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기존 원자로의 한계를 넘어서는 기술! 4세대 원자로를 알아보자

  • 2016.08.24.
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더 안전해진 4세대 원자로

지구온난화와 그에 따른 온실가스 감축 노력으로 탄소 발생량이 적은 에너지원에 대해 전 세계 국가들의 노력이 상당합니다. 단기간에 이산화탄소 배출량을 줄이는 것이 현실적으로 어렵다 보니 탄소배출권(CER: Certified Emission Reduction) 제도가 등장하여 정해긴 기간 내에 이산화탄소 배출량을 줄이지 못한 기업이 배출량의 여유가 있는 기업으로부터 돈을 주고 권리를 구매하기도 하죠.

온실가스 감축 안으로 각광을 받고 있는 에너지로는 태양광, 풍력, 조력, 수력, 폐기물활용, 수소, 원자력, 지열 등이 있고, 그중 경제성이나 실현성 측면에서 안으로 제시할 수 있는 에너지는 원자력에너지가 유일하다고 말할 수 있습니다.

원자력에너지는 경제적인 효율과 환경 부담이 적은 장점에도 불구하고, 1986년 체르노빌 원자력 발전소의 폭발에 의한 방사능 누출 사고와 도호쿠 대지진과 쓰나미로 인한 후쿠시마 원전 사고로 많은 분들이 두려움을 가지고 있습니다.

근본적으로 원자력 발전은 핵분열을 이용하여 에너지를 얻기 때문에 이로 인해 발생하는 위험성과 방사성 폐기물 처리라는 문제점은 항상 내제되어 있는 문제들이죠.

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프랑스 론 강 유역 원자력 발전소

전 세계는 원자력발전 시 기존 한계를 극복한 안정성을 확보하고, 높은 경제성, 방사성 폐기물 감소, 핵 확산 저항성을 획기적으로 향상시키기 위해 2001년 4세대 원자로 국제포럼(GIF)을 공식 출범하였습니다.

대한민국을 비롯한 미국, 영국, 스위스, 남아프리카공화국, 일본, 프랑스, 캐나다, 브라질, 아르헨티나, 유럽연합, 중국, 러시아, 러시아 등이 참여를 하였고, 2030년 실용화를 목표로 하고 있습니다.

GIF는 미래형 원자로 모델로 소듐냉각고속로(SFR), 초고온가스로(VHTR), 용융염로(MSR), 가스냉각고속로(GFR), 납냉각고속로(LFR), 초임계수냉각로(SCWR)를 제시했습니다.

우리나라는 ‘소듐냉각고속로’와 ‘초고온가스로’ 모델을 미래형 원자로로 선정해 연구 중입니다. ‘소듐냉각고속로(SFR, Sodium-cooled Fast Reactor)’은 금속상태의 소듐을 냉각재 원료로 사용합니다. 경수로에서 사용한 뒤 배출되는 핵연료를 재활용함으로써 우라늄 활용도를 100배 이상 높여 방사성 폐기물 발생량을 20분의 1로 줄이고, 방사성 폐기물 관리기간은 1000분의 1로 단축시키며, 고준위폐기물처분장 크기를 100분의 1로 줄일 수 있습니다.

‘초고온가스로’는 수소를 대량 생산할 수 있는 차세대 원자로로써 헬륨을 냉각재로, 흑연을 감속재로 사용하며 고온의 열에너지를 이용해 이산화탄소 배출 없이 대량의 수소와 고효율의 전기를 생산할 수 있습니다. 국내에서는 2015년 11월 피동안전(Passive Safety) 모의 시험을 성공하기도 했습니다.

소듐냉각고속로와 초고온가스로 모두 일본 후쿠시마 대지진과 같은 자연재해로 인한 정전에도 안전하게 사용할 수 있다는 특징에 주목할 만합니다.

글 : 신명섭 필진

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