원자력선진국의 전문가들이 모여 미래 원자력시스템 개발방향 및 계획 수립을 위해 머리를 맞대고 고민하는 자리가 마련된다.

한국을 비롯하여 미국, 프랑스, 일본 등 원자력선진국 13개국이 참여하고 있는 「제4세대 원자력시스템 국제포럼」(GIF: Generation Ⅳ International Forum)의 최상위 기구인 정책그룹회의가 오는 11월 29일부터 30일까지 경주 힐튼호텔에서 개최된다.

이번 회의에는 한국 GIF 정책그룹 대표인 김영식 과학기술부 원자력 국장과 정연호 한국원자력연구원 부원장을 비롯하여 GIF 회원국 정책그룹 대표단 50여명이 참석하며, 제4세대 원자력시스템(Gen-Ⅳ)의 국제 공동연구를 위한 정책적 협의와 기술적 현안에 대한 논의가 이루어질 예정이다.

GIF는 2000년 1월 한국을 비롯한 원자력활동이 활발한 주요 9개국이 Gen-Ⅳ 개발에 대한 공동성명을 발표하고, 2001년 7월 Gen-Ⅳ 연구개발을 위한 국제협력체로서의 역할과 운영 규정을 담은 헌장(Charter)에 서명함으로써 공식 발족되었다. 이후 스위스, EU, 중국, 러시아가 신규로 가입하여 현재는 13개국이 회원국으로 활동하고 있다. 

Gen-Ⅳ라고 불리는 제4세대 원자력시스템(Generation Ⅳ Nuclear Energy System)은 미래 에너지 수요 충족과 국민 수용성 확보를 위해 개발 중인 차세대 원자력시스템이며, 2020~2030년경 실증로 및 상용로 건설을 목표로 추진 중이다. 제4세대 원자력시스템은 경제성 및 안전성 향상은 물론이고, 핵물질의 전용을 사전에 방지하여 핵비확산성을 확보하고 핵연료의 활용도를 높여 지속적인 에너지 공급을 가능케 하며, 방사성폐기물 발생량을 줄여 환경부담을 최소화 시킨다는 특징을 갖고 있다.

한국은 GIF 선정 6대 원자력시스템 중 소듐냉각 고속로(SFR), 초고온가스로(VHTR) 및 초임계압 수냉각 원자로(SCWR) 개발에 참여하고 있으며 제4세대 원자력시스템이 개발되면 우리나라의 에너지와 환경문제를 해결 할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 이번 회의의 한국 개최를 통해 한국 원자력분야의 국가위상을 강화시키고 제4세대 원자력시스템 개발을 위해 한발 더 나아가는 계기를 마련하게 되었다.

 

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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인도네시아 국립원자력청(Batan, National Atomic Energy Agency)은 실험용 동력로(RDE, Reaktor Daya Eksperimental) 상세 엔지니어링 설계 개발을 위한 로드맵에 착수했다. 인도네시아 자체 소형모듈형원자로(SMR, small modular reactor)인 이 원자로 설계는 올 해 말 완료될 것으로 보인다. 이 로드맵은 2017년 완료된 RDE 기본 엔지니어링 설계의 후속 작업이다.

안전해석 보고서와 함께 상세 엔지니어링 설계문서는 인도네시아 원자력규제청(Bapeten, Nuclear Energy Regulatory Agency)으로부터 설계 승인을 받는데 중요한 요건이 된다. Batan은 인도네시아 내 대학 및 민간기업을 참여시켜 RDE 상세 엔지니어링 설계를 올 해 안에 완료하는 것을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 6월까지 설계 초안을 마련해서 국제원자력기구(IAEA) 전문가 팀의 검토를 받고 검토의견은 9월까지 반영할 계획이다.

인도네시아 정부는 올 해 IAEA 총회에서 이 원자로에 대한 설계를 국제사회에 공개하는 것을 목표로 하고 있다. Batan 측은 상세설계가 완성되었다는 것은 건설이 가까웠다는 의미라면서 건설비용을 산출하는 것이 궁극적인 목표라고 밝혔다.

Batan은 상용원전 도입을 위한 전략적 마일스톤으로서 2014년 Tangerang 남부 지역의 Serpong에 있는 최대연구단지인 Puspiptek 연구단지에 10 MWt급 RDE 원자로를 건설하는 계획에 착수한 바 있다. 작년에는 부지허가를 받았다. RDE는 저농축 산화우라늄 TRISO 핵연료를 사용하는 소형 베블베드(pebble-bed) 고온가스냉각로(HTGR, high temperature gas-cooled reactor)이다.

이 계획의 주목적은 인도네시아 사회와 경제를 위해 원자력발전소를 건설해서 안전하게 운전할 수 있다는 능력을 입증하기 위한 것이다. Batan은 러시아와 인도네시아 컨소시엄인 RENUKO를 개념설계 자문역으로 해서 2015년에 사전 프로젝트 단계에 돌입했다. RENUKO 컨소시엄에는 인도네시아 기업인 Rekayasa Engineering사 및 Kogas Driyap Consultant사, 독일의 NUKEM Technologies GmbH, 러시아 국영원자력회사인 Rosatom사의 자회사가 참여하고 있다.

Batan은 2027년부터 대형경수로를 인구가 많은 Bali, Java, Madura 및 Sumatra 섬에 도입할 계획이다. 최대 100 MWe에 달하는 소형 HTGR은 전력과 산업에 필요한 열 공급을 위해 Kalimantan, Sulawesi과 다른 섬에 건설할 계획이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 실험용 동력로,소형모듈형원자로,고온가스냉각로 2. RDE(Reaktor Daya Eksperimental),SMR(small modular reactor),HTGR(high temperature gas-cooled reactor)

2017년 3월 13일 Bechtel사는 BWXT사와 조인트벤처인 Generation mPower사를 통해 진행해 왔던 소형모듈형원자로(SMR, small modular reactor) 개발에서 철수한다고 밝혔다. 철수 이유로는 투자자나 건설부지를 제공하겠다는 전력사를 찾을 수 없음을 들었다.

Bechtel은 올 3월 3일 BWXT측에 Generation mPower 프로그램을 지속할 자금을 확보할 수 없기 때문에 2016년 3월 조인트벤처 결성시 합의된 청산조건에 따라 청산을 진행해 줄 것을 요청한 바 있다. 이 요청은 Bechtel이 mPower 원자로 개념 개발사인 BWXT로부터 프로젝트 주도권을 넘겨받은지 1년 만에 나온 것이다. 이에 따라 BWXT사는 Bechtel측에 미화 3,000만 불을 청산금으로 지불할 예정이다. BWXT측도 수 개월 내에 mPower 기술개발을 중단할 것으로 보인다.

BWXT측은 조인트벤처의 90% 지분을 갖고 핵증기공급계통(NSSS, nuclear steam supply system) 설계를 담당해 왔다. Bechtel은 10%의 지분을 갖고 격납건물 등 모든 건물의 구조설계, 기타 지원계통 설계 및 프로젝트 관리를 담당해 왔다. mPower 원자로 개념은 2009년 6월 공식적으로 발표되었으나 경기부진, 천연가스 가격하락, 후쿠시마 원전사고 등의 영향으로 개발이 지연되어 왔다. 미화 4,000만불의 개발비를 쏟아부은 후에도 투자가를 끌어들일만큼 설계가 충분히 개발되지 못했다.

수 차례의 재설계 끝에 mPower 원자로는 대형배관파단사고 위험을 낮추기 위해 대형 압력용기 내에 설치되는 195MWe의 발전용량을 가진 경수로의 모습을 갖추게 되었다. 원자로 노심은 압력용기 하부에, 제어봉은 노심상부에, 일방관류식 증기발생기는 제어봉 상부에, 가압기는 압력용기 상단에 각각 위치한다. 2기의 모듈을 연결한 380MWe 용량을 표준용량으로 보고 설계를 개발해 왔다.

한편 2016년 3월 영국정부는 향후 15년에 걸쳐 영국 내에 건설할 최적 SMR 설계 선정을 위해 2억 5,000만 파운드 규모의 SMR 설계 선정사업에 착수하였고 이에 33건의 SMR 개념이 참여했다. 그 결과 mPower를 포함하여 Westinghouse 및 NuScale Power사의 설계가 1차적으로 선정된 바 있다.
 

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 소형모듈형원자로, 핵증기공급계통, 청산 2. SMR(small modular reactor), NSSS(nuclear steam supply system), settlement

* I-NERI는 미국 내에서 핵 과학및 기술을 발전시킬 수 있는 연구를 수행함으로서 국가 에너지 정책(National Energy Policy)을 지원하고 있음. * I-NERI는 참여 국가들과 협력하여 혁신적인 과학 및 공학 연구와 개발을 후원해 옴. *I-NERI 우산 아래 수행되었던 연구들은 원자력 에너지의 미래와 그것의 전 세계의 배치에 영향을 줄 수 있는 주요 이슈들을 다루고 있음. *I-NERI 연구는 비용 성과, 핵 확산 반대의 증가, 안전 증대, 미래 원자력 에너지 시스템의 폐기물 관리에 대한 문제를 해결하는 방향으로 이루어지고 있음. 관련 정보는 http://www.nuclear.gov/programoffices.html 에서 얻을 수 있음. 본 ‘I-NERI 2005 연간 보고서’는 프로그램 조직, 협동 연구 과제의 진행 정도, 프로그램의 미래 계획에 대해 관심을 가진 단체를 위한 것이다. 본 보고서에는 2002년 회계연도부터 I-NERI 활동을 보고한 것임. 보고서의 단원 2에서는 I-NERI 프로그램이 어떻게 만들어지게 되었는지에 대한 정보와, 현재 I-NERI 협력에 동의한 참가국들에 대해 정보 제시함. 단원 3은 프로그램의 목표 및 목적에 대한 개략, 세 개로 구성된 일의 범위를 요약, I-NERI 조직에 대한 서술, 프로그램 시작 이후 연구 자금에 대한 총괄을 제시함. 단원4에는 프로그램을 통해 얻은 결과들을 요약하였으며, 매년 주요 활동들, 양국간 동의 아래 수행된 연구 분야들, 참가국의 조직 프로필을 하이라이트 하였음. 이 단원에서는 2005년 회계연도에 끝난 10개의 과제들 소개함. 현재 진행되고 있는 I-NERI 협력 과제에 대한 자세한 연구개발 작업 범위는 단원5에서 11에 걸쳐 소개하였음. 협력 국가로는 브라질, 캐나다, 유럽연합, 프랑스, 일본, 한국, 경제협력개발기구들이 있음. 각 단원마다 과제 목록과 각 프로그램이 2005년 회계연도에 이룬 것들을 요약하였음. 목차 1. 서론 2. 배경 3. I-NERI 프로그램에 대해 4. I-NERI 프로그램 수행결과 5. 미국/브라질 협력 6. 미국/캐나다 협력 7. 미국/유럽 연합 협력 8. 미국/프랑스 협력 9. 미국/일본 협력 10. 미국/한국 협력 11. 미국/경제 협력 개발기구(OECD) 협력 12. I-NERI 과제들 목록

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
• Keyword : 원자력에너지, I-NERI

미 에너지부(DOE, Department of Energy)는 아이다호 국립연구소 INL(Idaho National Laboratory)에 신형 원자로 기술 개발 지원을 위해 핵연료 제조공장 건설에 대한 환경영향평가 초안에 대한 공청기간을 갖고 있으며 2018년 11월 30일 마감 예정이다.

고순도 저농축 우라늄(HALEU, high-assay low enriched uranium) 핵연료는1964년부 1994년까지 운영되었고 현재는 폐로된 EBR-II(Experimental Breeder Reactor-II) 사용후핵연료의 우라늄 농축도를 낮춰 만들어질 예정이다.

EBR-II에서 사용된 고농축우라늄 연료는 재정련하여 INL 내 MFC(Materials and Fuels Complex)의 전기정련기를 써서 농축도가 낮아져 있는 상태다. 핵분열성 우라늄-235의 농축도가 5~20% 인 HALEU는 현재 INL에 저장되어 있다.

현재 원자력발전소에서 사용되는 저농축 우라늄(LEU, low-enriched uranium) 핵연료는 핵분열성인 우라늄-235의 농축도가 통상 5% 미만이지만 현재 개발되고 있는 신형원자로 대부분은 HALEU 핵연료가 필요하다. 현재 HALEU를 즉시 만들 수 있어낼 수 있는 상용시설이 미국 내에는 전무한 실정이다.

DOE는 MCF 및 Idaho Nuclear Technology and Engineering Center의 용량을 확장하여 금속성 HALEU를 연구개발 목적으로 10톤의 핵연료로 변환한다는 계획을 제안했다. 이 핵연료는 신형원자로 개발사를 비롯한 민간 및 정부기관의 중기 연구개발 및 입증에 활용될 예정이다. 올 해 초 미 상원은 미 해군이 사용한 고농축우라늄 연료를 HALEU로 만드는 입증프로그램에 미화 1,500만 불을 승인한 바 있다.

EBR-II는 열출력 62.5 MWt급 입증로로 통상 전기출력 19 MWe로 운전되었으며 나트륨냉각 증식로 입증에 사용되었고 동시에 연구시설 내에 열과 수명기간 동안 2 TWh가 넘는 전기를 공급하기도 했다. 대형 고속로를 위한 재료 및 핵연료 시험에도 활용되었고 핵연료 리사이클링과 피동형 안전특성 입증에 활용되어 미국 통합고속로(Integral Fast Reactor)이 기초를 만들어 주었다.  Advanced Reactor Concepts사의 ARC-100 고속로와 GE-Hitachi사의 PRISM 나트륨냉각 고속로 등 몇몇 소형모듈형원자로(SMR)가 EBR-II에 기술적 뿌리를 두고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 고순도 저농축 우라늄,아이다호 국립연구소,핵연료 리사이클링 2. HALEU(high-assay low enriched uranium),INL(Idaho National Laboratory),fuel recycling

□ 한국원자력연구소(소장: 朴昌奎)는 9월 14일 카자흐스탄 국가원자력센터(NNC RK; National Nuclear Center Republic of Kazakhstan)와 기술협력 양해각서를 체결 □ 이번에 체결하는 양해각서는 두 나라의 원자력 전문 연구기관이 중소형 연구.발전용 원자로 개발, 핵융합 연구, 환경 방사선 이용 개발, 원자로 재료 특성 연구 및 방사성 동위원소 생산기술 협력 등 원자력 관련 기술 전반에 걸쳐 협력하는 것을 내용으로 함 □ 한국과 카자흐스탄은 지난 2004년 9월 한·카자흐스탄 원자력협력협정을 체결함으로써 본격적으로 협력관계를 구축하기 시작했음. 이후 양국 정부간 원자력협력협의회를 매년 개최하고 있고, 카자흐스탄 원자력의학원 설립 지원, 해수담수화용 일체형 원자로 개발 경험 및 정보 교환 등 협력의 범위를 꾸준히 넓혀왔다. 한국원자력연구소는 2004년 카자흐스탄 원자력 현황 및 협력 가능분야를 파악하고 해외 진출 기반을 조성하기 위해 카자흐스탄 현지에서 기술 세미나를 개최한 바 있음 □ 이번 양해각서 체결로 한-카자흐스탄의 정부, 사업자 및 연구소간에 체계적인 원자력 클러스터간 교류가 더욱 활성화될 것으로 보인다. 이를 토대로 연구용 원자로와 원자력 발전소의 수출 기반 구축 등 양국 간의 실질적인 협력 증진과 함께 향후 중앙 아시아의 다른 지역으로 진출할 수 있는 거점을 마련해 줄 것으로 기대됨 □ 카자흐스탄은 석유, 우라늄 원광 등 천연 지하자원이 풍부하여 최근 국제적으로 주목을 받고 있는 중앙아시아의 주요 국가이다. 카자흐스탄은 구소련 시대인 1950년대부터 중소형 원자로를 건설, 현재 연구용 원자로 3기를 가동중이고 지금은 해체 중인 고속로를 건설하여 20여년간 운영한 경험이 있다. 원자력 전문 연구기관인 국가원자력센터 산하에는 원자력연구소(IAE), 핵물리연구소(INP)등 4개 산하 연구기관에 1,200명의 정규직원이 근무하고 있음 □ 한국원자력연구소는 지난 5일 루마니아 원자력연구소와 양해각서를 체결한 데 이어 카자흐스탄과도 협약을 맺어, 새로운 경제 주체로 떠오르고 있는 동유럽 및 중앙 아시아 국가들과 협력을 강화해나가고 있음

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
• Keyword : 카자흐스탄 국가원자력센터와 양해각서 체결

영국 England와 Wales에 송전망을 소유,  운영하는 있는 National Grid사는 2019년에는 산업혁명 이후 처음으로 화석연료보다 탄소배출 없는 발전원을 통해 더 많은 전력이 영국 내에서 생산될 것으로 예측했다.

석탄은 2019년 1~5월 전기생산의 2.5%를 차지해 2009년 전체의 30.4%에 비해 크게 감소했다. 이는 2009년 전체의 22.3%를 차지했던 원자력, 풍력, 태양열, 수력발전의 47.9%로 크게 증가한 것과는 대비되는 수치다. 그러나 석탄과 가스는 올해 첫 5개월 동안 46.7%를 점유했다. 2009년에는 점유율이 75.6%였다.

National Grid사는 2019년 6월 21일 이는 2050년까지 영국 정부의 온실가스 제로 목표달성에 있어 역사적인 성과를 거둔 것으로 세계적인 도전에 대처하는 리더십을 보여주고 있다고 평가했다. 또한 영국의 청정 전력생산에서 획기적인 전환점에 도달하는 것은 우리의 전력 공급원 분야에서  지난 10년 간 대변혁이 있은 후에 달성된 것이라고 밝혔다.

BEIS(Department for Business, Energy and Industrial Strategy)는 2019년 6월 21일자로 2018년 1년 간의 석탄없는 시간(청정 발전량만으로 감당할 수 있는 연간 시간)이었던 1975.5시간 기록을 깨는 1976시간을 6개월 만에 영국이 달성했다고  밝혔다. 이는 올해 현재까지 석탄없이 1976시간 동안 지속된 결과 약 500만톤의 이산화탄소 방출을 방지했다는 것을 의미한는 것이다.

지난 주 영국은 2050년까지 기후변화를 방지하는 것을 목표로 온실가스 net-zero 배출에 관한 법률을 제정한 첫 번째 선진 경제국이 되었다. 1990년과 2017년 사이에 영국은 경제를 3분의 2 이상 성장시키면서도 온실가스 배출량을 40% 이상 줄였다고 BEIS는 밝혔다.

영국 원자력산업협회(Nuclear Industry Association)는 National Grid의 발표는 기후변화 도전에 대처하기 위한 획기적인 순간이자 큰 진전이 될 것이라고 환영했다. 또한 그러나 2050년까지 정부의  목표를 달성하기 위해 원자력 발전산업은 저렴하고 깨끗한 전력을 공급하고 새로운 기술을 개발하며 그 과정에서 많은 고급 일자리를 창출할 수 있을 것이라고 밝혔다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 탄소배출 없는 발전원,화석연료,청정 전력생산 2. zero-carbon source,fossil fuel,clean electricity generation

동경전력(TEPCO, Tokyo Electric Power Company)은 2017년 2월 16일 후쿠시마 제1원전 2호기의 손상된 원자로격납건물에 로봇을 투입했다. 로봇이 원자로압력용기의 정확한 부위에 도달하지는 못했지만 해당 원자로 해체방법을 결정하는데 필요한 정보를 수집했다고 TEPCO측은 밝혔다. 2호기 원자로압력용기 직하부 지역에 대한 사전조사는 올 1월 망원경을 장착한 원격조정 카메라로 이미 시행된 바 있다. 이 조사에서 촬영된 사진에서는 검은 물체와 찌꺼기 들이 관찰되었으며 핵연료용융물로 추정하고 있다.

2월 16일 전갈모양을 한 로봇을 원자로격납건물 벽 관통부를 통해 투입하여 디지털 영상 취득 및 해당 지역의 온도 및 방사선준위를 측정하고자 한 것이다. 길이 54cm, 높이9cm, 폭 9cm에 무게 약 5kg인 이 로봇은 10cm 직경의 배관을 따라 해당 원전의 원자로격납견물에 진입할 수 있도록 설계되었다. 로봇은 유선으로 조종된다.

Toshiba와 원전해체 국제연구소(International Research Institute for Nuclear Decommissioning)이 공동개발한 이 로봇은 제어봉구동 레일을 따라 해당지역에 진입했다. 목표지점 약 3미터 앞에서 구동벨트 중 하나가 고착되어 더 이상 전진할 수 없었다. 하지만 정지된 위치가 향후 추가조사를 방해하는 위치는 아닌 것으로 알려졌다. 목표지점에 정확히 도달하지는 못했지만 핵연료 용융물을 제거할 수 있는 방법을 결정하는데 필요한 소중한 정보를 얻을 수 있었다고 TEPCO 측은 밝혔다.

로봇이 정지한 지역의 온도는 섭씨 16.5도, 방사능 준위는 시간당 210 Sieverts로 측정되었다. TEPCO 측은 취득한 정보를 계속 평가할 것이라고 밝혔다. 로봇기술은 도달하기 어렵거나 고도로 오염된 지역에 접근하기 위해 원자력분야나 다른 산업분야에서 자주 사용된다. 후쿠시마 원저에서는 2011년 사고 이후 손상정도를 파악하기 위해 사용되고 있으며 향후 더 복잡한 임무를 수행하기 위한 로봇 개발이 지속적으로 추진되고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자로압력용기, 핵연료 용융물 2. reactor pressure vessel, melt nuclear fuel

일본 Aomori현에 건설 중인 Ohma 원자력발전소의 준공이 원전규제기관의 해당 원전에 대한 강화된 안전조치 결과 검토가 계속됨에 따라 추가로 2년 더 지연될 예정이다.

2014년 12월 J-Power사(Japan Electric Power Development Corp)는 일본 원전규제기관인 NRA(Nuclear Regulation Authority)에 원전 방호 강화를 위해 Ohma 1호기 원자로 설치를 변경한다는 신청서를 제출했다. 이들 조치에는 쓰나미 대응수단, 비상전력 공급확보, 열제거 기능 확보 및 중대사고 대응 등이 포함되었으며 당초 2020년 말이면 완료될 것으로 예상되었다.

하지만 2015년 9월 J-Power사는 안전설비 설치가 지연되어 원전 운전이 2021년으로 밀릴 것이라고 공표했다. 이렇게 지연된 사유는 NRA가 안전설비 설치계획에 대한 추가정보를 자사에 요청했고 NRA의 검토과정도 장기화되었기 때문이라고 공개했다.

2016년 J-Power사는 Ohma 1호기에 대한 NRA 심사와 승인 과정에 추가로 2년 더 연기될 것으로 예상된다고 밝혔다. 이 당시 안전설비 개선작업은 2016년 착수되어 2023년 하반기에 완료될 것으로 예상되었었다. 2018년 9월 4일 J-Power사는 NRA의 심사가 아직도 진행 중이며 2년 정도 더 걸릴 전망이라고 밝혔다.

이에 따라 안전성 증진 설비의 건설은 2020년 하반기에나 착수할 수 있을 것으로 전망되며 완성은 2025년 하반기에나 가능한 것이라고 덧붙였다. 또한 Ohma 1호기 운전가능시기는 알 수 없다고 밝혔다.

Ohma 원전 건설은 당초 2007년 8월에 착수되어 2012년 3월 준공될 예정이었지만 규제기관이 더 엄격한 지진대응 규제요건을 부과함에 따라 건설착수는 2008년 5월에 이뤄졌으며 2014년 11월 준공으로 목표로 변경한 바 있다.

1,383 MWe급 개량형 비등형경수로(ABWR, Advanced Boiling Water Reactor)인  Ohma 1호기는 Fukushima 제1원전 사고를 유발한 쓰나미가 발생한 2011년 3월 당시 40%의 공정율을 보이고 있었다. 하지만 이 사고로 인해 건설은 2012년 10월에나 재개된 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 강화된 안전조치,안전설비,지진대응 규제요건 2. enhanced safety measures,safety equipment,seismic regulation

미 항공우주국(NASA, National Aeronautics and Space Administration)은 2017년 11월 향후 화성까지의 우주여행에 사용될 우라늄을 연료로 하는 Stirling 엔진 시험에 착수할 예정이다. 이 기술은 Kilopower 프로젝트의 일환으로 개발되어 왔다.

Kilopower 원자로는 10년 간 또는 그 이상의 기간 동안 1~10 kW의 전력을 지속적으로 생산해 낼 수 있다. 원형(prototype) 출력계통은 고화된 우라늄-235 원자로 노심을 채용하고 있다. 원자로에서 발생한 열은 수동 나트륨 히트파이프(passive sodium heat pipe)를 통해 전달되고 고효율 Stirling 엔진에서 전기로 변환된다. 이 엔진은 열을 이용해서 피스톤을 움직이는 압력을 만들어 내게 되고 교류발전기(alternator)가 설치되어 있어 전력을 만들어 내게된다.

Cleveland에 있는 NASA의 Glenn 연구센터는 설계에서 기기 제작까지 Kilopower 프로젝트의 모든 단계를 관리해 오고 있으며 시험계획 개발과 시험 실행에 있어 Alabama주 Huntsville에 있는 미 항공우주국 Marshall 우주항행센터(Space Flight Center)의 지원을 받고 있다. Tennessee주 Oak Ridge에 있는 NNSA(National Nuclear Security Administration) Y12 국가안보복합단지(National Security Complex)는 원자로 노심을 제공하고 있다.

NASA는 미 에너지부(DOE)의 Nevada주 국가안보단지(National Security Site)에서 시험을 수행하고 있으며 내년 초까지 계속될 예정이다. Kilopower 원자로는 약 28시간 연속 전출력시험을 할 계획이다. 이 시험이 기술의 타당성을 입증하는 중요시험이 될 것이며 진공 환경조건과 실제 운영조건에서 시험이 진행될 예정이다.

우주선에 쓰이는 핵분열용 원자로는 태양에너지나 방향성과 관계없이 고에너지밀도를 낼 수 있어야 하며 화성 표면과 같이 고도로 가혹한 환경에서 운전이 가능해야 한다. 한편 우주 여행에 사용되는 에너지원은 추진력을 얻는데 쓰이며 동시에 실험과 기기 운영에도 전원을 제공할 수 있어야 한다. 지금까지는 보통 플로토늄-238이 들어가는 RTG(Radioisotope thermoelectric generator)가 인공위성이나 우주선에 폭넓게 사용되어 왔다. 이번에 개발되는 우주선용 원자로는 이에 비해 매우 큰 출력을 낼 수 있는 것이 큰 차이점이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. Kilopower 프로젝트,수동 나트륨 히트파이프,고에너지 밀도 2. Kilopower project,passive sodium heat pipe,high energy density