한국형 연구용 원자로/하나로 가동 눈앞에

◎4월21일 대전 원자력연서 준공/순수 우리 기술로 설계 제작/방사성 동위원소 첫 생산/포항 방사광가속기와 상호 보완/안전성 “최고”… 첨단소재 개발기대

과학은 세계화로 가는 큰 길이다.한국과학계가 새해를 맞아 세계화를 위한 힘찬 준비를 하고 있다.지난해 세계 5번째의 제3세대형 방사광가속기가 포항공대에 준공된데 이어 올해는 세계에서 손꼽히는 다목적 연구용 원자로 하나로가 우리 기술로 설계,건설돼 가동직전 단계인 초임계상태를 눈앞에 두고 있다.

광복 50주년사업의 중요한 부분이기도 한 하나로는 현재 핵연료를 장전하기에 앞서 시험운전을 하고 있으며 과학의 날인 오는 4월21일 김영삼대통령이 참석한 가운데 대전 한국원자력연구소(소장 신재인)에서 성대한 준공식을 가질 예정이다.

하나로사업은 지난 85년 한국원자력연구소에 의해 시작됐다.

지금까지 총공사비만 해도 9백30억원이 투입된 하나로는 열출력 30Mw를 자랑하는 세계에서도 손꼽히는 연구용 원자로다.

현재 58개국에서 총 3백3기의 연구용 원자로가 가동되고 있으며 이중하나로는 열출력면에서 세계 7위를 차지한다.우리보다 열 출력면에서 앞선 나라로는 프랑스·중국 등이 있지만 이들 원자로는 가동을 시작한지 거의 30년 이상이나 돼 원자로의 평균수명이 26년인 점을 감안할때 몇년내에는 폐쇄 될 예정으로 있다.게다가 선진국에서는 원자력발전소를 새로 짓지 않는 추세여서 연구용 원자로에 대한 관심이 점차 감소하고 있는 실정이다.

한국원자력연구소 다목적연구로 건설추진본부장 남장수박사는 『하나로가 가동되는 올해부터 2025년까지의 기간은 해외 주요 연구로가 폐쇄될 예정이라 벌써부터 영국·캐나다등에서 연구 의뢰가 들어오고 있다』고 말했다.

하나로가 가동도 되기 전부터 세계 과학계의 관심을 모으고 있는 이유는 관련분야의 최첨단기술이 집중되어 있고 선진국의 어떤 원자로보다 더 다양한 응용분야를 가지고 있기 때문이다.

다목적원자로인 하나로의 완공에 따라 그동안 외국에서 수입해왔던 방사성 동위원소의 국내 생산이 가능해진다.따라서 암·백혈병 등의 진단과 치료에 쓰이는 동위원소를 비싸게 외국에서 수입하지 않아도 된다는 뜻이다.

이밖에 하나로에서 생산되는 중성자빔을 통한 연구로 고온초전도체·형상기억합금 등 최첨단 소재를 개발하는데도 이용되며 「중성자 래디오그라피」를 이용하면 우주·항공분야에서 쓰이는 복잡한 기계들에 대한 비파괴검사도 가능하게 된다.

특히 하나로는 최근 준공식을 가진 바 있는 포항방사광가속기와의 상호보완성을 가지게 된다.

포항방사광가속기연구소 소장 이동령박사는 『포항방사광가속기와 하나로는 비슷한 연구도 하나 상호 보완적 역할을 할 수 있다. 두 설비가 비슷한 시기에 완공된다는 것이 중요하고 국내과학계에서 상당히 뜻깊다』고 밝히고 있다.

예를 들어 생체분자의 구조규명 등 유전공학분야에 필요한 광원을 포항방사광가속기로부터 제공받을 수 있고 가속기가 만들어 내지 못하는 중성자를 하나로 원자로가 공급해 기초물리학 연구에 도움을 받을 수도 있다.두 연구소는 앞으로 실무협력팀을 만들어 구체적인 교류를 시작할 것으로 알려졌다.

하나로의 특징은 독특한 한국형 설계방식이라는데있다.고도의 안전개념을 사용한 개방수조형 혼합노심으로 가동중에 실험장치에 접근하기가 쉽고 냉각재는 경수를,중성자의 반응속도를 늦추는 감속재로는 중수를 사용했다.또 실험목적에 따라 핵연료 배치,실험공의 크기조절 등 노심구조를 변형시킬 수 있는 가변형 노심방식을 채택했다.

현재 우리나라에는 모두 3기의 연구로가 있다.한국원자력연구소가 서울에서 운영하고 있는 트리거 마크2(열출력 2백50외), 트리거 마크3(열출력 2Mw)의 2기와 순수 교육용으로만 이용되고 있는 경희대의 AGN201(열출력 0)이 그것이다.그러나 이들 연구로는 소형원자로로서 교육·기초연구·일부 방사성동위원소의 생산 등에는 이용되고 있으나 열출력이 너무 낮아 이용에 제한이 많으며 원자력 실용화 기술개발에는 활용되지 못하고 있는 실정이다.

국제원자력기구의 정기적인 점검을 받게될 하나로는 안전장치면에서도 세계정상급 원자로에 비해 손색이 없다.안전장치 및 계통은 1천년에 한번정도 고장이 날까 말까 할 정도로 엄격하게 설계된 동시에 제어계통으로 한쌍의 동일한 컴퓨터에 의해 자동제어되도록 해 운전원의 실수에 의한 사고를 방지할 수 있도록 했다.

또한 방사성물질을 포함하는 모든 공정설비들은 두께 1·2m의 콘크리트방에 설치해 실험종사자들이 방사선에 노출될 위험을 없앴다.원자로 건물자체도 완전히 밀폐된 가운데 항상 외부압력보다 약간 낮은 압력을 유지하도록 해 방사성물질이 외부로 확산되지 않도록 하고 있다.

하나로의 안전성은 핵연료 처리방식에서도 쉽게 알 수 있다.북한이 지난 79년에 건설한 5Mw급 시험발전로가 핵연료로 금속우라늄을 쓰는 반면 하나로는 우라늄·실리콘·알루미늄의 화합물을 쓴다.따라서 핵폭탄을 제조할 수 있는 플루토늄의 연간 생산량도 하나로가 6백g에 불과한 반면 북한의 시험발전로는 7㎏이나 된다.사용후 연료를 처리하는 방법도 하나로가 30년간 수조에 저장한 후 영구처분을 하는 반면 북한의 시험발전로는 수조저장직후 재처리를 하는 것으로 알려져 있다.따라서 고순도 플루토늄의 생산이 가능해진다.

다목적연구로 하나로는 지난해 12월7일 준공식을 가진 포항방사광가속기와 함께 우리나라를 아시아 과학의 중추적인 위치로 상승시키는데 큰 몫을 할 것으로 벌써부터 기대를 모으고 있다.<대전=고현석기자>