '꿈의 원자로'입니다.

□ 한국원자력연구원이 제4세대 소듐냉각고속로 기술을 실증하기 위한 종합효과시험시설(ITL) 1단계를 건설했습니다.

소듐냉각고속로(SFR; Sodium-cooled Fast Reactor)는 현재 사용되고 있는 원자로보다 우라늄 홀용도를 100배 이상 높일 수 있어 꿈의 원자로로 불리웁니다.

종합효과시험시설(ITL)은 실제 원자력 발전소의 주요 계통을 축소 모사한 것으로, 원자로에서 사고와 고장 발생시 일어날 수 있는 상황들을 시뮬레이션함으로써 신형 원전의 안전성을 실증하는 대형 실험시설입니다.

한국원자력연구원은 오는 2028년 원형로 건설을 목표로 개발 중인 소듐냉각고속로(SFR)의 성능을 종합적으로 실증하는 소듐 열유체 종합효과시험시설 STELLA-1(Sodium Integral Effect Test Loop for Safety Simulation and Assessment-1)을  최근 구축했습니다.

STELLA는 SFR 원형로의 원자로계통 및 핵심 안전계통인 잔열제거계통의 열용량을 1/9로 축소 제작한 것으로, 실제 원자로에서 일어날 수 있는 다양한 현상을 약 600 ℃이 실제 온도와 압력으로 모의할 수 있는 종합 효과시험 시설입니다.

STELLA는 실제 핵연료 대신 전기를 이용해서 고속로 내부와 같은 조건을 구현함으로써 방사성 물질의 유출 위험 없이 고속로에서 일어날 수 있는 각종 현상 및 사고들을 정밀하게 모의할 수 있습니다.

이번 소듐 열유체 종합효과시험시설(STELLA)의 구축으로 '제4세대 원자력 시스템'의 핵심 노형인 소듐냉각고속로(SFR)의 특정설계인가 획득에 필요한 실험 데이터를 생산, 그동안 설계 중심의 SFR 기술개발 능력을 하드웨어적인 검증 단계로 발전시킬 수 있게 됐습니다.

STELLA는 SFR 설계기술 및 전산체제, 소듐기술 등 지난 1997년 본격적으로 SFR 연구개발에 착수한 이래 축적해온 연구결과들을 종합적으로 실증함으로써 SFR 원형로 건설을 위한 경험과 기반기술의 수준을 향상시키는 역할을 수행하게 됩니다.

소듐 열유체 종합효과시험시설 STELLA-1 구성도


□ 1단계로 구축된 STELLA-1은 잔열제거 계통의 주요 열교환기기 성능 검증과 1차계통 기계식 펌프의 열유체 성능 시험 등 개별효과 실험을 수행할 수 있는 시험시설입니다.

한국원자력연구원은 이어 2단계로 STELLA-1을 확장한 STELLA-2를 2016년까지 구축하고 SFR 안전계통의 성능검증과 안전계통과 1차 열전달 계통과의 상호영향에 의한 잔열제거성능 종합효과시험을 수행할 예정입니다.

한국원자력연구원은 지난 2001년 고유 개념의 150 MWe 급 소형 소듐냉각고속로 KALIMER-150의 개념설계를 완료하고, 2006년 600 MWe 급의 중형  KALIMER-600 개념설계를 완료했습니다.

이어 2008년 12월 22일 제255차 원자력위원회에서 국가 정책으로 확정된 '미래 원자력 시스템 개발 장기 추진계획'에 따라 2020년까지 SFR 원형로의 특정설계인가를 획득하고, 2028년까지 원형로를 건설할 계획입니다.



 용  어  설  명

종합효과시험시설(ITL) :
실제 원자력 발전소의 주요 계통을 축소 모사, 원자로에서 사고와 고장 발생시 일어날 수 있는 상황들을 시뮬레이션함으로써 신형 원전의 안전성을 실증하는 대형 실험시설.
한국원자력연구원은 우리나라 상용 원전의 대부분을 차지하는 경수로의 종합효과시험시설인 '가압경수로 열수력 종합효과실험장치'(ATLAS)를 2007년 구축, 신형 경수로 APR1400의 안전성을 실증함으로써 APR1400의 UAE 원전 수출에 기여한 바 있다.

잔열제거계통 :
소듐냉각고속로(SFR)에서 원자로의 열을 식히는 기능이 상실되는 정상 열 제거 기능 상실사고 발생시 노심에서 발생하는 잔열을 자연순환 유동 특성을 이용해서 공기 중으로 제거하는 계통.
'노심→원자로 풀→잔열제거계통→대기'로 이어지는 비상 열 제거 경로를 통해 자연적으로 열을 공기 중으로 제거함으로써 SFR의 안전성을 획기적으로 향상시키는 핵심 안전계통이다.

개별효과실험(Separate Effect Test) :
단독 기기나 부품의 기능이나 성능을 검증하는 실험

종합효과시험(Integral Effect Test) :
다수의 기기와 부품으로 구성된 계통 내에서 기기나 부품 상호간의 영향이나 계통 차원의 성능을 검증하는 시험

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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. 

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2011년 한국원자력연구원은  우리 원자력계의 새로운 수출상품으로 개발한 중소형 일체형 원자로 SMART(스마트)의 표준설계인가를 획득해 사업을 매듭짓고, 지난해년 건설에 착수한 요르단 연구용 원자로의 상세설계를 수행, 원자력 수출 산업화와 신성장 동력화를 중점 추진할 계획입니다.

또 한국원자력연구원은 파이로프로세싱 전 공정을 공학 규모의 일관 공정으로 모의할 수 있는 세계 최초의 시설 PRIDE(프라이드)의 구축을 완료하고, 소듐냉각고속로(SFR) 실증로 개념설계를 완료하는 등 사용후핵연료 재활용 기술과 미래 원자력 시스템 핵심 기반기술 개발도 전력할 계획입니다.


■ SMART 개발 완료

2011년은 중소형 일체형 원자로 SMART 개발을 매듭짓기 위한 'SMART 기술 검증 및 표준설계인가 획득 사업'의 마지막 해입니다.

이에 따라 2011년 말까지 규제기관으로부터 표준설계인가를 획득함으로써 세계 최초로 일체형 원자로 설계를 완성할 계획입니다.

이 사업은 2009년부터 2011년까지 3년간 총 1700억 원을 투입해 SMART의 기술 개발을 완료하는 것으로, 2011년 말까지 표준설계인가(SDA)를 취득함으로써 해외 진출 기반을 확보하는 것으로 목표로 하고 있습니다.

표준설계인가를 획득하면 국내 13개 기업으로 구성된 KEPCO 컨소시엄과 협력해 국내 시범 원자로 건설 및 해외 시장 개척을 추진, 중소형 원전 세계 시장을 선점한다는 계획입니다.

이를 위해 2010년 한해 동안 SMART 원자로 노심과 원자로냉각계통 및 안전 계통에 대한 표준설계를 완료했고, 기술검증을 위한 '개별효과 검증시험'을 완료했으며, 인허가에 필요한 각종 기술문서 작성을 완료한 뒤, 2010년 말 규제기관(한국원자력안전기술원, KINS)에 표준설계인가를 신청했습니다. 
 
 2011년 한 해 동안 진행될 인허가 심사 과정에서 규제기관이 제기하는 안전성과 성능에 대한 다양한 의견에 대해 해결책을 적기에 제시함으로써, 2011년 SMART 표준설계인가 획득 목표를 달성하고, 이를 통해 안전성과 신뢰성이 공인된 새로운 대한민국 원자력 수출 전략상품을 완성할 계획입니다.


■ 연구용 원자로 수출 확대

한국원자력연구원은 원자력 연구개발 반세기 만의 첫 원자력 플랜트 일괄 수출인 요르단 원자력 연구센터(JCNR) 건설 사업을 통해 주요 계통 상세설계를 2012년 말 완료를 목표로 수행하고, 2011년 7월 말까지 예비안전성분석보고서를 작성해 요르단 규제기관에 제출한 뒤 건설허가를 신청할 계획입니다.
 
㈜대우건설과 공동 수주한 이번 사업에서 한국원자력연구원은 2011년 원자로 노심, 원자로 집합체, 1차 냉각계통 및 연결계통, 계측제어계통에 대한 상세설계를 수행하고, 예비안전성분석보고서를 작성해서 요르단원자력규제위원회(JNRC)에 제출한 뒤 건설허가를 신청할 계획입니다.

이에 따라 2012년 3월 건설에 착수해 2014년 2월 시운전 개시, 2015년 3월 완공 및 시설 인도 등 계획된 일정의 차질 없는 수행을 위해 노력할 계획입니다.


■ 미래 원자력 기술 개발

한국원자력연구원은 미래 원자력 시스템 구축을 위한 파이로프로세싱(사용후핵연료 건식처리기술)-소듐냉각고속로(SFR) 연계 개발에서는 세계 최초로 파이로프로세싱의 모든 공정을 공학(엔지니어링) 규모의 일관공정으로 모의할 수 있는 시험시설인 PRIDE(Pyroprocess Integrated Inactive DEmonstration Facility)의 구축을 완료하고, 한 미 공동연구를 재개해 파이로 기술의 타당성을 검증할 계획입니다.

또한 SFR 실증로 개념설계를 완료하고, SFR 실증로의 핵심 계통의 성능 및 안정성을 실증적으로 검증할 수 있는 '소듐 열유체 종합효과 시험시설(STELLA-1)'의 설치 및 종합 시운전을 완료해 2028년 SFR 실증로 건설 목표에 한발 더 다가설 계획입니다.

PRIDE는 실제 사용후핵연료 대신 천연 우라늄으로 만든 모의 핵연료를 사용, 산화물 전처리-전해환원-전해정련-전해제련-염폐기물 재생/고화 등 파이로프로세싱의 모든 단위공정을 일관공정(integrated system)으로 공학 규모(연간 10톤 처리)로 시험할 수 있는 시설입니다.

세계 최초의 파이로 일관공정 장치인 PRIDE의 제작 및 향후 운전을 통해 파이로프로세싱 기술 실증을 세계적으로 선도하고, 향후 파이로 실증시설 및 상용시설 구축을 위한 테스트베드로 구축한다는 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.

원자력 수소 생산을 위한 초고온가스로(VHTR) 기술 개발에서는 2010년 초고온 실험기술 확보와 초고온 부품 성능 시험을 위한 150 kw급 중형 헬륨 가스루프 1차 계통 건조에 이어 2011년에는 2차 계통 건조를 완료해서 초고온 헬륨 실험 환경을 구축할 계획입니다.

또 2010년에 이어 미국 정부가 추진하는 차세대원자로사업(NGNP), 심층연소로 연구사업 등에 기술용역 수출을 지속 수행해서 초고온가스로 설계 기술을 세계적으로 선도할 예정입니다.


■ HANARO

연구용 원자로 하나로(HANARO)를 이용한 연구개발에서는 2기의 냉중성자 반사율측정장치와 열중성자 3축분광장치의 최적화 작업을 완료하고 국내외 산 학 연 연구자들에게 전면 개방할 예정입니다.

또한 냉중성자 3축분광장치의 설치를 2011년 4월 완료하고 최적화 작업을 수행하는 등 중성자 이용 연구시설 구축 및 이용 확대에 박차를 가할 계획입니다.

 한국원자력연구원은 2010년 11월 냉중성자 연구시설(CNRF)를 준공하고, 40m 중성자 소각산란장치(40M-SANS), 12m 중성자 소각산란장치(12M-SANS) 등 2기의 냉중성자 산란장치를 이용자 시설로 개방한 바 있습니다.

2011년에는 수직형 중성자반사율측정장치(REF-V), 생체계면 반사율측정장치(Bio-REF) 등 2기를 추가로 개방하며, 냉중성자 3축 분광장치(Cold-TAS)도 설치를 완료하고 개방에 앞서 최적화 작업에 착수키로 했습니다.

하나로를 이용한 방사성 동위원소 연구개발에서는 의료용 동위원소인 테크네슘(Tc)-99m의 국내 공급 안전성 확보를 위해 초소형 고효율 동위원소 발생기 원천기술을 이용, 병원 현장에서 간편하게 테크네슘을 추출해서 사용할 수 있는 Tc-99m 발생기 시제품을 제작, 식품의약품안전청에 인허가를 신청할 계획입니다.

또 연구용 원자로 핵연료 원천 기술인 원심분무 U-Mo(우라늄-몰리브덴 합금) 핵연료 기술의 해외 이전을 추진하는 한편, 향후 신형 연구용 원자로 및 수출용 연구로에 필수적인 판형 핵연료 개발을 위한 시설 구축을 추진할 계획입니다.


■ 상용 원전
 
한국원자력연구원은 상용 원전의 안전성 및 경제성 향상을 위한 연구개발에서는 순수 국내 기술로 개발한 고성능 지르코늄 합금 핵연료 피복관인 HANA(하나) 피복관의 상용화를 위해 2011년 7월 국내 최초로 집합체 단위 상용 원전 연소 시험을 시작할 계획입니다.

가동중인 경수로형 원전의 출력을 획기적으로 증강시킬 수 있는 세계 최초의 신개념 이중냉각핵연료 개발에서는 2010년 기본설계 완료에 이어 2011년 환형 소결체 2차 연소시험 등을 통해 개발된 설계 개념의 성능과 안전성을 검증, 이 분야의 국제적 기술 주도권 확보를 위해 매진할 계획입니다.

또한 가동 중인 원전의 이상 발생 여부를 조기 탐지할 수 있는 '원전 구조건전성 통합 감시/진단 시스템(NIMS)'을 2011년 5월부터 영광 원전 4호기 등 국내 원전에 순차 적용할 계획입니다.

이밖에 희토류 원소인 가돌리늄(Gd)을 사용하지 않는 '비희토류 독봉 핵연료' 개발에 착수, 희토류 자원무기화에 따른 수급 불안에 능동적으로 대처할 계획입니다.

상용 원전 3대 미자립 핵심기술 개발 노력도 지속해 2010년 원전계측제어시스템(MMIS) 관련 기술을 2010년 기술 이전한 데 이어 2011년에는 원자로냉각재펌프(RCP) 개발을 위한 RCP 시험시설 장치 구축을 완료하고, 2010년 원형 개발을 완료한 원전 설계용 고유 안전해석 코드의 성능을 검증할 계획입니다.

수출형 한국표준형원전의 신뢰도와 경쟁력을 획기적으로 강화하기 위한 재료 원천기술 개발에 본격 착수, 국내 유관 산업체와 공동 개발을 통해 수입에 의존하고 있는 핵심 소재에 대한 국내 원천 소재기술 확보를 추진합니다.

또한 세계 최고 수준인 원자력 안전 연구의 결과물을 규제기관 및 산업체에 제공, 국내 원전의 안전 운영과 안전성 향성, 효과적인 규제활동에 기여할 계획입니다.


■ 방사선융합기술

한국원자력연구원은 정읍방사선과학연구소가 수행하고 있는 방사선융합기술(RFT) 연구개발을 통해 환경 스트레스에 저항성을 갖는 다기능 유전자 및 단백질 기능 규명 연구와 퇴행성 질환 예방 및 치료용 고효능 노화 조절물질 개발, 차세대 방사선 항암 유전자 치료용 균주 개발 등을 수행할 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 기반 구축을 위한 '방사선돌연변이육종센터' 건설에 본격 착수할 예정입니다.

양성자기반공학기술개발사업단이 수행 중인 양성자 가속기 연구센터 건설은 2012년 연구센터 완공 일정에 차질이 없도록 가속기 및 빔 이용시설 구조물 공사를 2011년 10월까지 완료한 뒤, 2010년 개발 제작 완료한 뒤 시험해온 100 MeV 가속장치를 설치할 예정입니다.

이에 맞춰 대전 본원에서 운영해온 20 MeV 가속장치도 연구센터로 이전 설치할 계획입니다.


■ 원자력 수출 전략

한국원자력연구원은 2010년 기술 수출 1320만 달러, 국내 기술 이전료 54억 원의 실적을 달성한 것을 발판으로 원자력 기술 수출을 더욱 확대하기 위해 강점기술 발굴과 이에 대한 제도 지원을 더욱 확대할 계획입니다.

이를 위해 기술사업화 관련 제도와 규정을 정비, 성과 이전을 더욱 확대하고, 보다 많은 연구원들이 기술실시 보상금을 받을 수 있도록 지원할 방침입니다.

해외 수출 확대를 위해서는 연구용 원자로 추가 수주 노력과 함께 새로운 수출 전략 상품으로 개발 중인 SMART의 해외 진출을 위해 잠재 수요국들과 협력을 강화할 계획입니다.


■ 내실 다지기

한국원자력연구원은 창립 52주년을 맞는 2011년 경영 목표를 '국가의 미래를 약속하는 KAERI, 국민에게 다가서는 KAERI, 역량 있는 KAERI'로 정하고, 연구 역량의 극대화, 인재 중심 경영, 법과 제도에 근거한 투명 경영을 구현할 계획입니다.

정년퇴직 인원 증가에 따라 연구원 내 우수 인력의 경험과 지식이 사장되지 않고 전수될 수 있도록 '지식자원 전수 기본방향'을 수립하고 관련 규정을 신설할 계획입니다.

또한 우수 인재의 확보 및 육성을 위해 과감한 인사정책을 추진하고, 복지혜택 및 지원책 강화, 연구 역량을 마음껏 펼칠 수 있는 연구환경 조성 등에 주력할 예정입니다.

이 밖에 소통과 참여의 조직문화 확산시키고 직원 상호간 소통 부재를 개선하기 위해 '프로세스 개선 및 규제 개혁 제도개선추진반'의 운영을 통해 전체 직원의 의견을 수렴하고 과감하게 재도를 개선해서 소통의 기반을 마련할 계획입니다.

또 투명하고 예측 가능한 유리알 경영을 펼치고, 노사 관계 선진화를 통해 노사 동반자 관계 구축에도 노력할 계획도 세웠습니다.

posted by 글쓴이 과학이야기

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