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핵연료 피복관, 국산화 기술 있다?

  • 2014.09.18.
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옷은 패션일까요 기능일까요?

옷은 패션이기도 하지만 우리 몸을 보호해주는 도구이기도 합니다.

만일 옷이 불편하거나 제 기능을 못하면 활동에 제한이 생겨 다치는 일이 일어날 수도 있기 때문입니다.

옷뿐만이 아니라 우리가 매일 같이 착용하는 신발, 안경, 가방도 마찬가지입니다.

원자력발전소의 원료가 되는 핵연료 역시 이런 옷을 입습니다.

바로 오늘 소개해 드릴 ‘핵연료 피복관’이 바로 핵연료의 옷입니다.

 

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핵연료 피복관이란 우라늄 소결체를 감싸는 껍질입니다.

이것은 핵분열 시 발생되는 방사성 물질이 밖으로 나오지 않도록 하고, 핵분열 연쇄반응으로 발생하는 열을 오염 없이 냉각수에 전달하는 기능을 합니다.

따라서 핵연료 피복관은 높은 온도와 압력에 견딜 수 있어야 하고, 동시에 우라늄이 잘 탈 수 있도록 좋은 연소성능을 갖춰야 합니다.

 

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이처럼 피복관은 핵연료의 핵심 소재가 됩니다.

우리나라는 고리1호기 가동 이래 30년이 넘는 긴 세월 동안 피복관을 수입해 사용해왔습니다.

그러다 1997년 한국원자력연구원이 700종에 달하는 합금 기초연구를 시작, 이를 토대로 피복관으로 사용될 합금을 선별, 평가해 지난 2000년 고성능 지르코늄 합금을 개발해냈습니다.

 

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지르코늄 합금으로 순수 국내기술로 만든 ‘하나 피복관’은 기존 상용 피복관이나 외국 거대 핵연료 회사들의 신소재 제품보다 성능이 우수했고, 한국원자력연구원은 이를 검증하고, 특허받기 위해 오랜 테스트 기간을 거쳤습니다.

2004년부터 3년 동안은 노르웨이 할덴 연구용 원자로에서 연소시험을 거쳤고, 다시 2007년부터 5년 동안은 국내 원전에서의 연소시험을 통해 그 성능을 확인받았습니다.

그 결과 국내 연구진이 개발한 하나 피복관이 기존 피복관 대비 부식 및 저항성이 40% 뛰어나다는 사실과, 외국 회사들이 개발한 신합금 제품보다 2배 이상 뛰어난 성능을 가졌음이 입증됐습니다.

 

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그러나 하나 피복관이 특허를 받기까지는 오랜 법적분쟁이 있었습니다.

세계 최대 원자력 기업 중 하나인 프랑스 아레바가 비영리로 운영되던 우리나라 국책연구소를 상대로 특허 무효소송을 걸었기 때문입니다.

이 전례 없는 국제 특허분쟁은 7년 넘게 끌었고, 끝까지 포기하지 않은 우리나라는 2013년 ‘한국의 특허가 유효하다’는 최종 판결을 받아냈습니다.

 

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덕분에 하나 피복관은 요르단 연구용 원자로와 UAE 원전 수주 등 세계 원자력 시장에서 두각을 나타내고 있습니다.

우리나라도 오는 2016년부터 국내 원전 23기에 대해 하나 피복관을 적용할 예정입니다.

피복관 하나가 가져다주는 경제적 효과는 연간 500억 원에 이른다고 합니다.

 

무려 16년간의 노력 끝에 얻어낸 결실 ‘하나 피복관’, 오랜 연구와 검증, 힘겨운 싸움이 있었던 만큼 우리나라의 원자력 기술을 빛낼 효자 역할을 해줄 것으로 믿어 의심치 않습니다.

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