한국원자력연구원(원장 정연호)은 2013년 미래 원자력 시스템 연구개발의 핵심인 파이로프로세싱-소듐냉각고속로(SFR) 연계 기술의 완성을 위해 파이로 기술을 공학 규모의 일관공정으로 실험할 수 있는 PRIDE 시설을 본격 가동한다. 150 MWe SFR 원형로의 특정설계에 착수해 미래 원자력 시스템 구현을 위한 중요한 진전을 이룬다는 목표다.
 

또한 수명을 다한 원자력 시설의 안전한 해체를 위한 핵심 기반기술 개발에 본격 착수하고, 가동 원전의 안전성 향상을 위한 국제 공동연구를 주도할 방침이다. 지난 2009년 수주한 요르단 연구용 원자로(JRTR) 건설사업의 주요 기기 상세설계 완료 후 본 공사에 착수하고, 부산 기장에 건설할 신형 연구로 주요 기기 기본설계를 완료키로 했다. 네덜란드와 남아공이 재개할 예정인 대형 연구용 원자로 건설 국제 경쟁입찰에도 도전, 연구로 건설 및 추가 수출을 위한 노력을 국내외에서 펼칠 계획이다.
▲사용후핵연료의 평화적 재활용을 위한 파이로프로세싱(Pyroprocessing) 기술 개발=파이로프로세싱 전 공정을 공학 규모(연간 10톤 처리)의 일관공정으로 모의할 수 있는 세계 최초의 시설인 PRIDE(PyRoprocess Integrated inactive DEmonstration facility)를 본격 가동, 파이로 공정의 고효율화-고용량화 연구에 박차를 가할 계획이다.
▲한미 핵연료주기 공동연구= 2012년까지 미국 INL(아이다호국립연구소)에서 수행한 1단계 한미 핵연료주기 공동연구를 통해 100g 규모의 실제 사용후핵연료를 사용한 실험실 규모 파이로 일관공정 실증시험을 완료한 것을 기반으로, 2013년부터 2단계 한미 공동연구(’13~16년)에 착수해 공정당 1 kg 규모의 종합 파이로 실증시험 시설용 장치 설계 및 제작에 착수할 계획이다.
연구원 내에 구축된 PRIDE는 실제 사용후핵연료 대신 감손 우라늄으로 만든 모의 사용후핵연료를 사용하는 ‘inactive’ 시설이다. 산화물 전처리-전해환원-전해정련-전해제련-염폐기물 재생/고화 등 파이로프로세싱의 모든 단위공정을 연계한 일관공정(integrated system)을 공학 규모(연간 10톤 처리)로 시험할 수 있다. 330억원이 투입돼 2012년 구축됐다.
PRIDE를 이용한 연구로 파이로프로세싱의 고효율화-고용량화를 추구하는 한편, 한미 핵연료주기 공동연구의 일환으로 미국 INL에서 수행 중인 ‘active’ 연구를 통해 실제 사용후핵연료를 사용한 실험자료를 확보키로 했다. 오는 2020년까지 파이로의 기술성, 경제성, 핵확산저항성을 검증하고 향후 국내 사용후핵연료 재활용을 위한 상용 시설 구축의 기반을 마련한다는 전략이다.

▲ 파이로 기술과 연계한 소듐냉각고속로(SFR) 개발= 2012년 완료한 150 MWe급 소듐냉각고속로(SFR) 원형로 개념설계를 토대로 이를 보다 구체화하는 특정설계에 착수할 계획이다. 또한 SFR 핵심 계통의 성능 및 안전성을 실증적으로 검증할 수 있는 ‘소듐 열유체 종합효과 시험시설(STELLA-1)’의 종합 시운전을 완료하고, 이 시설을 이용해 SFR의 핵심 안전 개념인 피동잔열제거계통 등의 성능 검증 시험을 수행해 SFR 주요 기기의 설계기술능력을 확보할 예정이다.
 STELLA-1은 SFR의 핵심 안전계통인 피동형 잔열제거계통의 열교환기와 기계식 소듐펌프의 성능시험 등 개별효과시험을 수행하는 시설로 2012년 완공됐다.
STELLA-1을 이용한 성능 검증 시험을 토대로 2012년 완료한 SFR 원형로 개념설계에 이어 특정설계(‘13~’15년)-상세설계(‘21~’26년) 순으로 설계 개발을 진전시켜, 2020년 150 MWe급 SFR 원형로 특정설계 승인 획득-2028년 SFR 원형로 건설 완료를 달성할 계획이다.
미래 원자력 시스템 개발의 또 다른 축인 원자력 수소 생산을 위한 초고온가스로(VHTR) 기술 개발에서는 전기 없이 작동하는 완전 피동 개념을 실험적으로 입증하기 위한 자연냉각시험장치를 2011년 완성한 초고온가스로 모의 시설(HELP)에 추가 구축한다. 2012년 건조한 열화학수소생산계통을 이용해 72시간 연속 수소 생산을 달성함으로써 기술의 실용성을 입증할 예정이다.
▲원자력시설 오염 제거 및 해체기술 개발=수명을 다한 국내 원전 해체에 대비하고 해외 해체 시장 적기 진출을 위해 2012년 11월 확정된 ‘원자력 시설 해체 핵심 기반기술 개발 계획’을 토대로 해체기술 자립을 위해 요구되는 제염, 원격 절단, 해체 폐기물 처리, 환경 복원 등 4대 핵심 분야 요소 기술 개발에 본격 착수할 계획이다. 사용후핵연료 및 고준위 방사성 폐기물 장기관리를 위한 연구개발도 더욱 강화, 관련 기술의 신뢰도를 높임으로써 국가적 요구에 부응한다는 목표다.
2012년 11월 20일 제2차 원자력진흥위원회에서 심의·의결된 ‘원자력 시설 해체 핵심 기반기술 개발 계획’은 수명이 다한 원자력 시설을 안전하고 경제적으로 처리해서 자연 상태로 복원하기 위한 원자력 시설 해체 기술 수준을 현재 선진국의 70%에서 선진국 수준으로 끌어올리는 것을 목표로 설정했다. 이를 위해 2012년부터 10년간 1,500억원을 투입해 원자력 시설 해체에 요구되는 핵심 기반기술 30개 기술 중 미확보 상태인 21개 기술 개발을 완료할 계획이다.
2013년에는 새로운 오염제거제 개발, 원격 해체 시뮬레이터 설계, 해체 폐기물 처리 장치 개발, 환경복원 신소재 합성 등을 중점 추진키로 했다. 또 연구로 1호기(TRIGA Mark-Ⅱ)의 핵심설비 해체를 완성하고 부지를 개방하기 위한 조치를 취함과 동시에, 해체시 발생한 폐기물의 안전한 감용 처리를 통해 처분 비용을 크게 줄일 수 있는 실용화 규모 해체 폐기물 처리시설을 구축한다.
고준위 방사성 폐기물 처분 연구에서는 국내 유일의 지하처분 연구시설인 KURT의 수평 터널을 330m 확장하는 공사에 착수, 2014년 완공할 예정으로 이를 통해 고준위 폐기물 처분 기술 시험 공간을 확장하고 미국 SNL(샌디아국립연구소) 기술용역 등 국제 협력 연구를 강화할 수 있는 발판을 마련할 계획이다.
▲원자력 수출 산업화 부문=지난 2009년 요르단 연구용 원자로(JRTR) 건설사업 수주로 물꼬를 튼 이후 2013년 JRTR 원자로 및 주요 계통의 상세설계를 완료하고 건설허가를 획득해 원자로 건물 공사를 개시할 예정이다.  2012년 6월 수주한 말레이시아 소형 연구로(RTP) 성능개선사업의 경우 2013년 9월 국내 기술로 설계 제작한 디지털계측제어계통의 현장 설치를 완료한 뒤 시운전에 착수, 연내 원자로 정상운전 체계를 수립한 뒤 사업을 성공적으로 마무리짓는 것이 최종 목표다.
▲일부 미확보 연구 분야= 기술 완성과 방사성 동위원소 수급난 해소를 위해 2012년 4월 착수한 ‘신형 연구로’ 건설 사업은 원자로 및 주요 계통 기본설계와 부지 상세조사를 완료하고, 미확보 핵심 기술인 판형 핵연료 제조를 위한 기반시설 구축을 완료할 계획이다. 아울러 지난 2010년 중단된 네덜란드의 대형 연구로 PALLAS 건설 국제입찰과, 역시 2012년 초 중단된 남아공 연구로 건설 국제입찰이 2013년 중 재개될 가능성이 있어 기술적, 경제적으로 우수한 설계 개념을 제시함으로써 소형 연구로인 JRTR에 이은 대형 연구로 수주을 통한 제2의 연구용 원자로 수출에 재도전한다.
‘신형 연구로’는 연구용 원자로 수출 경쟁력 제고를 위해 판형 핵연료, 하부구동 제어장치 등 일부 미확보 최신 기술을 적용한 열출력 20 MW 규모의 연구용 원자로로, 공모를 통해 2010년 9월 부산 기장군 일대가 부지로 선정됐으며 총 사업비 2,500억원이 투입돼 2017년 완공을 목표로 하고 있다. 다목적으로 활용되는 기존의 하나로와 달리 방사성 동위원소 생산 및 중성자 조사 전용로로 건설돼 의료용 동위원소 국내 공급 안정화 및 수출과 중성자 도핑 용량의 대폭 확대를 통한 관련 산업 육성에 기여할 것으로 기대된다.
PALLAS(팔라스)는 네덜란드가 국제 경쟁입찰에 부쳤다가 2010년 중단한 대형 연구로 건설 프로젝트로, 당시 한국원자력연구원은 3배수 최종 입찰자격을 획득한 바 있다. 남아공 연구로 건설 프로젝트는 남아공이 노후한 SAFARI-1 연구로의 동위원소 생산 기능을 대체할 15 MW 급 연구로를 건설하기 위해 2011년 국제 경쟁입찰을 개시했으나 다목적 연구로로 건설 목적이 바뀌면서 2012년 입찰이 중단됐다. 한국원자력연구원은 ㈜대우건설, ㈜KEPCO E&C와 컨소시엄을 이뤄 입찰 자격 심사를 통과한 바 있다.
SMART 원자로 개발에서는 2012년 7월 4일 원자력안전위원회로부터 표준설계인가(SDA)를 획득, 일체형 원전 세계 최초로 인허가를 완료한 SMART의 안전성을 더욱 향상시키기 위한 완전피동안전계통 설계 해석 및 검증 시험, 중대사고 대처 설계 등의 연구를 수행할 계획이다. 아울러 SMART 개발에 참여한 KEPCO 컨소시엄과 협력하여 SMART 잠재 수요국 대상 기술 홍보와 협력을 강화하는 한편, SMART의 빠른 상용화 및 수출을 위해 KEPCO 컨소시엄에 SMART 기술 이전을 추진할 계획이다.
▲연구용 원자로 하나로(HANARO)를 이용한 연구개발= 2012년 말 KIST와 연구협력을 통해 하나로 냉중성자 실험동 내에 세계 최고 성능의 극소각중성자산란장치(KIST-USANS)를 구축했다. 2013년에는 한국생명공학연구원과 융합 연구를 통해 바이오 물질 구조 연구를 위한 ‘중성자영상판카메라 바이오 회절장치(Bio-C)’의 구축을 완료해 중성자 이용 연구의 폭을 극대화할 계획이다.
‘중성자영상판카메라 바이오회절장치(Bio-C)’는 하나로에서 생성되는 중성자의 고분해능 회절 성질을 이용해 기존 X-선 장치로는 분석이 용이하지 않은 거대 분자 내의 수소 원자의 위치를 정확하게 분석할 수 있는 첨단 연구 장치다. 이 장치가 구축 완료되면 단백질과 같은 거대 분자의 수소 원자 위치를 포함한 3차원 구조 분석이 가능하게 돼, 단백질 형성의 반응 메커니즘 예측, 신약 및 바이오 신소재 산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
2013년에는 세계 각국의 연구용 원자로 운영 및 이용 주체들이 한 자리에 모이는IGORR(International Group on Research Reactor, 국제연구로그룹회의)와 IAEA 연구로 기술회의를 10월 13~18일 국내에서 개최한다. 7월 영국 에딘버러에서 열리는 국제중성자산란학회(ICNS)에서 ICNS 2017의 대전 유치에 도전해 연구로 운영 및 이용 연구 분야의 글로벌 네트워크 확장에도 적극 나설 계획이다.
하나로를 이용한 동위원소 생산 연구에서는 연간 60만건 이상 암 진단에 사용되는 Tc(테크네튬)-99m의 원료 물질인 Mo(몰리브덴)-99를 원자로를 이용해서 대량 생산하기 위한 Fission(핵분열)-Mo 생산  기술 개발에서도 공정별 상세 연구 등도 진행할 계획이다.
▲원전 안전 향상을 위한 원자력 안전 연구= 중대사고 예방 및 완화, 극한 사고 리스크 평가 및 관리, 방사능 확산 및 영향 평가 등 핵심 이슈에 대한 선진국형 연구를 통해 세계 최고 수준의 원천기술을 확보한다. 이와함께 ATLAS를 이용한 신규 국제 공동연구 프로젝트 구체화 및 중대사고 분야 국제 공동연구 신규 추진 등을 통해 원자력 안전 연구의 글로벌 리더로서의 위상을 강화해나갈 방침이다.
2012년 착수한 원전 사고 발생시 핵연료 안전성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 사고저항성이 강화된 핵연료 소재(피복관 및 소결체) 개발 관련 원천 기술 선도 개발 노력을 강화한다. 가동 원전의 성능(출력)과 안전성을 동시에 향상시킬 수 있는 이중냉각핵연료 개발을 위한 핵심 기술 검증도 이어갈 계획이다.
▲방사선융합기술(RFT) 연구개발= 정읍 첨단방사선연구소는 2012년까지 확보한 컨테이너 보안 검색용 고주파 전자가속기 기술을 기반으로 차세대 컨테이너 검색기 상용화 원형장치 개발을 본격 추진하고, 잔디 추출 천연 항생 물질인 메이신의 당뇨, 비만, 알츠하이머 치료 효능 규명을 규명해서 천연 의약품 개발 단계에 진입하기 위한 연구를 수행할 계획이다. 
방사선 돌연변이 육종 기술을 이용한 국내 종자산업 경쟁력 강화를 위해 건설해온 방사선육종연구센터 및 부대시설 구축을 10월까지 완료하고, 30MeV 사이클로트론의 정상운영 체제를 구축해 양성자 빔을 이용한 연구용 동위원소를 생산하는 한편, 방사선 기기 핵심 기술 국산화 연구를 위한 방사선기기연구동을 착공하는 등 방사선 기술 개발 인프라 완성에도 만전을 기할 예정이다.
▲양성자 가속기 연구센터 건설=양성자기반공학기술개발사업단은 2012년 100 MeV-20 mA 선형 양성자 가속기 본체 설치와 빔라인 구성을 완료한데 이어, 2013년부터는 2개 빔 이용 시설(100 MeV 및 20 MeV 각 1개)을 구축·운영해 이용자들의 빔 이용 연구를 지원하고 초기 운전 데이터를 확보하는 한편 가속기 성능 향상 및 확장을 위한 연구개발을 수행한다.
2011년 9월 개소한 양자빔 기반 방사선 연구 WCI 센터에서 세계 최초로 개발한 극초단 고출력 방사선 발생 원천 기술을 이용, 세계 최고 수준의 첨단 4차원 물질 분석장치를 구축하는 등 세계적 연구성과 도출이 기대된다.
중이온 가속기 핵심 기술 개발에서는 중이온가속기구축사업단과 협력을 통해 가속기 발진부에 해당하는 초전도 전자공명 이온원의 제작에 착수하고, 일본으로부터 이전받아 국내에 설치해온 소규모 중이온 가속기 DIAC의 조립 및 성능 검증을 통해 중이온 가속기 건설 및 활용에 필요한 핵심 인력 양성을 지원할 계획이다.
극미량 핵물질 분석 기술 개발을 위한 청정실험연구동을 완공, 국내외 사찰 시료 분석 및 주변국 핵활동 감지에 활용하는 한편, IAEA-NWAL(국제 사찰시료 분석 네트워크)에도 가입해 본격적인 활동을 수행할 예정이다.
▲한국원자력연구원은 창립 54주년을 맞는 2013년에도 연구개발의 효율성과 생산성을 증대시키기 위한 ‘연구방법론의 패러다임 변화’ 노력에도 가속도를 붙여 연구개발의 속도와 효율성을 과학기술 선진국과 견줄 수 있는 수준으로 끌어올리기 위한 연구체계 현대화 작업을 계속 이어간다.
원자력 기술 개발 과정에서 얻은 지식 및 경험의 체계적 관리 및 전수를 위한 ‘원자력 기술기록화 사업’의 경우 2011년부터 구축해온 ‘연구기록물종합관리시스템(DADAMS)’을 고도화해 모든 연구원들이 사용할 수 있도록 여건을 조성키로 했다.
연구 품질 제고를 위한 품질경영에서는 연구결과의 유효성과 연구과정의 신뢰성을 높이기 위한 연구과제에 품질보증 요건과 절차를 적용해 연구품질의 신뢰성을 확보하고, 하드웨어에 이어 소프트웨어 부문 품질보증 검증 절차를 도입해 해외 선진 원자력 연구기관 수준의 품질보증을 시행한다.
소프트웨어적 연구는 물론 거대 규모 시설이 필요한 하드웨어 중심 연구에서 신속하고 효율적인 연구개발 수행이 가능하도록 해줄 ‘모델링&시뮬레이션’ 방법론 개발에서는 2012년까지 각 분야별 추진 계획을 완료, 2013년부터 본격적으로 추진해나갈 계획이다.