국내 연구진이 원전 사고를 예방할 수 있는 새로운 안전장치를 제안해 국제 학회에서 최고상을 받았다.
방인철 UNIST 기계 및 원자력공학부 교수와 3명 연구원(김경모, 김인국, 정연신)으로 구성된 연구팀은 최근 미국 시카고에서 열린 ‘제16회 원자로 열수력 학술대회(NURETH-16)’에서 ‘하이브리드 제어봉’ 설계 및 제안으로 ‘최고 논문상’과 ‘최고 학생 논문상’을 동시 수상했다. 이 대회는 미국 원자력학회(ANS)가 격년으로 개최하는 열수력 분야 최고 권위의 학술대회다.
원전에 문제가 생겼을 때 가동을 멈추는 장치가 ‘제어봉’이다. 지난 2011년 후쿠시마 원전 사고 때 안전시스템이 작동해 가동은 멈췄지만, 남아 있던 열을 제대로 식히지 못해 노심이 녹고, 방사성 물질이 외부로 퍼졌다. 사고 이후 정전 상황에서도 원전을 냉각하는 방법 연구가 꾸준히 진행됐다.
방 교수팀은 기존 발전용 원자로 들어가는 제어봉과 기존 전자기기 냉각 장치로 많이 쓰이는 ‘히트파이프’를 접목, 원전 가동을 멈추는 동시에 냉각까지 가능한 ‘하이브리드 제어봉’을 설계, 제안했다.]
히트파이프를 가운데 구멍이 뚫린 원통형으로 설계하고 이 구멍에 중성자 흡수물질을 집어넣으면 내부 중성자를 흡수해 핵분열이 멈추고 바깥쪽 히트 파이프는 원자로를 냉각하는 원리다.
이 하이브리드 제어봉은 원자력 원천기술로 가치도 크다. 현재 전기를 생산하는 데 쓰이는 경수형 원자로뿐만 아니라 차세대 중소형 원자로, 액체 금속로, 용융염원자로, 사용 후 핵연료 저장 공간 등에 응용하기 때문이다.
방 교수는 “원전 사고 시 중력에 의해 자동 낙하하는 제어봉과 결합한 개념 설계로 원자로 내부 반응도를 제어해 안전 정지뿐만 아니라 정지 후 핵분열 붕괴열도 직접 제어할 수 있다”고 말했다.
이번 연구는 미래과학창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 원천기술 과제로 수행됐다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
