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[인터뷰] 이상철 CERN 박사 "토륨 원자로 상용화 조만간 가능"
  • 김형근 논설위원 과학칼럼니스트
  • 승인 2017.11.06 09:41
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이상철 박사

[아시아타임즈=김형근 기자] “토륨 원자로 상용화 조만간 이루어질 것이라 생각합니다”

신재생에너지라는 이름으로 풍력, 태양광, 조류(藻類) 등을 비롯해 바이오에탄올, 그리고 바이오디젤 등의 천연 연료 연구와 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 원자력 발전, 정확히 말하자면 우라늄 핵 발전처럼 한번에 대량의 에너지를 공급할 수 있는 시스템은 아직까지는 없다. 그동안 과학자들은 소위 ‘꿈의 에너지’로 불리는 토륨 원자로 연구개발에 전념한 끝에 이제 그 상업화가 가시적인 시야에 다가왔다.

아시아타임즈는 한국 출신의 토륨 원자로 전문가인 유럽 핵물리연구소(CERN)의 이상철 박사와의 단독 인터뷰를 통해 토륨 원자로 기술의 현재, 그리고 미래를 짚어봤다. 본지는 이 인터뷰가 국내에서는 연구가 전무한 토륨 원자로에 대한 새로운 토론의 장이 시작될 수 있는 기회가 되길 바란다. 문재인 정부의 에너지 정책과 마찬가지로 탈원전은 세계적인 추세일 뿐만 아니라 결국 우리가 가야할 길이기 때문이다(편집자 註)

△현재 토륨 원자로 기술이 어디까지 와 있는지 말해달라

토륨 원자로 기술은 현재 연료화 하는 연구 작업 및 토륨을 사용하기 위한 원자로 연료 체제 구축 등 많은 분야에서 활발하게 연구가 이루어 지고있다. 또한 토륨 연료와 연동이 가능한 입자가속기와 원자로를 결합한 ADSR(Accelerator Driven Subcritical Reactor)가 현재 벨기에서 MYRRHA 란 이름으로 개발 중에 있으며 중국 및 인도에서도 정부 기관의 주도 하에 ADSR 기반 원자로를 개발 중에 있다.

△(필자의 칼럼 기사에서 언급한 것처럼) 인도가 올해 말까지 시험용 토륨 원자로를 완성해 세계 최초로 가동에 들어간다고 했는데 전망이 어떻다고 생각하는가? 앞으로 상업화가 급진전 할 것 같은가?

사실은 이미 1989년도까지 토륨을 사용한 원자로가 가동하고 있었다. 330MW의 중소형급 원자로가 미국 포트세인트 브레인(Fort St. Vrain)이라는 곳에서 전력을 생산을 했었다. 토륨을 기반으로 한 원자로가 가동되었다는 사실로 비추어 볼 때 토륨에 대한 에너지 상용화는 이미 증명되었다고 해도 과언이 아니다. 단지 이제 핵폐기물을 변환할 수 있는 기술(transmutation)을 토륨과 함께 개발한다면 더 큰 상용화를 할 수 있을 것이라 생각된다. (참고로 원전 해체 외국 첫 사례인 포트세인트 브레인 원전은 1989년 운전 정지돼 1996년 해체를 완료하고 부지를 천연가스 화력발전소로 활용하고 있다. 현재 전세계적으로 미국의 15기, 독일의 3기, 일본의 1기 등 19기가 해체 완료돼 박물관, 주차장 등으로 활용되고 있다)

△토륨이 우라늄에 비해서 핵분열에서 그 효과가 떨어진다는 지적이 있는데 어떻게 생각하는가?

토륨이라는 물질 자체만 봤을 경우엔 그렇게 말할 수도 있다. 토륨은 일명 ‘퍼타일(fertile)’ 원료로도 불리는데 핵분열을 할 수 있는 물질로 변환이 가능한 원료다. 그래서 중성자 흡수를 통한 U-233 으로의 변환 과정을 통해 핵분열을 할 수 있다. 토륨-232과 우라늄-233 연료 과정은 기존의 우라늄-238 과 플루토늄-239를 쓰는 연료 방식보다 핵 폐기물 양이 적게 나온다. 그리고 무엇보다 핵무기로 쓰일 수 있는 플루토늄-239가 나오지 않는다. 또한 중성자 반응 에너지 범위가 넓어서 토륨-232와 우라늄-233을 통한 연료 과정은 다양한 연료 방식으로 원자로에 쓸 수 있다는 장점이 있다.

△우라늄 발전에 비해서 토륨 원자력의 장점에 대해서 말해주면 좋겠다.

토륨 광석은 기존의 우라늄 광석보다 3배 이상 매장량이 많은 것으로 알려져 있다. 그래서 연료로 만들 경우 훨씬 싼 가격에 오랜 기간 원료를 생산할 수 있다. 또한 토륨 광석은 우라늄 광석처럼 값 비싸고 복잡한 정제 과정을 필요로 하지 않는다. 기존의 토륨 광석에서 추출할 수 있는 원소가 대부분 토륨-232인 반면에 우라늄 핵 원료로 쓰이는 우라늄-235는 우라늄 광석에서 0.7% 정도 밖에 되지 않는다. 그래서 우라늄 핵원료는 더 복잡한 연료 농축 과정을 필요로 한다. 더구나 연료 핵분열 시에 핵폐기물이 기존의 우라늄 핵발전보다 현저히 적게 나온다. 때문에 핵폐기물로 인한 주변 방사능 오염이 적다.

그리고 무엇보다도 연료 반응식에서 핵무기의 주 원료인 플루토늄이 우라늄 기반 핵분열 때보다 훨씬 적다는 점이다. 그래서 토륨 연료에 기존의 플루토늄과 같이 사용한다면 플루토늄을 제거할 수 있는 가능성도 있다. 왜냐면 토륨이 우라늄-233으로 변할 때 플루토륨이나 다른 핵분열 원소를 핵분열 반응 촉매제처럼 쓸 수 있기 때문이다. 따라서 기술의 다양성이나 에너지 연료 생산 및 공급 면에서 수월하기 때문에 토륨이 갖고 있는 장점은 크다고 할 수 있다.

△전세계적으로 토륨 원자로 연구가 활발한 것으로 안다. 그런데 우리나라는 왜 토륨 원자력 연구가 전무하다고 생각하는가? 우라늄 원전 과학자들의 반대 때문은 아니라고 생각하는가?

이 부분은 과학적인 면보다는 다른 부분에 있다고 생각한다. 무엇보다도 앞선 질문에서 말했듯이 토륨을 주원료로 사용했던 원자로가 미국에 있었다는 점을 비추어 봤을 때 다른 이유가 있을 것이라는 생각이 든다.

△간단히 소개를 해달라

영국 허더스필드 대학교 국제입자가속기응용연구소(IIAA: International Institute of Accelerator Application)에서 박사 학위를 마치고 현재 유럽 핵물리 연구소(CERN)의 방사능 보호 파트에서 연구 펠로우 과학자로 근무를 하고 있다. 저희 연구소는 세계에서 제일 큰 거대 입자 가속기(LHC: Large Hadron Collider)를 비롯해 많은 연구 시설이 있다. 이 시설들이 가동될 때 나오는 방사능의 양은 어마어마하다. 나는 각 시설에서 방사능이 얼마나 나오는지 시뮬레이션을 통한 예측 및 향후 보호시설 설계와 관련해서 일하고 있다.

△토륨 원자로 전문가로서 하고 싶은 말이 있다면

매 시간 마다 세상을 위해 사람을 위해 땀 흘려 연구하는 전세계에 수많은 핵물리학자들이 있다. 무엇보다도 토륨이라는 원료가 가지고 있는 장점이 너무나 많기 때문에 열악한 환경에서도 연구를 꾸준히 하는 많은 연구원들이 있다. 우리 세대에서는 이 토륨을 통해 정말 깨끗한 핵에너지를 공급받을 수 있는 날이 오길 바란다. 그래서 더 많은 사람들이 핵과 에너지 위험이 없이 살아갈 수 있는 날이 오길 기대한다.


김형근 논설위원 과학칼럼니스트  hgkim54@naver.com

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김형근 논설위원 과학칼럼니스트 hgkim54@naver.com

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