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<기획기사>
원자력연구원, 원자력안전 증진, 미래원자력 혁신기술, 국제공동연구 참여
 

OECD/NEA 맥우드 사무총장 만남 선사
중이온빔 연구의 새 지평을 열 ‘KAHIF’ 주목
내구성 뛰어난 원자로 및 핵융합로 대면재/구조재 재료 개발 활용

 

OECD/NEA 윌리엄 맥우드 사무총장이 원자력연구원을 방문했다.


한국원자력연구원(원장 박원석)은 지난12일 OECD/NEA 윌리엄 맥우드 사무총장이 박원석 원장과 면담을 갖고 양 기관 간 기술협력 증진방안에 대해 논의했다.


이번 면담에서 원자력안전 증진, 미래원자력 혁신기술, OECD/NEA 주관 국제공동연구 참여 활성화 방안 등을 중점 논의하고 양 기관 간 소통과 공조를 더욱 강화키로 했다.


맥우드 총장은 미래원자력시스템 개발을 위해 안전성 확보 중요성을 강조하고 일반대중이 공감하는 수준의 안전성과 신뢰성을 확보하는 원자력시스템 후보 기술개발의 최근 동향에 대해 상세하게 설명했다.


또한 미래 혁신 원자력기술 개발을 위해 민간부분 참여, 투자가 중요하다고 언급했으며 최근 미래 혁신기술개발에 민간부문의 참여가 이루어지고 있는 것은 매우 고무적이라고 평가했다.


맥우드 총장은 원전 안전운영을 위한 안전 증진 기술개발이 중요함을 언급하면서 인공지능, 빅데이터 등 신기술 적용뿐만 아니라 원전 안전성을 국제사회 차원에서 검토하는 다국간 설계인증프로그램 활동도 강화되어야 함을 강조했다.


원자력연구원은 OECD-ATLAS 1단계 프로젝트를 주도해 성공적으로 완료하고 현재 11개국 18개 기관이 참여하고 있는 2단계 프로젝트를 주도적으로 수행 중이다.


박원석 원장은 “OECD/NEA 주요 역할중 하나인 국제공동연구 활성화가 중요하다”라고 강조했다.


한편 맥우드 총장은 원자력 선진국들과의 연구개발 공동 협력방안을 모색하기 위한 협의를 착수할 계획이다.

 

원자력 시스템, 원자력 안전 세부분야투자 효과 분석
원자력연구원은 한국 최초의 원자력 연구시설로서 원자력 기술인력 양성과 원자력 기술개발 및 보급에 크게 공헌하고 지난 1976년 원자력 플랜트 설계 엔지니어링의 국산화를 위해 당시 한국원자력기술주식회사(현 한국전력기술)를 설립했다.


지난 1995년 KAERI 책임 아래 상세설계를 시작해 건조에 성공하고 지난2009년 연구용 원자로 JRTR을 요르단에 수출한바 있다.


1200여건의 기술문서 및 3500매의 도면을 생산함으로써 상용원전 설계기술 자립에 중요한 계기를 제공했다.


또한 지난 1987년 중수로용 핵연료, 1988년 경수로용 핵연료 국산화에 성공하고 2003년에 고연소도 핵연료 피복관 개발에 성공했다.


이어 지난 1995년 한국표준형 원전인 울진 3, 4호기의 핵심이 되는 원자로계통 설계를 성공적으로 수행했다.


지난 2012년 SMART 표준설계 인가를 획득하고, 2015년 사우디와 SMART 공동설계 계약을 체결과 면역조혈 증진과 암 치료 보조제로 미국, 유럽, 일본의 삼극특허를 획득, 2006년 한국콜마(주)와 연구소기업을 설립했다.


원자력연구원 관계자는 “지난 2004년 양성자 가속장치 개발에 성공하고 2010년 KAERI에 냉중성자 연구시설을 구축해 운영 중”이며 “원자력 시스템, 원자력 안전 등, 미래 원전 등의 세부 분야에 대해 투자효과 분석을 수행했다”고 말했다.

 

한국표준형 원전의 개발 시 KAERI의 역할
지난 1995년 KAERI는 한국표준형 원전의 원자로계통 설계를 성공적으로 수행했다.


한국표준형 원전의 상용화에 요구되는 8개 기술범주 중 6개 기술범주를 KAERI가 주관
핵중기계통설계, 노심/핵연료설계기술, 이용률향상기술, 성능평가/개선기술, 핵연료개량기술, 수명연장기술 등이다.


한국표준형 원전 개발 시 KAERI는 원자로계통 설계뿐만 아니라, 원전 건설과 운영의 전 영역에서 중요한 역할을 담당 한국원자력연구원(2009), 한국원자력연구원 50년사다.


건설허가 조건 및 보완사항과 주요 인허가 사항 추진, 현장 시공기술 지원, 원전 건설 이후 현장 시운전 업무를 위한 지침서와 시험요건서 준비, 운영허가를 위한 최종 안전성분석 보고서 작성 등이다.          


KAERI의 비용절감효과 분석 대상을 한국표준형 원자로 12기에 한정(도입원전 및 APR1400 개발 시 KAERI 기여도의 정량적 파악에 한계)됐다.


원자로는 전력 생산을 위한 핵심 생산시설이므로 원자로에 대한 연구개발 투자효과를 전력생산 효율성과 연계하여 분석함이 타당하다.


원자력연구원 관계자는 “비용절감효과 분석 흐름으로 석탄·가스와 표준형원전 LCOE 차이로부터 총비용절감효과를 산출한 후, 이를 분해함으로써 KAERI 비용절감효과를 산출했다”고 말했다.


한편 원자력연구원은 미실현원가인 carbon 저감 효과와 원전 건설 후 타 기관들 등의 기여를 통해 이루어진 O&M, D 등의 기술혁신 효과는 제외다.

 

국내최초 고주파 선형가속기 기반 ‘중이온빔 조사시험시설’구축
박원석 한국원자력연구원장이 다시 한 번 이름을 올릴 전망이다.
핵융합기술개발부 오병훈 박사팀이 구축한 고주파 선형가속기 기반 중이온빔 조사시험시설 ‘KAHIF’가 바로 그 주인공이다.


지난해 12월 말 원자력연구원은 ‘KAHIF’의 구축이 완료됐다는 낭보를 전했다. 그간 해당 조사시험서비스를 필요로 했던 산·학·연 연구자들은 비싼 이용료를 지불하면서 이용시간도 상당히 제한적인 국외 가속기 시설을 이용할 수밖에 없었다


인프라 확보가 절실했던 가운데 탄생한 한국원자력연구원의 KAHIF는 마침내 지난 5월, 최종 성능 확인을 마치고 본격적인 중이온빔 서비스 지원에 돌입했다.


관련 학계 및 산업계의 성과 창출을 위한 본격적인 견인차 역할에 나서게 된 것이다.


KAHIF는 원자력연구기반확충사업 내 ‘중이온빔 조사시험시설 구축’ 과제로 약 3년 7개월간 27억원 규모의 사업비를 과학기술정보통신부로부터 지원받아 구축된 중견급 연구시설이다.


연구원은 일본 고에너지가속기연구기구(KEK)와 국제협력을 통해 가속기의 일부 핵심 장치를 제공받고 이를 다시 국내 실정에 맞게 업그레이드함으로써 학계와 산업계 수요에 최적화된 중이온빔 인프라를 보유하게 됐다.


KAHIF는 가벼운 헬륨 이온부터 철, 제논(xenon) 등 무거운 이온에 이르는 여러 종류의 중이온을 핵자당 1MeV(메가전자볼트)로 가속 후 표적에 조사하여 재료의 특성을 연구하고 소재의 성능을 시험·평가한다.


KAHIF의 중이온빔 조사서비스가 가장 비중 있게 활용될 것으로 예상되는 연구 분야는 바로 ‘원전 안전성 향상’ 분야이다.


가동 중인 원자로와 핵융합로에서 방출되는 다량의 이온 및 중성자는 핵연료 피복관, 대면재, 구조재 등의 재료 특성을 변화시키면서 내구성을 약화시킨다.


따라서, 이온 및 중성자 조사 환경에 따른 재료 특성 변화를 정확히 평가하고 적합한 내구성을 갖춘 피복관 및 대면/구조재의 재료를 개발하는 일은 매우 중요하다.


박원석 원장은 “이미 KAIST, UNIST 등 학계를 시작으로 KAHIF의 활용 단계 안착 성공 소식을 접한 여러 연구 기관 및 산업체의 이용자 서비스 문의가 많다”며 “연구자들이 양질의 연구 성과를 창출할 수 있도록 충분한 빔 이용시간을 제공하고 이용자의 피드백을 반영한 성능 점검 및 개선에도 힘쓸 것”이라고 말했다.


한편 원자력연구원은 기존에 보유 중인 전자·방사광 가속기와 양성자가속기와 함께 중이온빔 조사시험시설을 추가 확보함으로써 명실 공히 빔 이용 연구 및 산·학·연 연구 지원 분야에서 국내·외를 아우르는 연구기관으로서 자리매김 했다.

 
김지수 기자
작성일자 : 2019-07-19(제308호)


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