[한국원자력연]안정적 에너지 공급… 국가경제 성장 버팀목

독창적 신기술 '원심분무 분말제조 기술' 보유…미국ㆍ프랑스ㆍ벨기에 등 공급 핵 비확산 선도…향후 연구로 핵연료 시장진출 확대 효과 기대

●[과학의날특집]미래를 여는 창조경제 우리가 주역-한국원자력연구원

한국원자력연구원(원장 김종경)은 1959년 자원빈국의 한계를 극복하고 경제발전에 반드시 필요한 에너지를 안정적으로 확보하기 위해 설립됐다. 국내 유일의 원자력 종합연구기관인 한국원자력연구원은 지난 반세기 동안 국가와 국민의 기대에 부응하기 위해 원자력의 평화적 이용과 기술고도화를 통해 국가 경제 성장의 버팀목 역할을 해 오고 있다.

그동안 한국원자력연구원은 한국표준형원전 기술 구축, 핵연료 국산화, 연구용원자로 국산화, 방사성동위원소 기술 선진화 등을 통해 국가 경쟁력 제고와 국민의 삶의 질 향상에 이바지하고 있다. 한국원자력연구원은 '풍부한 에너지의 공급과 깨끗한 환경을 통해 국민에게 건강한 삶을 제공하겠다'는 미션아래, 원자력 수소 생산기술 연구, 첨단 원자로 핵연료 연구 및 방사선 융합기술 개발 등 원자력 기술의 선진화를 위해 박차를 가하고 있다.

또한 한국원자력연구원은 지난 14일 '2014 특허권 중소기업 무상양도 행사'를 개최, '고밀도 탄화규소 복합재료의 제조 방법'과 '녹조 또는 적조 제거용 황토-카폭섬유 복합체 제조 방법' 등 보유 특허시술 44건을 기술 양수를 희망한 ㈜에코텍코리아와 ㈜지케이옥시 등 중소기업 10곳에 무상으로 양도했다.

한국원자력연구원은 특허를 양도받은 기업들의 특허기술 활용현황을 지속적으로 모니터링하고 지원할 뿐만 아니라 무상양도를 맺은 중소기업과의 관계를 지속적으로 유지해 기술사업화와 애로기술 해결과정에서도 적극적으로 협력해 나갈 계획이다. 특히 한국원자력연구원은 세계 유일하게 독자보유하고 있는 '원심분무 분말 제조 기술'을 통해 글로벌 핵비확산 프로젝트에 기여하고 있다.<편집자 주>

▲세계 유일의 독자 기술, 원심분무 분말제조 기술=우라늄 합금을 고온(섭씨1600~1800도)의 진공 상태에서 용해한 뒤, 이를 고속 회전하는 원판 위에 분사시킨 후 원심력에 의해 미세한 구형 분말 형태로 급속 응고시키는 기술을 일컫는다. 이 기술은 대한민국이 창안한 독창적 신기술로 세계 유일하다.

한국원자력연구원은 연구용 원자로 하나로(HANARO) 건설과 동시, 1987년 연구로 핵연료 기술 자립을 위한 국산화 개발 착수해 원심분무 기술 개발(1989년), 세계 최초 원심분무 U3Si(우라늄-실리콘 합금) 핵연료 분말 제조 성공(1992년), 세계 최초 원심분무 U-Mo(우라늄-몰리브덴 합금) 핵연료 분말 제조 성공(1997년) 등 굵직한 성과를 이끌어 내고 있다. 지난 1998년에는 한국ㆍ미국ㆍ프랑스ㆍ일본ㆍ캐나다ㆍ영국 등 6개국 특허를 등록했다.

원심분무 기술은 기존의 파쇄법으로 제조된 핵연료에 비해 고순도, 노내외 성능 향상, 공정 단순화 및 제조원가 절감, 제조수율 향상 등의 우수성을 보유하고 있다.

특히 U-Mo 합금의 경우 연성이 강해 파쇄법으로는 분말 제조 자체가 어려우나, 원심분무 방법을 이용하면 균일한 분포의 분말 제조가 가능해 세계 유일의 상용급 U-Mo 핵연료 분말 제조 기술로 인정받고 있다.

▲왜 원심분무 기술인가=고성능 연구로의 LEU 전환을 위해서는 U-Mo 핵연료 기술 개발이 필수적인 상황이다. 한국원자력연구원은 1997년부터 원심분무 U-Mo 분말 수출을 시작, 세계 주요 연구로 핵연료 제조사인 프랑스 CERCA, 미국 B&W와 연구기관인 미국 ANL, INL, 벨기에 SCK-CEN, 프랑스 CEA, 아르헨티나 CNEA 등 4개국에 총 15회에 걸쳐 실험용 및 시제품 제작용으로 U-Mo 분말 공급하고 있다.

한국으로부터 공급받은 원심분무 U-Mo 분말을 원료로 제조한 핵연료 시제품이 우수한 성능을 나타내는 것으로 밝혀짐에 따라, 현재 3세대 고밀도 저농축 U-Mo 핵연료 개발의 최종 단계에 있다. 세계 최대 연구로 핵연료 공급사인 프랑스 CERCA는 U-Mo 핵연료 상용화시 원심분무 분말을 사용하기 위해 한국원자력연구원과 기술이전을 협상 중이다.

▲고농춤 우라늄 최소화로 세계 핵비확산 선도=우리나라를 비롯한 미국, 프랑스, 벨기에 등 4개국은 서울 핵안보정상회의 핵심 의제 중 하나인 민수용 HEU 최소화를 위해, 고성능 연구로의 LEU 전환을 위한 '고밀도 U-Mo 핵연료 제조 실증 사업'을 공동 성과사업으로 추진하기로 합의했다. 한ㆍ미ㆍ프ㆍ벨 4국의 공동사업이 성공적으로 완료될 경우, 개발된 U-Mo 핵연료 기술 및 연구결과를 공개, 고농축 핵연료 사용하는 연구로의 저농축 핵연료 전환이 예정돼 있다.

지난해 6월 미국 LEU 116kg 한국원자력연구원 운송 완료를 비롯해, U-Mo 분말 100kg 제조 완료 (2013.8),U-Mo 분말 전달 기념식(2014.1) , U-Mo 분말 100kg(98kg 미국 Y-12ㆍ 2kg 벨기에) SCK-CEN 운송( 2014. 2) 등 U-Mo 핵연료 협력 사업을 추진 중 이다.

지난해 4월 러시아 페테르부르크에서 개최된 연구로핵연료관리(RRFM) 국제회의에서 유럽 연구로 핵연료 실증시험에 필요한 U-Mo 분말을 연구로 전환이 끝날 때까지 지속적으로 무상제조 공급하기로 합의한 후, IAEA 총회기간(2013.9.16~17) 중 미래부-DOE 정부간 새로운 MOU를 체결했다. 한, 미, 프, 벨 4개국 협력 사업은 올부터 독일(FRM-II 연구로)이 추가로 참여함여 5개국 협력 사업으로 확대된다.

2016년 이후 프랑스 RHF-ILL, 벨기에 BR-2 등이 첫번째 U-Mo 전환 대상이 될 것으로 예상된다. 또 2016년 이후 U-Mo 전환 연구로가 점차 증가, 2026년까지 약 10기의 연구로가 전환될 방침이다.

향후 궁극적으로는 모든 연구로를 U-Mo 핵연료로 전환, 연구로에서 HEU 사용 전면 금지될 것으로 기대된다. 이는 한국이 개발한 원천 기술이 HEU 최소화를 통한 글로벌 핵비확산 노력에 직접적으로 기여하고 있다는 의미를 갖는다.

또 U-Mo 핵연료 상용화시 한국이 원심분무 U-Mo 핵연료 분말 공급자로 부상(수출액 500만 달러/년 이상), 세계 연구로 핵연료 시장 및 연구로 시장 진출 확대 등 긍정적 효과를 기대하고 있다.

배문숙 기자 moons@