[미래를 여는 첨단 연구소] 한국원자력 연구소

원자력기술 혁신체제 구축
4세대 원전, 원자력 수소생산, 새해 주요 핵심과제

국가 원자력연구개발 핵심기관인 한국원자력연구소(소장 장인순)는 차세대 원전으로 주목받고있는 ‘제4세대 원자력시스템 개발’과 ‘수소경제시대’를 대비하고 화석연료를 대체할 주 에너지원인 수소생산을 위해 ‘수소생산 전용 고온가스원자로 개발’을 새해 중점 연구과제로 채택했다. 또한 타 과학기술분야에 미치는 원자력의 파급효과를 고려, 과학기술경로를 효율적으로 선도·지원하기 위한 혁신체제 강화에 착수했다.

특히 원연은 원자력기술의 다양한 이용과 활용을 위해 非발전분야에 대한 연구능력 배양을 위해 의료, 식품, 공업, 농업 등 산업 각 분야에 활용 가능한 RT(Radiation Technology : 방사선이용기술)개발을 집중 육성키로 하고 올해안에 ‘첨단방사선이용연구센터’를 건립할 예정이다. 한국원자력연구소의 이같은 새해 주요핵심과제는 신형원자로개발을 비롯, 핵연료주기기술개발, 미래원자력기술개발, 연구용원자로 하나로 이용연구, 첨단방사선이용연구 등 각 세부연구과제 들이 보조를 맞추고 있다.

먼저 신형원자로개발 분야의 경우 소규모 전력생산과 해수의 담수화가 동시에 가능한 일체형원자로 SMART의 원자로계통 기본설계를 최적화하고 안전해석 및 성능해석, 안전성평가를 수행할 예정이다. 제4세대형 소듐냉각 고속로인 액체금속로 칼리머-600도 개념설계와 함께 핵심 전산체제를 확보하여 핵심 기반기술을 정립한다는 것이다.

원자력수소생산 기술개발과 관련해서는 예비개념설계를 완료하여 수소생산 전용 고온가스원자로형을 결정하고 한중원자력수소공동연구센터를 활용하여 본격적인 연구에 착수할 계획이다. 또한, 제4세대 원자력시스템개발 국제공동연구가 본격적으로 착수되어 미국, 독일, 일본, 프랑스 등과 실질적인 연구협력을 강화하는데 주력할 예정이다.

원자력기술의 실질적 도움
핵연료주기기술개발 분야에서는 사용후 핵연료의 차세대관리 종합공정 시스템의 성능평가 및 핵물질의 수송 및 임시저장 시스템을 개발할 계획이다. 그리고 발전소 핵연료의 손상원인 규명 및 성능시험을 더욱 강화하여 원자력기술이 산업체에 직접적인 도움이 될 수 있도록 노력할 것이다. 수명이 다한 원자력시설의 해체에 필요한 요소기술 개발에도 주력하여 방사성 오염도 동시측정 기술 및 검출기 이송장비 개발과 해체정보 통합관리 시스템의 기본기술을 정립한다는 복안이다.

미래원자력기술개발 분야에서는 핵융합발전로 개발의 연구기반 확보를 위해 ITER(국제열핵융합실험로)사업의 적극적인 수행을 통해 핵융합발전로 요소기술 개발에 주력한다. 그리고 시료 분석 및 평가를 위한 핵사찰 요소기술을 확립하고 핵사찰 시료의 스크리닝(screening)기술을 확보할 예정이다. 의료용 안정동위원소 생산기술의 실증에도 힘써 의료기반기술의 해외 의존도를 줄이는데 주력할 방침이다.

연구용원자로인 하나로의 이용연구 분야에서는 올해 제기된 외부에서의 불필요한 오해 방지 차원에서 중장기적인 원자로 안전관리 체제를 강화할 것이다. 이를 위해 중수 누설과 같은 사고의 재발방지를 위해 시설개선과 중장기적인 원자로 노화관리에 힘쓴다는 계획이다. 방사성동위원소 및 의약품 개발과 관련해서는 산업용 및 의료용 방사성동위원소와 방사성의약품의 판매확대에 노력하고, 고부가가치 방사성동위원소 제조기술 개발에 치중키로 했다.

또한, 치료용 선원 및 산업용 에너지 방출 선원의 실용화를 이룩하고, 피부암 환자를 대상으로 한 중성자 포획치료 임상시험을 실시할 예정이다. 냉중성자 연구기반 시설 구축사업은 냉중성자원과 시설계통의 기본설계를 마치고 실험동 인허가를 획득하여 본격적인 건설공사에 착공할 예정이다. 특히, 2005년은 하나로가 가동에 들어간지 10주년을 맞는 해로서 이를 기념하는 연구용원자로 국제 학술대회에 국내외 전문가를 대거 초청하여 확대 개최할 계획이다.

방사선이용연구센터 이전완료
첨단방사선이용연구 분야에서는 RT(Radiation Technology)의 집중 육성을 목표로 건립중인 정읍의 첨단방사선이용연구센터의 건설 일정에 따라 이전을 완료하고 개원식을 가질 예정이다. 또한, Biomedical 분야에서 RT와 BT 융합기술 실용화를 위해 을지의과대학과 연구협력협정을 체결하고, 천연고분자를 이용하여 상처치료용 드레싱과 약물전달체를 개발하여 기술이전할 계획이다.

양성자기반공학기술 분야에서는 20MeV 가속의 제작을 완료하고 100MeV 가속장치 설계에 들어갈 예정이다. 빔 이용연구에 있어서는 20MeV 양성자빔을 이용하여 ST(항공우주기술)와 연계가능한 우주부품 시험평가를 완료하고, NT용 양성자빔 시험시설을 구축하여 운영할 계획이다. 또한, 실용화 기획 및 센터를 운영하여 개발된 기술의 이전과 실용화 대상 기술 및 제품의 홍보, 연구 성과의 실용화 지원 방안을 체계적으로 지원할 것이다. 일체형원자로 SMART 개발사업은 동남아 및 중동지역에 플랜트를 수출하기 위한 기반조성에 힘써 국가경제에 실질적인 기여하는 방안을 유도키로 했다.

정책연구 분야에서는 원자력 연구개발의 내용 및 방향, 기간, 성과 활용 등의 원자력 과학기술 발전 경로를 분석하여 타 과학기술 분야를 효율적으로 선도·지원할 계획이다. 이와 함께 미래 국가과학기술의 국제경쟁력 향상을 위하여 원자력 연구개발의 효율적 추진 및 혁신체제 강화 방안을 제시할 것이다. 제4세대 원자력시스템 개발과 관련해서는 연구개발협정의 체결과 국내 후속 조치 및 국제공동연구 수행방안 및 추진전략을 마련하고 국제협력 기반을 구축할 예정이다.

이와 함께 미국, 러시아, EU 등 주요 선진국의 원자력대외정책은 전세계에, 특히 지정학적으로 우리나라에는 민감한 영향을 미치는 만큼 이들을 지속적으로 분석함으로써 국가원자력정책의 기반을 제공한다는 것이다.

동북아 방사선의학 허브구축
한국원자력연구소 부설 원자력의학원에서는 동북아 방사선의학의 허브 구축을 목표로 전략목표별 세부과제를 실행키로 했다. 이를 위해 방사선의학연구센터를 활성화하여 임상의학연구사업팀을 신설하고 대형 프로젝트 개발을 위한 장기과제를 수행할 예정이다. 또한, 세계적 수준의 첨단 설비를 갖춘 제2연구동을 건설하고 노후화한 병동의 리노베이션을 실시할 계획이다.

한편 한국원자력연구소는 4세대 원전개발과 관련 에너지의 안정적 공급과 환경보전을 동시에 만족할 수 있는 소듐냉각 고속로 채택을 목표로 하고 있다.

이는 전 세계적으로 지난 50여년간 약 500억달러에 개발비가 투자됐고 약 300 원자로·년의 운전 실적을 쌓은 상용화 직전의 기술이다. 우라늄 자원의 효율적 활용과 처분 폐기물량의 감축이 가능한 소듐냉각 고속로는 그동안의 연구개발을 통해 기술적 타당성은 입증되었으나, 불리한 경제성과 일련의 사고 발생으로 안전성에 대한 논란이 제기되어 아직 상용화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 또한, 민감한 핵연료 물질의 전용 가능성으로 인한 핵 확산 저항성 문제도 자유로운 기술개발에 제약요인으로 작용한 것이 사실이다.

그러나 원자력연구소는 2030년 이후를 상용화 목표로 하는 제4세대 원자력시스템으로 소듐냉각 고속로가 가장 유망하다고 판단, 이미 축적된 각국의 연구개발 경험을 공동으로 활용하는 세부 국제공동연구 계획을 작성 중이다. 에너지 자원이 부족한 우리나라는 장기적으로 소듐냉각 고속로의 도입이 필연적이며, 이를 가능하게 하는 국내기술 확보 역시 필수적인 사항이라는 것. 국내의 연구개발은 원자력 선진국에 비하여 비록 그 출발점은 상당히 뒤져 있는 실정이나, 선진국의 과거 개발경험을 참고하고 제4세대 국제공동연구에 참여하면서 우선순위에 따라 핵심기술 개발 노력을 집중함으로써 국내 소듐냉각 고속로 기술을 획기적으로 발전시킬 수 있다는 판단이다.



장인순 한국원자력연구소장은 “이와 같은 새해 실천계획을 토대로 국가 원자력 종합연구기관으로서의 역할에 충실하고, 국가 과학기술 발전을 선도하여 국제경쟁력과 국민경제 향상에 지속적인 노력을 경주할 것”이라며 “원자력연구개발 혁신체제 강화와 연구개발 사업의 효율적인 추진으로 초일류 연구기관으로 거듭 나겠다”며 새해 포부를 밝혔다.

** 한수진 기자 [e-mail]

제4세대 원전개발 의미와 전개방향
● 제4세대 원자력시스템(Generation IV Nuclear Energy System; Gen IV)이란 : 21세기에 원자력이 환경친화적 에너지원으로서 지속가능한 개발에 중요한 역할을 할 것이라는 전망에 따라, 이의 역할을 가장 잘 수행할 수 있는 원자력시스템을 개발하고자 한 것이다. 그래서 Gen IV는 환경부담을 가장 적게 주면서 지속적인 에너지 공급이 가능하여야 한다는 지속성을 가장 중요한 목표로 삼고 있다.
Gen IV는 또한 이전의 어떠한 에너지 공급장치보다도 안전성이 높아야 하며, 경제성 또한 다른 어떤 에너지원보다 좋아야 한다는 것을 목표하고 있다. 이 3가지 목표와 함께 원자력이라는 특수성을 감안하여 원자력이 다른 군사적 용도로 사용되지 않도록 하는 것은 물론 테러 등에도 안전해야 한다는 것도 목표로 하고 있다. 이러한 제4세대 원자력시스템을 한 마디로 표현하면 “21세기를 책임지는 꿈의 원자력시스템”이다.

● 어떻게 태동되었나? : 20세기의 마지막 해인 2000년 1월 미국, 한국, 프랑스, 일본 등 원자력기술 선진 9개국의 대표들이 워싱턴에 모여 21세기에 들어서 원자력은 무엇을 해야 하며, 또한 어떻게 해야 할 것인가에 대한 질문의 답으로서 이전의 원자로와는 혁신적으로 다른 Gen IV를 개발하여 21세기 인류가 바라는 지속가능한 개발 요건들을 충족시켜야 한다는 것에 의견을 같이하면서 시작되었다. 이후 제4세대 원자력시스템 국제포럼(Generation IV International Forum: GIF)이 결성되었고, GIF에서 2002년 7월 최상의 Gen IV 개념으로 6개의 개념을 선정하였고, 이에 대한 기술지도를 2003년 12월 완성하였다.

● 기술지도 완성의 의미 : Gen IV 기술지도는 Gen IV가 무엇이며, 앞으로 어떤 역할을 할 것인가, 그리고 이를 어떻게 개발할 것인가를 잘 설명하고 있는 기술기획서이다. 이 기술지도에는 또 다른 의미가 하나 더 있다. 이것을 완성하기 위해 세계에서 유수의 전문가 100여명이 참여한 국제공동의 기술기획서라는 것이다. 21세기의 시대적 흐름인 세계화(Globalization)는 세계가 더불어 하는 노력들을 이끌어 내고 있는데, 바로 제4세대 원자력시스템이 그 모범사례의 하나이고 그 출발점이 Gen IV 기술지도의 완성인 것이다.

장인순 한국원자력연구소장
제2의 원전기술 도약기반 구축
과학기술 혁신본부출범… 국가발전 경영패러다임의 근복적인 변화 예고

“지난해는 미래혁신기술 개발로 제2의 원자력기술 도약 기반을 구축한 한해 였습니다.”

장인순 한국원자력연구소장은 자체 수립한 장기비전인 ‘KAERI VISION 2020’에 따라 2004년을 ‘세계3대 원자력 플랫폼 도약기반 구축의 해’ 로 삼고, 이의 실현을 위해 한 해 동안 일체형 원자로 SMART, 액체 금속로 및 제4세대 원자력시스템 개발, 원자력수소생산기술 개발 등 다양한 미래 혁신기술에 대한 연구개발을 한층 강화했다고 밝혔다.

“앞서 한국원자력연구소는 원자력기술이 21세기 국가 성장동력으로 발돋움하고 국가 과학기술 분야의 경쟁력 확보를 목표로 ‘KAERI VISION 2020’수립, 단기적으로는 동북아 원자력연구개발 허브(hub)로의 도약과 중기로는 원자력기술 5대 강국에 진입, 장기적으로는 2020년 세계 3대 원자력 플랫폼 구축을 목표로 설정 했었습니다.”

장 소장은 지난 2004년에는 전력생산과 해수의 담수화가 동시에 가능한 일체형원자로 SMART의 개발과 기술수출에 주력했으며, 미국, 프랑스, 일본 등 11개국이 2030년대 상용화를 목표로 개발중인 제4세대 원자력시스템 개발 국제공동연구에 적극적으로 참여했다고 말했다. 그는 특히 미래의 주에너지원으로 각광받는 수소에너지 생산에 필수적인 초고온가스냉각로 개발 연구를 본격적으로 추진하는 한편 중국과의 공동연구를 위해 중국 칭화대학에 ‘한중 원자력수소 공동연구센터’를 개소하여 국제기술협력 체제를 구축하는 성과를 기록했다고 설명했다.

“과학기술부가 범국가적 차원의 과학기술 활동을 종합 기획·조정·평가하는 중심부처로 격상되고 과학기술부 장관이 부총리와 국가과학기술위원회의 부위원장을 맞게됐습니다. 과학기술부내에 국가연구개발 사업을 총괄 지휘하는 과학기술혁신본부도 설치 되었죠.”

장 소장은 앞으로 변화될 국가 과학기술행정체제와 관련 “국가 과학기술혁신체제의 이러한 변화는 우선 과학기술이 국가성장의 결정요소라는 범국가적 공감대가 형성되었다는 점에서, 그동안 과학기술 활동에 매진하면서 묵묵히 국가 발전에 헌신해 온 모든 정부출연 과학기술인들에게는 매우 축하할 만한 일이라고 밝혔다. 특히 그는 이같은 움직임에 보다 중요하게 인식되어야 할 사항이 국가발전의 경영패러다임이 근본적으로 변화하고 있다는 점을 알아야한다고 덧붙였다.

“사실 과학기술은 국가성장을 위한 국가경쟁력의 핵심요체 입니다. 선진국서는 국가경영의 초점이 미래 유망기술의 과학지식 기반과 혁신능력 확보를 위한 국가혁신체제 개발에 모아지고 있음을 주목해야 할 겁니다.”

장 소장은 선진국의 경우 미래 국가경쟁력은 미래 유망과학 기술분야와 관련된 국가혁신체제의 경쟁력에 의해서 결정될 것이라는 인식이 더욱 높아지고 있다며 새로운 국가혁신체제가 국가 경제성장을 견인하고 풍요로운 선진 복지사회를 성공적으로 건설할 수 있도록 우리 전 정부출연연구기관 종사자들은 세계수준의 과학 지식기반과 기술혁신 능력을 확보하는 데 혼신의 노력을 다해야 할 것이라고 강조했다.

** 한수진 기자 [e-mail]