대량 수소생산 가능한 차세대 원자로 안정모의 검증 성공

원자려연, VHTR 안전성 향상 모의검증 시험 성공

▲ 자연냉각시험장치(NACEF)

한국원자력연구원(원장 김종경)은 VHTR 기술개발부 초고온가스로요소기술개발팀이 차세대 수소 생산 원자로인 ‘초고온가스로(VHTR: Very High Temperature Reactor)’의 안전성을 향상시킬 수 있는 피동안전성 모의검증 시험에 성공했다고 11일 밝혔다.

VHTR은 헬륨을 냉각재로, 흑연을 감속재로 사용하며 이산화탄소 배출 없이 대량의 수소와 고효율의 전기를 생산할 수 있는 제4세대 원자로다.

VHTR에는 피동안전(Passive Safety)개념이 도입됐다. 피동안전은 기존에 작업자나 기계의 물리적인 작동이 개입되는 능동안전과 대비되는 개념으로 운전원이 조작할 수 없는 극한 사고시에도 핵연료에서 발생하는 잔열을 공기의 자연 순환 현상으로만 제거할 수 있는 개념이다. 이를 통해 원자로의 안전성은 한층 높아질 수 있다.

연구팀은 VHTR의 피동안전 장치로 원자로공동냉각장치(RCCS: Reactor Cavity Cooling System)를 개발하고 있으며, 이를 1/4 규모로 축소시킨 실험모형 자연냉각시험장치(NACEF; Natural Cooling Experimental Facility)를 이용해 피동안전성 모의검증 시험을 진행했다.

▲ VHTR 원자로 개념도 및 특성

NACEF 장치는 실제 핵연료가 아닌 전기를 이용한 고온 환경을 조성함으로써 사고 조건을 모의할 수 있었다. 이 장치는 작년 11월 구축됐으며 10개월 동안 5회에 걸쳐 VHTR 원자로에서 발생할 수 있는 심각한 사고 조건들을 모의했다.

모의결과 NACEF 내에서 가열된 가벼운 공기가 상부의 자연순환 상승관을 통해 외부로 배출되고 가열된 공기가 빠져나간 빈 공간에는 외부의 찬 공기가 들어차 다시 가열돼 배출됐다. 열을 제거하는 피동안전 과정이 원활히 이뤄진 것이다.

김민환 VHTR기술개발부장은 “VHTR은 대량의 수소를 온실가스 발생 없이 생산할 수 있고 합성연료 생산, 화석연료 대체 공정열 공급 등 산업계 이용 분야가 다양하다”며 “우리나라를 포함한 원자력 선진국이 활발히 연구개발 중인 원자로”라고 밝혔다.

한편, 한국원자력연구원은 연구결과를 미국 아르곤국립연구소(ANL), 위스콘신주립대학과 공유해 VHTR의 피동안전 장치인 RCCS 개발에 주력할 계획이다.

최소망 기자 somangchoi@