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<기획>원자력연, 주관 11개국 공동, 원전 사고 원인 규명 및 신개념 안전 연구 추진
 

OECD/NEA ATLAS 2차 국제공동연구 성료 국제적 리더십 입증
지난 20년간 세계 인간신뢰도분석 연구분야 주도
융복합양자과학연구소, HDT㈜와 상호협력 협약 체결

 

한국원자력연구원(원장 박원석)이 지난5일 ‘OECD/NEA ATLAS 2차 국제 공동연구’의 마지막 점검회의를 끝으로 프로젝트를 성공적으로 완료했다. 이번 회의는 팬데믹 상황을 고려해 화상회의로 진행됐다.


‘OECD/NEA ATLAS 2차 국제 공동연구’는 경제협력개발기구 OECD 산하 원자력기구에서 진행하는 원전 안전분야 국제 공동연구 프로젝트다.


아틀라스(ATLAS)는 지난 2007년 원자력연구원이 자체 기술로 설계·건설해 운영 중인 ‘가압 경수로 열수력 종합효과실험장치’다.


원자력연구원은 2014년부터 ATLAS를 활용한 국제 공동연구를 이끌고 있다. 지난 1차 프로젝트를 성공적으로 이끈데 이어, 2017년부터 시작한 2차 프로젝트 역시 단독 주관으로 성공적으로 완료함으로써 원전 안전 분야의 국제적 리더십을 다시 한번 입증했다.


이번 2차 프로젝트는 2017년부터 3년 3개월 동안 우리나라를 비롯해 미국, 프랑스, 독일, 중국 등 11개국 18개 기관이 참여했으며, 총 사업비는 3백만 유로(약 40억원)이다.

 
공동연구를 이어나가야 한다는 참여기관들의 공감대를 기반으로, 지난 프로젝트의 성공에 힘입어 원자력연구원이 2021년부터 4년 동안 3차 프로젝트를 주관, 추진할 계획이다.


박현식 혁신계통안전연구부장은 “OECD/NEA ATLAS 2차 프로젝트는 세계 원전 안전성 향상과 기술경쟁력 강화에 핵심적인 기여를 했다”며 이어 “국내외 원자력 유관기관의 협력을 강화하고 우리니라가 세계 원전 안전연구를 선도하고 있음을 입증했다”고 말했다.

 

아메리슘, 플루토늄, 우라늄 새로운 화학반응 연구결과 발표
전 세계 연구자들이 원자력발전소에서 나오는 사용후핵연료를 안전하게 처분하기 위한 연구에 힘쓰고 있다.


그 중 가장 안전한 처분기술로 지목하는 심지층 처분 기술을 완성하기 위해 초장기간 동안 사용후핵연료가 지하에서 어떻게 반응하며 변형될 수 있는지 알아내는데 집중한다.


최근 국내 연구진이 사용후핵연료에 포함된 희소 원소들이 지하수 등에 어떻게 반응하는지를 잇달아 연구, 발표했다.


한국원자력연구원은 국내 대학 연구진과 공동으로 아메리슘(Am), 플루토늄(Pu), 우라늄(U)의 화학반응을 새롭게 규명했다고 2일 밝혔다. 이 연구결과는 올해 국제학술지에 연이어 발표됐다.


아메리슘, 플루토늄, 우라늄은 높은 방사성과 핵비확산 정책으로 인해 취급이 극히 제한되어 연구가 까다롭다. 이번 연구결과는 연구가 어려운 희소 원소가 심지층의 지하수에서 어떻게 반응하는지 분자 수준에서 규명한 우수한 연구 성과로 학계에서 주목받고 있다.


이는 사용후핵연료에 존재하는 원소들이 지하수 중의 물질과 결합해 어떻게 변하고, 이동, 확산하는지 예측할 수 있는 핵심 기초자료로 중요한 의미를 가진다.


맨해튼 프로젝트에서 처음 발견된 인공 방사성 금속인 아메리슘에 관한 연구는 고려대학교 곽경원 교수 등과 함께 진행했다. 분자 수준에서 아메리슘 화합물의 안정성과 아메리슘 원자에 빛을 쏘였을 때 나타나는 분광 특성의 상관관계를 제시하고, 원소가 결합하는 특성을 발견해 발표했다.


이는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)가 발간하는 국제학술지 ‘달튼 트랜스액션(Dalton Transactions)’ 9월호에 게재되었고, 무기화학 분야에서 중요성과 우수성을 인정받아 그 달 가장 뛰어난 논문인 ‘달튼 트랜스액션 핫 아티클(Dalton Transactions HOT Article)’로 선정됐다.


우라늄은 사용후핵연료의 95% 이상을 차지한다. 사용후핵연료를 심지층 처분하는 경우 산소가 없는 깊은 땅 속에 보관하게 된다.

 

 이 때 우라늄 또한 산소와 결합하지 않은 환원 상태의 우라늄(U(Ⅳ))으로 존재하게 되므로 이에 대한 연구가 특히 중요하다.


원자력연구원은 최신 분광해석기법※을 이용해 환원상태 우라늄의 화학적 특징을 새롭게 규명하고, 우라늄 나노입자가 생성되는 메커니즘을 제시했다.


차완식 책임연구원은 “이번에 연구한 원소들의 화학자료는 국제적으로 매우 부족한 상황”이라며, “지속적인 연구를 통해 국제 사회에 기여하는 한편, 보다 안전하고 지속가능한 국내 원자력 기술 개발을 위해 이바지할 것”이라고 말했다.

 

박진균 박사팀, 인간신뢰도분석 분야 가장 영향력 있는 저자 선정
원자력발전소와 같은 복잡한 시스템의 안전성을 종합적으로 평가하는 확률론적안전성평가(PSA)에서 인간으로 인해 발생 가능한 리스크를 체계적으로 분석·예측하는 인간신뢰도분석(HRA)은 필수요소다.


단순 확률 계산을 넘어 실수할만한 요인을 미리 찾아 시스템을 개선하기 위해서다. 기술의 지속적 발전으로 기계의 신뢰도가 크게 증가함에 따라 인간신뢰도분석 또한 더욱 중요해졌다. 인간신뢰도분석은 최근 원자력 뿐 아니라 의료, 철도, 해양 등 다양한 분야에서 안전성 향상을 위해 활용되고 있다.


연구원은 원자력발전소 확률론적안전성평가 분야에서 다수의 세계 선도 기술을 보유중인데, 특히 인간신뢰도분석에서 지난 20년간 세계 최고 수준이었음이 타국 연구진의 논문을 통해 밝혀졌다.


상해 동제대학교 Liu 교수 연구팀은 2009년부터 2020년까지 웹오브사이언스 국제 인용 데이터베이스에 등재된 논문들을 분석, 인간신뢰도분석 분야에서 가장 영향력 있는 연구기관과 저자들을 정리하여 SCI 과학저널 ‘Annals of Nuclear Energy’에 발표했다.


Liu 교수 연구팀은 2009년부터 2020년까지 발간된 1,742개의 문헌들을 계량서지학적 분석을 통해 값을 도출한 뒤, 협력 네트워크(cooperation network)로 그 결과를 시각화했다.


박진균 박사 연구팀은 제4차 및 5차 원자력연구개발사업을 수행하며 분석 해당 기간 동안 약 50건의 논문을 생산했다.


박진균 박사는 “안전의 중요성이 더욱 강조되는 요즘 원자력연구원이 세계 유수 기관들을 제치고 안전연구를 선도하고 있다”며 “이번 Liu 교수 연구팀의 분석결과는 우리 연구원의 기술수준을 객관적으로 인정받은 결과”라고 말했다.

 

경주 양성자가속기, HDT㈜와 의료용/산업용 장비 상용화 착수
한국원자력연구원 융복합양자과학연구소(소장 박승일)는 가속기 기반 차세대 의료용/산업용 진단/치료기술 개발 및 전력반도체 생산기술 개발을 위하여 11일 에이치디티㈜(대표 오준호)와 상호 협력 협약을 체결했다.


에이치디티㈜는 의료용 진단기기 전문 기업으로, 융복합양자과학연구소 산하 양성자과학연구단(단장 김유종)과 협력해 차세대 의료용/산업용 X-ray 발생장치 개발 및 치료법, DNA/PNA 분석용 초고속·초정밀 전자현미경 개발, 차세대 컨테이너검색기/비파괴검사기 개발, 전력반도체 성능향상용 조사시스템 개발 등을 공동 연구할 계획이다.


가장 널리 사용되고 있는 실리콘 소재 전력반도체의 경우, 소자의 특정 부분에 양성자빔을 조사하면 소자의 동작 속도 및 전력 효율을 향상시킬 수 있다.


박원석 한국원자력연구원장은 “양성자과학연구단의 축적된 가속기 기술들을 활용하여, HDT(주)와 공동으로, 차세대 의료용/산업용 장비 상용화를 적극 추진하겠다”고 말했다.

 

다중이용시설 코로나-19 전파 위험도 예측 시뮬레이션 기술개발
현재 코로나-19 전파 양상은 음식점, 헬스장, 종교시설 등 다중이용시설을 중심으로 집단 감염이 발생하고 n차 감염자를 발생시키는 양상이다.


그럼에도 국가 단위에서 코로나-19의 전파 양상을 시뮬레이션하는 수리 모델은 있지만, 많은 사람들이 이용하는 시설 자체의 감염 위험도를 예측하는 기술이 없어 정확한 전파양상과 방역 방법을 알기 어려웠다.


한국원자력연구원이 빅데이터 전문기업 ㈜바이브컴퍼니, 선박 대피 솔루션 스타트업 기업 아이캡틴과 함께 다중이용시설의 코로나-19 전파 위험도를 예측하는 기술을 최초로 개발했다고 지난1일 밝혔다.


연구원 지능형컴퓨팅연구실은 그 동안 영상보안, 영상인식 관련 인공지능 경진대회를 통해 꾸준히 기술력을 축적해왔다. 아울러 인공지능 기술을 활용해 코로나-19의 피해를 줄이기 위한 노력을 하고 있다.


연구를 이끈 유용균 실장은 “이번 연구는 간소화한 규칙을 바탕으로 개발한 모델로, 역학자나 의료인이 참여한 연구가 아니다”라고 언급한 후 “다양한 전문가들이 참여해 시뮬레이션 모델의 정확성을 검토하고 고도화할 필요가 있다”고 말했다.


박원석 원장은 “원자력 안전연구를 위해 준비한 시뮬레이션 및 AI 기술을 코로나-19 등 국민 생활에 밀접한 다양한 부문에 접목할 수 있도록 노력하겠다”고 덧붙였다.

 
김지수 기자
작성일자 : 2021-06-07(제353호)


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