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우주 원자로동력시스템의 배치역사와 설계 고려사항

전문가 제언: ○ 1970년부터 1988년 사이에 구소련은 우주원자로를 탑재한 인공위성을 31회 지구 궤도로 발사하였다. 여기 사용된 원자로는 5.5 kW 미만의 출력을 가졌으며 단기간 (3시간~120일) 운전되었다. 미국은 1965년 4월에 SNAP-10A 원자로를 Atlas-Agena에 실어서 우주 궤도에 발사하였다. 본 문헌은 1970년부터 1988년 사이에 우주원자로를 지구 궤도에 배치하면서 얻은 경험과 교훈을 기술하였다.

○ 원자력은 태양열을 사용할 수 없거나 장기적으로 큰 출력이 필요할 때 적합하다. 여기에는 방사성 동위원소에서 방출하는 방사선을 이용하는 RTG(Radioisotope Thermoelectric Generator)와 핵분열 물질을 연소시키는 원자로가 있다. RTG는 출력이 낮으며, Cassini와 같은 우주선에 이용되었다. 원자로는 인공위성의 추진이나 발전에 적합하며, 구소련의 BUK, TOPAZ, 그리고 미국의 SNA-10A, SP-100와 같은 시스템이 개발되었다.

○ 우주 원자로는 특히 시스템의 안전과 신뢰도를 필요로 한다. 구소련의 Cosmos 954와 1402는 고장으로 저장 궤도로 진입하는 데 실패하였고, 지구로 재진입하는 과정에서 방사성 물질이 지구표면을 오염시키는 사고가 발생하였다. 국제연합(UN)은 우주 원자로의 안전과 방사성 물질의 처분에 관한 설계 원칙을 제정하였다.

○ 1957년 10월에 구소련의 Sputnik 인공위성 발사를 시작으로 우주 탐험의 시대가 시작되었다. 이로부터 12년 후에 미국이 Apollo를 달에 착륙시켰고, 또한 화성, 금성, 수성 등 외계에 인공위성을 보내는 데 성공하였다. 우주 개발은 과학, 군사, 자원 개발에 목적을 두고 있으며, 현재 미국, 러시아를 비롯하여 10여 개 국가에서 활발히 진행 중이다.

○ 우리나라는 아직 우주용 원자력에 대한 경험이 없으나, 상업용 경수로 설계기술을 자립하였고, 연구용, 담수용, 수소 생산, 핵연료 증식/변환을 위한 특수 원자로 기술을 보유하고 있다. 장차 필요에 따라 우주용 원자로 개발 추진을 위한 충분한 잠재력을 가지고 있다고 본다.

저자: M. S. El-Genk
자료유형: 학술정보