국내 연구진이 폐원자로 속 비밀을 풀어내 학계의 주목을 받고 있다.

한국원자력연구원은 방사화학연구실 임상호·이정묵 박사팀이 우라늄과 지르코늄의 합성 산화물을 이용한 폐원자로 속 금속 용융물의 특정 구조 규명에 성공했다고 30일 밝혔다.

최근 폐로 상태인 후쿠시마 사고 원전의 후속 조치와 맞물려, 가동 후 원전을 안전하게 해체하는 작업이 원자력 산업 시장에서 새로운 화두로 떠오르고 있다. 이번 연구 성과는 이 같은 폐원자로의 유해성에 대해 정확한 정보를 제공해 줄 것으로 평가받고 있다.

원전 가동으로 발생하는 고온의 열에 의해 원자로를 구성하는 핵연료와 피복관, 금속 구조재 간에는 용융현상이 발생한다. 이 같은 용융현상에 따라 수명을 다한 원자로 내벽에는 다수의 금속 용융물이 남는다. 따라서 원자로를 해체하기에 앞서 이들 금속 용융물의 특성을 정확히 파악하는 것이 곧 안전한 해체 공정에서 출발점이라고 할 수 있다.

연구진은 원자로 내 금속 용융물과 동일한 물성을 지닌 우라늄-지르코늄 산화물을 대상으로 라만분광법을 적용해 산화물의 특정 구조를 처음으로 확인했다. 이 같은 발견은 특정 구조가 지르코늄 원자 1개 당 8개의 산소 원자가 콤플렉스 형태로 결합된 것임을 규명한 연세대 측 후속 연구 성과로도 이어졌다.

한편 용융물에 대한 새로운 분석 방법론 성과가 중대한 사고가 발생한 원전의 원자로 속 환경에 대한 귀중한 정보를 제공하는 단초가 될 전망이다.

임상호 박사는 “아직까지 중대사고 원자로에서 생성되는 용융물에 대한 기초 정보가 부족하다”며 “이번 연구로 세계에서 후속 조치를 논의하고 있는 후쿠시마 원전을 비롯한 중대사고 원자로 용융물 케이스에 대한 정보를 획득할 수 있는 전기를 마련하게 됐다”고 말했다.

이번 연구는 연세대 멀티스케일 전산연구실 한병찬 교수팀과 공동으로 진행해 국내 방사화학 분야의 권위를 자랑하는 연구 기관과 대학 간 협력으로도 관심을 받았다. 이 연구는 원자력 분야 최고 학술지인 ‘인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치’ 6월 25일자 43권 8호에 표지논문으로 게재됐다.

박응서 테크엠 기자  gopoong@techm.kr