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중국, 안전·무탄소 미래원자로 'MSR' 개발 앞서간다

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중국, 안전·무탄소 미래원자로 'MSR' 개발 앞서간다

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원소주기율표의 토륨.
깨끗하고 탄소 없는 에너지 개발에 박차를 가하고 있는 세상에 원전의 필요성은 계속 높아가고 있다. 안전하고 방사능 누출 위험이 적은 기술이 필요하다. 이런 부분을 충족할 원전으로 용융 염기 원자로(MSR)가 적합하며 중국이 MSR 기술에서 글로벌 선도국가라는 평가를 받고 있다.

용융염 원자로(MSR: Molten Salt Reactor)는 냉각재로 불소 혹은 염소 화합물의 용융염을 사용하며 핵연료 물질을 이들 용융염에 용해시켜 용융염을 핵연료와 냉각재로 동시에 활용하는 원자로를 일컫는다. 아직 원자로시스템 수준으로 건설된 적은 없다.

용융염 원자로는 2001년 4세대 원자력시스템 국제포럼(GIF)에서 선정한 6개 미래원자로 기술 중의 하나로 현재 1000MWe급(MOSART, 러시아) 및 1400MWe급(MSFR, EU)을 참조노형으로 하여 원자로 기술을 개발 중에 있다.

많은 스타트업 기업이 연구개발에 참여하고 있으며 경수로보다 큰 장점을 가지고 있어 현재 미국을 비롯해 많은 국가에서 개발에 박차를 가하고 있다.

프랑스, 인도, 일본, 노르웨이, 미국이 모두 토륨 원자로를 가동하고 있는 것으로 알려졌지만, 이들 국가 중 어느 나라도 아직 상업 원자로에 대한 계획을 제시하지 못하고 있다. 소수의 민간 부문 개발자들이 10년 이내에 용융 염기 원자로 배포를 위해 노력하고 있다. 가장 가까운 것은 2026년까지 테네시 주 오크리지에서 50MW 데모 원자로를 가동할 계획인 캘리포니아 주 알라메다(Alameda)에 기반을 둔 카이로스 파워(Kairos Power)가 있다.

그러나 세계 원자력 협회에 따르면 중국은 글로벌 용융 염기 원자로 연구를 이끌고 있으며, 중국이 앞서고 있다는 것은 놀라운 일이 아니라는 입장이다.

중국은 원자력 공학 분야에서 나라의 인재 풀을 총동원할 수 있는 체제다. 시간이 좀 걸리더라도 성공할 가능성을 가장 많이 가진 국가가 중국이다.

최근 사우스 차이나 모닝 포스트는 중국 정부 연구원들이 토륨을 연료로 사용하는 상업용 용융 염원자로(MSR)에 대한 설계를 발표했다고 보도했다. 이 신문은 프로토타입 원자로가 9월부터 시험에 들어갈 것이라고 밝혔다. 간쑤성에 건설 중인 최초의 상업용 원자로의 건설은 2030년까지 완료될 예정이라고 한다.

세계 원자력 협회에 따르면, 중국 정부는 몇 가지 큰 MSR을 구축할 계획인데 특히 낮은 인구 밀도와 건조한 기후를 가지고 있는 북서부 지역 에너지 원천으로 토륨 용융 염기 원자로를 주시하고 있다고 한다.

기존 우라늄 원자로에서 사용하는 물 대신, 용융 염기 원자로는 용융 불소 염을 사용하여 코어를 냉각시키기 때문에 건조한 지역에 매력적이다. 우라늄 또는 토륨 연료는 냉각수 염에 혼합될 수 있다. 풍부하고 저렴하다는 장점이 있다.

중국의 실험원자로는 세계 최초로 볼 수는 없다. 오크리지 국립연구소(ORNL)의 연구원은 맨해튼 프로젝트의 일환으로 핵 항공기 추진을 위해 1950년대에 토륨 기반의 용융 염기 원자로를 개척했다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com