<p>한국원자력연구원(원장 김종경) VHTR 기술개발부 초고온가스로요소기술개발팀은 차세대 수소 생산 원자로인 '초고온가스로(VHTR; Very High Temperature Reactor)'의 안전성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 피동안전성 모의검증 시험을 완료했다고 11일 밝혔다.</p>
<p>VHTR은 헬륨을 냉각재로, 흑연을 감속재로 사용하며 950℃의 높은 열에너지를 이용해 이산화탄소 배출없이 대량의 수소와 고효율의 전기를 생산할 수 있는 제4세대 원자로로 피동안전 개념을 도입해 설계됐다.</p>
<p>피동안전(Passive Safety)은 기존에 작업자나 기계의 물리적인 작동이 개입되는 능동안전(Active Safety)과 대비되는 개념으로, 후쿠시마 원전 사고와 같이 외부 전원이 상실되고 운전원이 조작할 수 없는 극한 사고 시에도 핵연료에서 발생하는 잔열을 공기의 자연순환 현상만으로 제거할 수 있어 원자로의 안전성을 더욱 높인 개념이다.</p>
<p>연구팀은 VHTR의 피동안전 장치로 원자로공동냉각장치(RCCS; Reactor Cavity Cooling System)를 개발 중이며, 이를 1/4 규모로 축소시킨 실험모형인 '자연냉각시험장치(NACEF; Natural Cooling Experimental Facility)'를 이용해 피동안전성 모의검증 시험을 실시했다.</p>
<p>NACEF는 실제 핵연료가 아닌 전기를 이용해 고온의 환경을 조성함으로써 사고 조건을 모의할 수 있는 장치로, 연구팀은 2014년 11월 NACEF를 구축하고 10개월 동안 5회에 걸쳐 VHTR 원자로에서 발생할 수 있는 가장 심각한 사고 조건을 모의했다.</p>
<p>이를 통해 NACEF 내에서 가열되어 가벼워진 공기가 상부의 자연순환 상승관(굴뚝)을 통해 외부로 배출되고, 가열된 공기가 빠져나간 빈 공간에는 외부의 찬 공기가 들어와 다시 가열되어 배출됨으로써 열을 제거하는 피동안전 과정이 원활히 이뤄지는 것을 확인했다.</p>
<p>연구팀은 이번 시험 결과를 미국 아르곤국립연구소(ANL), 위스콘신주립대학과 공유함으로써 VHTR의 피동안전 장치인 RCCS 개발에 주력할 계획이다.</p>
<p>ANL과 위스콘신주립대학은 RCCS를 각각 1/2, 1/4 규모로 축소시킨 실험모형을 이용해 피동안전성 검증 시험을 진행 중으로, 한·미 양국은 지난해 12월부터 3년 간 시험 결과를 상호 비교·분석하기로 합의한 바 있다.</p>
<p>앞서 한국원자력연구원은 미래창조과학부 원자력연구개발사업의 일환으로 2006년부터 '원자력수소 핵심기술 개발' 과제를 수행해오고 있다.</p>
<p>이번 VHTR 피동안전성 검증 시험에 앞서 지난 2014년 5월에는 VHTR에 사용되는 핵연료인 '피복입자핵연료' 시제품을 개발하고 연구용 원자로 하나로(HANARO)를 이용해 연소성능시험 또한 성공한 바 있다.</p>
<p>김민환 VHTR기술개발부장은 "초고온가스로(VHTR)는 대량의 수소를 온실가스 발생 없이 경제적으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 합성연료 생산, 화석연료 대체 공정열 공급 등 산업계 이용 분야가 다양해 우리나라를 포함한 원자력 선진국이 활발히 연구개발 중인 원자로"라며, "피동안전성 모의검증 시험 성공을 계기로 VHTR 개발에 더욱 박차를 가할 것"이라고 밝혔다.</p>
<p><용어설명></p>
<p>* 제4세대 원자로 : 현재 가동 중인 3세대 원전보다 지속가능성과 안전성, 경제성, 핵비확산성을 향상시킨 미래형 원자로. 2030년대 상용화를 목표로 초고온가스로(VHTR), 소듐냉각고속로(SFR) 등이 개발 되고 있다.</p>
<p>* 잔열(decay heat) : 원자로 가동이 멈춰도 핵연료 내 방사성 물질들이 붕괴하며 발생하는 열.</p>
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| VHTR 자연냉각시험장치(NACEF) 사진 및 피동안전 원리 설명 |
양세훈 한경닷컴 QOMPASS뉴스 기자 twonews@hanmail.net
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