박원석 원자력硏 소듐냉각고속로사업단장

박원석 연자력硏 소듐냉각고속로사업단장

【 대전=김원준 기자】"쌓여만가는 사용후핵연료를 재순환하는 일은 선택이 아닌 필수입니다. 이를위해서는 소듐냉각고속로(SFR)기술확보가 우선돼야합니다."

박원석 한국원자력연구원 소듐냉각고속로사업단장은 "에너지자원이 빈곤한 우리나라의 최우선 과제는 사용후핵연료 문제 해결"이라며 소듐냉각고속로 개발의 중요성을 강조했다.

소듐냉각고속로는 핵분열 반응을 일으키는 중성자의 속도가 빠른 원자로로, 핵분열 때 발생하는 열을 소듐으로 냉각하는 원자로를 말한다. 반면 핵분열 반응을 일으키는 중성자의 속도가 느린 원자로는 열중성자로로 분류되며, 냉각제로 물을 사용해 경수로라 불린다.

현재 국내에서 상용발전을 하는 원자로는 모두 열중성자로에 속한다.

최근 국제적으로 소듐냉각고속로의 필요성이 제기되고 있는 것은 사용후핵연료를 재활용할 수 있기 때문. 사용후핵연료를 그대로 땅 속 깊이 묻어버리는 '직접처분'방식은 넓은 면적의 처분장이 필요하고 방사능이 완전히 사라지는데 30만년이라는 오랜시간이 걸리는 단점을 갖고 있다.

반면 소듐냉각고속로에서 사용후핵연료를 재활용하면 에너지를 생산할 수 있는 것은 물론 사용후핵연료에 내재한 방사성 독성과 부피를 크게 줄여 폐기처리가 한결 쉬워진다.

이에 따라 주요 원자력국들은 소듐냉각고속로를 운영하고 있거나 개발중이다. 인도와 러시아는 실증용 원자로를 가동중으로 소듐냉각고속로의 준상용화 단계에 도달했다. 우리나라와 프랑스, 일본은 설계·개발을 추진중이다.

사용후핵연료 재순환 기술은 '파이로(Pyro)'라 불리는 핵종분리시설과 분리된 핵종을 소각하는 '고속로'가 두 축. 소듐냉각고속로의 상용화를 위해서는 파이로 과정이 필수적이다. 하지만 이 과정은 미국의 핵비확산정책에 저촉되는 만큼 미국을 설득해야 하는 과제를 안고 있다. 미국은 핵종을 분리하는 파이로 기술이 핵무기에 사용되는 플루토늄 생산과도 직결된다며 상용화에 난색을 표하고 있는 상태다.

박 단장은 "미국과의 협상과정에서 우리나라는 경수로를 이용한 원자력발전의 부산물로 다량의 사용후핵연료를 가지게 됐고 파이로와 고속로를 이용한 재순환 방식 처리가 최적의 방법이라는 논리로 대응하고 있다"면서 "우리의 기술은 충분한 핵비확산성을 확보하고 있어 조만간 사용후핵연료 재순환의 길이 열릴 것으로 본다"고 전망했다.

현재 우리나라의 소듐냉각고속로 기술확보 단계는 준상용 플랜트를 100으로 볼 때 20~30정도다. 1차 전체 계통설계와 주요 냉각기능에 대한 검증까지 마쳤다.

현재는 이러한 계통 설계들이 실제 유기적으로 작동하는 지를 알아보는 모의 원자로 시험단계라는 게 박 단장의 설명이다. 원자력연구원은 오는 2020년까지 미국과 공동연구를 통해 파이로 프로세스의 공학적 실증을 마치는데 이어 2028년까지 원형 고속로를 만든 뒤 2040년 상용화한다는 목표다.

박 단장은 "일단은 미국과의 협상과 관계없이 우리가 독자적으로 개발을 추진할 수 있는 분야에 대해서는 미리 준비를 해 두어야 한다"면서 "그 것이 조금이라도 재순환 기술의 완성을 앞당길 수 있는 길"이라고 말했다.

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