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원자력을 이용한 수소제조기술의 개발

전문가 제언: ○ 온실효과가스 배출에 의한 지구온난화와 화석연료의 고갈 등의 최근의 과제를 고려하면 수소사회의 구축이 필요하지만, 수소는 전기와 동일하게 여러 형태의 에너지를 이용하여 제조해야 하며, 장래의 수소 수요에 대비하여 환경에 부하를 주지 않는 대량의 에너지 및 원료를 확보하는 것이 중요한 과제가 되고 있다.

○ 물을 원료로 하고 원자력을 사용하여 수소를 제조하는 기술은 수소 제조과정에서 CO2가 생성되지 않고 에너지 안보의 확보, 수소의 대량 안정공급 등의 큰 이점이 있다. 원자로 종류에는 실용화되어 있는 경수로 이외에 고속로, 고온가스로가 실용화를 목표로 개발이 추진되고 있으며, 각각의 원자로 출구 냉각재 온도에 대응하는 수소 제조법이 연구 개발되고 있다. 냉각재의 온도는 경수로는 300℃, 고속로는 550℃, 고온가스로는 950℃ 정도이다.

○ 본고는 특히 고온가스로에 초점을 두어 원자력을 이용하는 수소제조기술을 해설한 것이다. 고온가스로는 노심의 주된 구성 재료에 흑연을 중심으로 하는 세라믹재료를 사용하고 냉각재로서 헬륨가스를 사용하여 1000℃ 정도의 열을 원자로에서 빼낼 수 있다. 따라서 경수로나 고속로에 비하여 고온가스로는 고효율 발전, 수소제조 이외에도 산업에 열 공급 등 여러 분야에 이용할 수 있는 장점이 있다.

ReSEAT 프로그램(http://www.reseat.re.kr)
○ 고온가스로는 현재 일본의 고온공학시험연구로(열 출력 30MW)와 중국의 HTR-10(열 출력 10MW, 원자로 출구 냉각재 온도 700℃)의 2기가 시험 연구로로 가동하고 있으며, 상용로는 세계 여러 나라에서 검토되고 있으며 중국에서는 증기터빈을 사용한 발전로가 건설에 착수하였으며, 미국은 2013년경에 수소/전기 병산의 차세대 원자력 플랜트의 건설 시작을 목표로 하고 있다.

○ 최근 일본의 쓰나미에 의한 원전사고로 인해 원자력 발전의 안정성에 문제가 제기되고 있으나, 현재로서는 화석연료를 대체할 수 있는 유망한 경제적인 에너지원으로 원자력은 계속 유지될 것으로 생각된다. 수소를 병산하는 원자력 발전에 계속 관심을 가질 필요가 있다.

저자: Yoshiyuki Inagaki
자료유형: 학술정보