연세대 연구진, 사용후 핵연료 재활용 기술 원리 규명

송고 2016.04.03 18:31 | 수정 2016.04.03 18:34
강승혁 기자 (kang0623@ebn.co.kr)

'제일원리전산모사' 이용…핵심 물성 DB 구축

(왼쪽부터) 연세대학교 강준희 박사과정 연구원, 강우종 학부 연구원, 권초아 학사 후 연구원, 한병찬 교수.ⓒ한국연구재단

국내 연구진이 핵연료를 재활용할 수 있는 기술의 원리를 규명했다.

한국연구재단은 미래창조과학부 원자력연구기반확충사업의 지원을 받은 한병찬 연세대학교 교수팀이 파이로 프로세싱 공정에 필요한 열역학, 동역학적 물성치 DB(데이터베이스)를 확보하고 전해환원 공정의 메커니즘을 규명했다고 3일 밝혔다.

파이로 프로세싱은 핵폐기물을 500℃이상 고온에서 용융염 매질과 전기 화학적 방법으로 재활용하는 기술이다.

사용후 핵연료(고준위 핵폐기물) 저장 공간은 오는 2024년 완전포화 상태가 된다. 핵폐기물을 재활용하기 위한 공정으로 파이로 프로세싱이 주목받았으나, 방사성 물질의 열역학 및 동역학적 물성 데이터 부재와 기존 실험 데이터의 신뢰성 부족 문제 해결 등이 선결과제로 남아있었다.

이에 한병찬 교수팀은 양자역학을 통해 선험적인 변수 없이 자연현상을 컴퓨터로 예측하는 방법인 '제일원리전산모사'를 이용, 고성능 파이로 프로세싱 시스템 설계 등에 핵심적인 물성 DB를 구축할 수 있는 방법론을 검증하고 데이터베이스를 구축했다.

연구진은 용융염 속 염화이온이 열역학적 동역학적 물성치에 많은 영향을 미치는 것을 계산을 통해 알아냈다. 후속 연구에서는 파이로 프로세싱의 전해환원 공정에서 특이한 현상인 고체 몰리브덴(Mo) 환원극에서 우라늄 결정(crystallite)의 형성을 실험적으로 관측했다.

제일원리전산을 사용해 파이로 프로세싱 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 소재 후보군을 검출할 수 있음을 검증한 실험으로, 향후 고준위 방사성 물질 실험에 소요되는 금전적, 시간적 비용을 획기적으로 감소시킬 수 있을 것으로 연구진은 기대했다.

이번 연구결과는 전기화학 분야 학술지 '일렉트로키미카 액타(Electrochimica Acta)'와 원자력 분야 저널 '인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치(International Journal of Energy Research)'에 각각 지난달 9일, 30일 게재됐다.

한병찬 교수는 "이번 연구의 의의는 사용 후 핵연료 재활용을 위한 파이로 프로세싱 시스템 설계에 필요한 핵심물성 데이터베이스를 구축하고 이를 통한 공정의 안정성과 효율성을 획기적으로 높일 수 있는 토대를 만들었다는 것"이라고 말했다.

USD$	1,328.4	▼5.9
EUR€	1,478.7	▼14
JPY¥	918.0	▼14.5
CNH¥	189.5	▲0.2

연세대 연구진, 사용후 핵연료 재활용 기술 원리 규명

관련기사

전체 댓글 0

매매기준율