서울 핵 안보 정상회의(2012 Seoul Nuclear Security Summit)를 계기로 한국-미국-프랑스-벨기에 4국은 27일 고성능 연구로에 사용되는 우라늄 원료를 고농축 우라늄(HEU)에서 저농축 우라늄으로 전환하기로 하면서 한국원자력연구원이 독창적으로 세계 초치로 개발한 원심분무 기술이 관심을 모으고 있다.

한국원자력연구원은 세계 유일의 독창적인 원심분무 기술로 제조한 연구용 원자로용 ‘우라늄-몰리브덴 합금(U-Mo) 핵연료 분말 7kg을 지난 2009년 벨기에원자력연구센터(SCK.CEN)에 수출한 바 있다.

특히 주목을 받는 것은 원심분무 ‘우라늄-몰리브덴 합금 분말’을 사용하게 되면 농축도 20% 이하의 우라늄으로도 농축도 90% 이상의 우라늄과 같은 성능을 낼 수 있어 저농축 우라늄을 연구로용 연료로 상용화가 가능하다.

한국원자력연구원의 진잔 1997년에 세계 최초로 성공한 이 기술은 세계 핵연료 시장을 장악하고 있는 프랑스, 미국, 아르헨티나에 이어 벨기에에도 원심분무기술을 수출함으로써 원심분무 기술의 우수성이 이미 입증된 바 있다.

기존의 고농축우라늄 원료의 경우 핵분열 성능이 원자폭탄급으로 뛰어나기 때문에 제조할 경우나 운반을 할 때 위험성이 매우 높고 핵무기로 악용될 소지가 높지만, ‘우라늄-몰리브덴 합금 분무기술’에 의한 고성능 연구로의 연료를 저농축 우라늄으로 전환해 핵 안보를 증진하려는 노력이 있어 왔다.

연구로용 연료로 사용하려면 우라늄 밀도를 1cc당 8g이상으로 높여야 하는 등의 어려움이 있다.

이러한 상황 속에서 기존의 ‘우라늄-실리콘 합금(U-Si)분말’로는 구현이 어렵기 때문에 ‘우라늄-몰리브덴합금 분말 기술이 절실했다. 한국이 이 부분에서 세계 유일의 원천기술을 확보하고 있는 것은 이 같은 기술이 이번에 그 빛을 발휘하게 됐다.

우라늄-몰리브덴 원심분무 분말은 섭씨 1,700도의 고온에서 용융한 뒤 고속회전하는 원판위에 분사시킴으로써 미세한 구형 분말(둥근 모양의 분말)형태로 급속 응고시키는 기술로 제조하는 것으로 알려져 있다. 현재 전 세계에 240여기의 연구로의 약 90%는 우라늄-실리콘 핵연료를 사용하고 있다.

한국원자력연구원의 이 분무기술에 의한 우라늄-몰리브덴 합금 분말은 우라늄-실리콘 합금 분말보다 우라늄 밀도를 2배 이상 높여 고성능 대형 연구로에 적용할 수 있다.

따라서 이 한국 기술로 우라늄-몰리브덴 합금 분말을 만들면 우라늄 농축도를 낮춤과 동시에 밀도를 높인 연구로용 연료를 제조할 수 있다.

한편, 한국 등 4개국은 이번 핵 안보 정상회의에서 ‘고밀도 우라늄-몰리브덴 핵연료 제조 실증 사업’을 공동의 성과 사업으로 추진하기로 합의했으며, 4개국은 앞으로 이 사업을 성공적으로 완료한 후 세계 각국이 저농축 고밀도 우라늄-몰리브덴 핵연료로 전환할 예정이어서 한국의 원천 기술이 큰 도움을 줄 수 뿐 아니라 수출 효과도 클 것으로 기대된다.