[친환경 수소경제시대가 온다] "초고온 가스로 수소 생산 4세대 원자로중 가장 안전"

[친환경 수소경제시대가 온다] "초고온 가스로 수소 생산 4세대 원자로중 가장 안전" 김용완 한국원자력연구원 수소생산원자로 기술개발부장 대덕=구본혁기자 nbgkoo@sed.co.kr - 원자력 수소 생산 공정을 구체적으로 설명해 달라. ▦ 원자력 수소 생산은 4세대 원전인 초고온가스로(VHTR)에서 발생되는 900도 이상의 열을 이용한 열화학적 공정이다. 크게 황산(H2SO4)과 요오드(HI)가 결합과 분리를 반복하는 분젠반응에 물과 고온을 공급하는 방식과 물 전기분해 공정에 열에너지를 가해 수소 생산효율을 획기적으로 높이는 고온 물 전기분해 공정으로 구분된다. - 연구개발은 어떻게 이뤄지고 있나. ▦ 현재 미국∙유럽∙일본∙중국 등 9개국이 VHTR를 개발 중이다. 일본은 지난해 실험로인 HTTR를 건설하고 950도에서 50일간 장기운전에 성공했다. 미국의 경우 총 2조원을 투자, 수소 및 전기 생산 실증로 NGNP를 오는 2021년까지 건설한다는 계획이다. 우리나라는 올해까지 핵심∙원천 기술을 확보하고 2017년 시스템 핵심기술 성능 검증, 2022년 실증로 건설∙운용을 목표로 하고 있다. - 실증로의 규모와 수소생산량은? ▦ VHTR는 안전을 위해 직경 0.5㎜의 우라늄 연료를 세 번 코팅한 직경 1㎜의 피복입자연료를 사용한다. 그렇기 때문에 단위부피에서 생산되는 열량이 낮아 원자로 용기가 커져야 하므로 대형화가 힘들다. 현 원자로 용기 제조기술을 볼 때 VHTR 1기는 열출력 600㎿t 정도며 연간 6만톤의 수소 생산이 가능하다. 국내에서 건설할 실증로는 연간 2만톤의 수소를 생산할 수 있는 200㎿t급 규모다. - 국내 기술력은 어느 정도 수준인가. ▦ 중점적으로 연구 중인 몇몇 핵심기술은 선진국과도 경쟁할 수 있는 수준이다. 고온가스로 건설경험이 없어 전체적 기술은 뒤처져 있는 게 사실이다. 하지만 연구개발 초기단계인 만큼 집중적 투자가 이뤄지면 단시간 내에 따라잡을 수 있을 것으로 본다. - VHTR의 안전성은 어떤가. ▦ 최근 일본 원전 사고로 인해 원전의 안전성 우려가 새삼 커지고 있다. 하지만 VHTR는 4세대 원자로 중에서도 안전성과 경제성이 가장 우수하다. 냉각제로 헬륨을, 감속재로 흑연을 사용하고 있어 사고 발생시 핵연료용융 가능성이 없고 방사능 유출 확률도 매우 낮다. 원자로에 물과 지르코늄 합금이 없어 수소폭발 우려도 없다. 특히 전원이 상실된 채 아무리 오랜 시간이 흘러도, 헬륨 냉각제가 누출돼 사라져도 공기순환에 따른 원자로 표면의 복사냉각으로 전체 출력의 0.1~0.2%인 잔열이 지속 제거된다. [친환경 수소경제시대가 온다] 기획연재 전체보기