원자력연구개발사업의 추진 배경, 체계, 주요 연구 분야 및 미래 핵심기술 확보를 위한 전략적 추진 현황 doc_id PCY_201510300530066781_20

미래창조과학부가 추진하고 있는 원자력연구개발사업은 1992년 6월 제230차 원자력위원회에서 ｢원자력연구개발 중･장기계획(1992년~2001년)｣을 심의･의결함으로써 본격적으로 추진하게 되었으며 정부출연금, 한국전력공사 출연금 및 방사성폐기물 관리기금 등을 연구개발재원으로 활용하여 착수되었다. 1995년도에는 원자력 연구개발을 보다 효율적으로 추진하기 위해서 원자력법(現 원자력진흥법)제9조의2에 원자력연구개발사업 추진 근거를 마련하였다. 1996년도부터 원자력연구개발 중장기계획사업(現원자력기술개발사업)을 특정연구개발사업에서 분리하여 독립된 원자력 연구개발프로그램으로 출발시켰다. 1996년 12월에는 원자력 사업추진체제 조정에 따라 방사성폐기물관리사업, 원자로계통 및 핵연료 설계사업(기술, 인력)을 한국원자력연구소(現 한국원자력연구원)에서 한국전력으로 이관하고 원자력연구개발사업의 재원을 안정적으로 확보하기 위하여 ｢원자력연구개발기금｣을 신설하였다. 원자력연구개발사업은 정부가 원자력법(現 원자력진흥법)에 근거하여 수립하는 ｢원자력진흥종합계획｣ 및 ｢원자력연구개발 5개년 계획｣과 미래창조과학부가 매년 ｢연구개발사업종합심의위원회｣의 심의를 거쳐 수립하는 연도별 시행계획에 따라 추진된다. 연도별 시행계획은 세부 사업별로 매년 실시하는 단위 사업별 또는 과제별 사전기획 결과, 국내외 원자력 동향, 당해년도 원자력정책방향 등을 종합하여 수립하게 된다. 미래창조과학부가 연도별 시행계획을 확정한 후 각 단위사업별로 사업계획을 공고하면, 전문기관이 과제계획서를 접수하고, 기술분야별 또는 단위사업별로 평가위원회의 평가를 거쳐 과제선정 및 연구비 배분(안)을 마련하여 미래창조과학부 추진위원회를 거쳐 최종 선정한다. 선정된 과제의 주관연구기관은 전문기관인 한국연구재단과 체결한 협약에 따라 연구비를 지원받는다. 원자력기술개발사업은 원자력연구개발 5개년 계획의 연구개발 목표를 달성하기 위해 미래형원자로시스템, 원자력안전, 핵연료주기, 원자력원천기술 등 4개 분야로 나누어 추진되고 있다. 특히 "미래 원자력시스템 개발 장기 추진계획"(2008년 12월)에 따라 2030년대 세계 원전시장을 주도할 미래 원자력시스템 핵심기술 확보와 원자력의 지속적 이용을 위한 세계 최고수준의 사전 예방적 안전관리 기술개발 강화, 원자력 기술 경쟁력 제고 및 국제 틈새시장 공략을 위한 우리만의 미래 유망･강점기술 개발을 중점 추진방향으로 하였다. 미래형원자로시스템 분야는 핵비확산성･경제성･안전성･지속가능성이 대폭 향상된 제4세대 원자력시스템(Gen-Ⅳ) 핵심기술 확보를 주요 목표로 하고 있다. 핵연료주기분야에서는 원자력의 지속가능한 발전을 위하여 핵 비확산성 및 국제경쟁력을 확보한 환경 친화적 핵연료 주기 핵심기반기슬울 개발하고 있다. 원자력안전연구 인프라를 토대로 최고 수준의 원자력안전기술 역량확보를 위하여 원자력 안전 분야를 추진하고 있다. 선진 원자력기술 개발에 핵심이 되는 핵심 원천기술과 원자력분야의 기술선점 효과가 큰 기반기술을 적기에 확보하고자 원자력 원천기술을 추진하는 상황이다. 원자력 선진국들은 안전성과 경제성의 획기적인 향상과 더불어 방사성 폐기물 발생량의 최소화 등을 목표로 다양한 미래형원자로를 개발하고 있다. 이에 우리나라도 우라늄 자원의 한계성을 극복하고 천분 폐기물 양을 감축하는 등 고유의 안정성 및 핵확산저항성을 갖는 핵심기술을 확보하기 위해 우리 고유의 원자로 시스템 개발을 적극 추진하고 있다. 또한 미래 수소경제시대를 대비한 원자력 이용 수소생산 시스템 개발 및 한국 고유모델의 고연속도 핵연료 기술 확립을 목적으로 미래형원자로시스템을 개발하고 있다. 미래 핵심기술 개발 및 안정적 원자력에너지 공급을 위한 미래형원자로 시스템 분야는 '제4세대 원자력시스템 핵심기술 확보'를 최종목표로 사용후 핵연료를 파이로공정을 거쳐 재활용할 수 있는 소듐냉각고속로(Sodiumcooled Fast Reactor : SFR) 설계기술 확보, 원자력을 이용하여 수소를 경제적으로 대량생산할 수 있는 초고온가스로(Very High Temperature gascooled Reactor : VHTR) 핵심기술 개발 등이 추진되고 있다. 미래 원자력시스템 개발 장기 추진계획의 성공적인 이행을 위하여 국제적 협력 네트워크를 통한 전략적인 기술확보 체계를 구축하였다. 제4세대 소듐냉각고속로개발 사업에서는 미국의 에너지 벤처기업 테라파워(TerraPower) 社의 빌 게이츠 회장과 만남을 갖고 현재 한국원자력연구원이 개발 중인 SFR 원형로(PGSFR)와 테라파워가 개발 중인 진행파 원자로 원형로(TWR-P)의 공동 개발을 통해 개발 기간과 비용을 줄이는 방안을 모색하기로 합의하였다(2013년 4월). 또한, 파이로 프로세스의 기술성, 경제성, 핵비확산성 검증을 위하여 추진하고 있는 한･미 핵주기 공동연구 2단계(2013년~2017년) 계약이 체결됨에 따라 kg 규모의 파이로 일관공정 시험(IRT) 및 파이로 공정 전반에 걸친 핵심연구(CGRD) 수행이 착수되었다. 원자력안전 분야에서는 세계 최고성능의 안전연구 시설을 활용하여 국제공동연구를 주도함으로서 국제 수준의 원자력 안전현안 대응기술을 개발하고 있다. 2007년 우리나라 최초로 국제 공동연구 주관 수행기관으로 선정된 OECD/NEA SERENA20) 프로젝트는 우리나라가 자체 기술로 개발한 원자로 증기폭발 모의 실험장치 TROI를 이용하여 원전 중대사고 관련 핵심 쟁점 중 하나인 증기폭발 현상을 실제 핵연료 물질을 사용한 실험을 통해 규명하는데 성공함으로서, 원전 안전 해석 소프트웨어의 신뢰성을 검증하는데 주도적인 역할을 수행하였다. 또한, 2013년 6월 핀란드에서 개최된 OECD/NEA 전문가 회의에서 우리나라가 제안한 ATLAS 이용 국제공동프로젝트(OECD-ATLAS)에 미국, 프랑스, 독일 등 13개국이 참여하기로 결정됨에 따라 2017년까지 설계기준초과사고, 피동안전계통 등 원전 안전 쟁점사항을 실험으로 검증할 예정이다. SMART 안전성 향상을 위한 안전해석 연구과제에서는 피동안전계통 고유해석모델 개선 및 검증을 수행하기 위하여 고유해석모델 개선, 개별효과 및 종합 실험을 통한 검증 계산을 수행하였다. 비균일, 비평형 이상유동 모델을 개발하기 위하여 액체 질량 및 증기에너지 보존방정식을 보완하였으며 비평형 이상유동 열수력 모델 및 혼합체 수위 해석모델을 평가하였다. 비평형 논리개선, 실험 검증계산 및 대표사고 해석시 야기되는 제반 문제 해결, 모델 및 코드 개선을 통하여 코드의 예측 능력을 향상시켰으며, 기존의 개별효과 실험인 KIT 실험, Marviken 임계유량 실험 및 PACTEL 실험 결과를 이용하여 검증 계산을 수행하였다. 비평형 이상유동 열수력 모델을 검증하기 위하여 기존의 종합효과 실험 결과를 이용하여 검증 계산을 수행하였다. 피동안전계통 CMT/SIT 기기모델을 개발하기 위하여 하나의 부피를 가진 원자로 용기를 모의하여 소형냉각재상실사고시 CMT/SIT의 냉각재가 원자로용기 내로 안전주입수를 주입되는 것을 확인하였다. 피동안전계통 고유해석모델방법론 정립을 위하여 고유해석방법론을 개정하였다.