%EC%9B%90%EC%9E%90%EB%A1%9C
-
양자 시뮬레이터로 양자얽힘 관측 도전
고온 초전도물질은 수십 년이 지난 지금도 어떠한 물리적인 기작으로 초전도가 형성되는지 명확하게 규명되지 않았다. 광격자 양자 시뮬레이터는 이러한 문제를 풀기 위한 새로운 접근 방식으로 이미 고전 컴퓨터가 연산할 수 없는 영역에 우위를 보여주었으며, 최근 고온 초전도체에서 관측된 반강자성을 관측하는 등 미래에 고온 초전도 문제를 풀 수 있는 강력한 후보다.
우리 대학 물리학과 최재윤 교수 연구팀이 포항공대 조길영 교수 연구팀과 공동연구를 통해 중성원자 양자 시뮬레이터의 오류 정정 기술을 개발해 최초로 2차원에서의 비국소 질서 변수를 측정함으로써 향후위상 물질과 고온 초전도체 물질 특성을 알아낼 수 있도록 하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.
이러한 양자 시뮬레이터의 큰 단점은 관측 과정 및 양자 상태 준비 과정에서 발생하는 결함으로(예: 원자 손실), 이를 체계적으로 파악하고, 정정하는 것이 매우 어렵다. 이러한 결함은 특히 위상물질의 특성을 규정짓는 비국소 질서변수를 측정하는데 큰 걸림돌이 되며, 2차원에서는 그 효과가 더욱 커져 큰 시스템에서 비국소 질서 변수의 실험적 관측을 어렵게 만드는 주요 요소다.
일반적으로 우리가 관측하는 물리량은 국소성을 띄기 때문에, 이러한 양자역학적 특이성인 양자 얽힘(entanglement)이 물성을 지배하는 물질인 위상물질의 비국소 질서 변수를 측정하는 것은 간단하지 않다. 더욱이 2차원, 3차원 물질의 경우 실험적 노이즈에 의해 그 신호가 급격하게 약해지기 때문에 이를 실험적으로 관측하기는 매우 어렵다.
최 교수 연구팀은 양자 시뮬레이터에 비국소 질서 변수가 측정 가능하고 실험적인 결함도 함께 찾아내는 방법을 개발했다. 또한 연구팀은 2차원에서도 양자얽힘의 위상 물질의 물성을 규정짓는 것도 가능함을 보여주었다. 시뮬레이터 실시과정에서 발생한 결점까지 제거하는데 성공한 이후, 위상물질의 2차원 비국소 질서변수는 급격하게(100배 이상) 증가하는 양상을 보였으며, 원자 수에 무관하게 측정값이 일정하게 유지되는 것을 확인하는 등 이론적으로 예측된 경향을 모두 확인할 수 있었다.
해당 기술은 여러 가지 중성원자 양자 시뮬레이터에 활용이 가능하다. 원거리 상호작용이 주요한 양자 시뮬레이터의 경우, 양자 스핀 액상과 같은 2차원 위상 물질의 물성을 규정하는데 적용 가능하며, 고온 초전도체 물질을 흉내 내는 양자 시뮬레이터에도 해당 기법을 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
최재윤 교수는 “이번 연구는 중성원자 양자 시뮬레이터에 존재하는 실험적 결함을 보정하는 것이 가능함을 보여준 최초의 연구이며, 향후 위상 양자 연산에 이용되는 양자 스핀 액상과 같은 고차원 위상 물질 발견 및 물성 규정에 주요하게 활용될 것”이라고 하였다.
우리 대학 허준혁 연구원과 포스텍 이원준 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `피지컬 리뷰 X (Physical Review X)' 14권 1호에 지난 1월 8일 출판됐다. (논문명 : Measuring nonlocal brane order with error-corrected quantum gas microscopes).
한편 이번 연구는 삼성미래기술재단과 한국연구재단의 지원으로 수행됐다.
2024.01.29 조회수 6228 -
한빛원전의 시공 불량 문제를 해결하기 위한 시뮬레이션 개발
후쿠시마 사고 이후 원전 안전 및 관리에 대한 관심이 집중되고 있다. 한국에서는 2017년 6월경 한빛원전의 원자로 격납건물의 콘크리트 벽 속에서 대규모 공극이 발견되었다. 원자로 격납건물은 원전 사고 발생 시 방사능 유출을 막아주는 최후의 보루이기 때문에, 이러한 콘크리트 공극으로 인한 원전의 안전상 우려가 큰 상황이다.
국내 연구진들은 원자로 격납건물 시공시 콘크리트 다짐 및 채움 불량으로 인하여 격납로 내 콘크리트에 공극이 발생한 것으로 추정하고 있다. 원자로 격납건물은 일반 콘크리트 구조물과 달리 매우 높은 밀도의 철근 보강이 필요하기 때문에, 콘크리트 타설 시 진동 다짐기가 진입하지 못하는 구역이 존재할 가능성이 높아서 콘크리트 공동에 대한 위험성이 높다. 하지만 돔 형태의 벽체 내부를 감싼 6 mm 두께의 철판(콘크리트 라이너 플레이트, CLP)이 영구 거푸집으로 활용되기 때문에 내부 공동에 대한 육안 검사가 불가능하다는 점에서 공극 발생 여부의 발견에 대한 어려움이 있다.
우리 대학 건설및환경공학과 김재홍 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위하여 콘크리트의 유동성과 다짐 불량으로 인해 발생하는 공동을 억제할 수 있는 시공 시뮬레이션 기법을 개발했다.
연구팀에서 제안한 콘크리트 유동 시뮬레이션 기법은 콘크리트의 레올로지와 진동다짐의 영향 반경을 고려하여 콘크리트 공동 발생 예상 부위를 예측하는 기술이다. 연구팀은 이번 연구를 통해 콘크리트 진동다짐의 영향 반경(감쇠계수)을 직접 측정하여 굳지 않은 콘크리트 내부의 진동 에너지 밀도 분포를 제시했다. 이어서, 진동 에너지에 따른 콘크리트의 Vibrorheology를 정량적으로 측정하여, 굳지 않은 콘크리트의 항복응력 감소를 정량적으로 모델링하여 시공 시뮬레이션을 가능하게 하였다.
새로 제안된 시공 시뮬레이션 기법은 기존 콘크리트 유동해석으로는 고려할 수 없었던 격납건물 내부 보강재의 형상과 크기, 콘크리트 레올로지, 그리고 진동다짐의 진폭과 진동수까지 고려하여 콘크리트의 채움성을 평가할 수 있게 되었다. 연구팀은 향후 보강 연구를 진행해 3D 프린팅 콘크리트의 레올로지 제어, 프리캐스트 콘크리트의 품질 관리 등에도 해당 기술을 활용할 계획이다.
이번 연구는 한국수력원자력(주)와 한국연구재단의 과학기술분야 기초연구사업의 지원으로 수행되었으며, 건설공학 분야에서 권위 있는 학술지인 ACI Materials Journal, Cement and Concrete Research 등에 출판되었다.
(논문명: (1) Quantitative evaluation of energy transfer of a concrete vibrator. (2) Flow simulation of fresh concrete accounting for vibrating compaction.)
2023.10.24 조회수 6501 -
3D 프린터로 차세대 소형원전 안전성 높이는 기술 나왔다
우리 대학 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 금속 3D 프린팅을 활용해 소형모듈원자로(SMR) 안전성을 더욱 높일 수 있는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. SMR은 발전용량이 300메가와트(㎿) 수준인 소형 원자력발전소로 기존 원전보다 훨씬 좁은 땅에서 비슷한 수준의 전기를 생산할 수 있는 차세대 기술이다. 한국원자력연구원은 강석훈 재료안전기술개발부 책임연구원팀과 금속 분말 소재 전문 제조 기업인 하나에이엠티도 개발에 참여했다.
3D 프린팅 기술을 이용하면 원자로와 같이 구조가 복잡하면서 정밀한 가공이 요구되는 부품을 이음새 없이 설계‧제조할 수 있다. 원재료를 별도로 가공처리하지 않아고 되고 재료 손실도 거의 없어 비용을 아낄 수 있다는 장점도 있다. 때문에 최근 원전 부품 제조업에서 3D 프린팅 기술이 각광받는 추세다.
연구팀이 개발한 것은 SMR 압력용기 소재를 만들 수 있는 3D 프린팅 전용 금속 분말이다. 원자로 압력용기는 원자로 격납 건물 내부 정중앙에 위치한 핵심 구조물로 안에는 핵 연료봉이 들어간다. 압력용기가 튼튼하게 만들어져야 그 안에서 핵분열이 안전하게 일어나면서 전기 생산이 가능하다는 것이다.
원자로 압력용기는 탄소 함량이 높은 소재로 돼있어 3D 프린팅용 미세 분말로 만들기가 어려웠다. 탄소 함량이 높은 소재는 분말로 만드는 과정에서 쉽게 산화되고 유동성이 낮아 3D 프린터에서 분말을 분사하는 노즐을 통과하기 어렵기 때문이다.
이에 연구팀은 수십 마이크로미터(㎛) 크기의 3D 프린팅용 미세 분말을 제조했다. 여기에 분말을 방사하는 노즐을 소용돌이 형태로 만들어 분사 중에 분말 크기를 미세하게 제어할 수 있도록 해 유동성도 개선했다. 이후 3D 프린팅 방식의 빔 에너지, 스캔 속도, 열의 양을 조절해 충격 흡수율이 우수한 소재를 만드는 최적의 공정 조건을 만들었다.
연구팀은 영하 196도 저온에서 영상 80도 고온까지 다양한 환경에서 3D 프린터로 만든 압력용기용 소재와 기존 압력용기용 소재의 충격 흡수율을 비교했다. 기존 소재는 영하 75도 부근에서 쪼개지는 걸 발견했으나 3D 프린터로 만든 소재는 영하 145도까지 버틸 수 있었다. 금속이 깨지기 쉬운 극한의 저온 환경에서도 충격을 잘 흡수한 것이라고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 앞으로 3D 프린팅 기반 제조 기술 표준화와 규제기관 인허가 획득에 힘쓸 계획이다. 주한규 한국원자력연구원장은 “이번에 개발한 3D 프린팅용 분말 소재는 향후 SMR은 물론 높은 안전성이 요구되는 각종 원자로 부품 제작에도 널리 활용될 것이라 기대한다”고 말했다.
2023.01.27 조회수 6665 -
원자력연 송철화 박사, 세계 학술대회서 'NURETH 펠로우' 수상
우리 학교 원자력 및 양자공학과를 졸업한 한국원자력연구원(원장 박원석) 혁신계통안전연구부 송철화 박사가 제19차 국제 원자로 열수력 학술대회(이하 NURETH)에서 ‘NURETH 펠로우(Fellow)’를 16일 수상하였다.
※ NURETH : International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics
NURETH 펠로우는 미국원자력학회 열수력 부문(THD) 주도로 시상하는 최고권위 상 중 하나로, 2013년부터 2년마다 2명씩 선정하고 있다.
올해의 수상자인 송철화 박사는 지난 37년간 열수력학 및 원자로의 안전성 향상 연구개발에 매진하며 선도적인 업적을 이뤘다고 평가받았다.
열수력학은 고온고압으로 가동되는 원자로가 안전하게 설계·운영되도록 냉각재 거동 및 열전달 현상 등을 연구하는 핵심기술 분야다.
송철화 박사는 “NURTEH 펠로우 선정은 국제적으로 저명한 동료 학자들의 심사 및 추천에 따른 것이어서 더욱 영광스럽게 여겨진다”며, “함께 연구해 온 국내 후배 연구자들에게도 많은 국제활동과 수상의 기회가 있길 응원한다”고 소감을 밝혔다.
2022.03.24 조회수 6947 -
원자력및양자공학과 졸업생 송철화 박사, 미국원자력학회 2021 학술상 수상
우리 대학 원자력및양자공학과를 졸업한 한국원자력연구원(원장 박원석) 혁신계통안전연구부 송철화 박사가 미국원자력학회(ANS) 학술상(Technical Achievement Award, 이하 TAA)을 수상했다.
시상식은 지난 1일(현지시간) 미국 워싱턴 D.C.에서 열린 미국원자력학회 동계학술대회에서 진행됐다.
미국원자력학회가 제정한 TAA는 원자력 학문 발전에 공로가 큰 개인에게 시상하는 최고 권위의 상 중 하나로, 열수력 부문(THD)의 추천을 통해 1985년부터 매년 1명씩 선정하고 있다.
열수력학은 고온 고압으로 가동되는 원자로가 안전하게 설계·운영되도록 냉각재 거동 및 열전달 현상 등을 연구하는 핵심기술 분야다.
올해의 수상자인 송철화 박사는 지난 36년간 열수력학 및 원자로의 안전성 향상 연구개발에 매진하며 선도적인 업적을 이뤘다고 평가받았다.
주요 성과는 크게 △경수로의 안전성 평가 및 검증 △신형경수로의 열수력 현상 이해 △주요 안전 쟁점에 대한 다차원적 평가 △현상학적·정밀 분석을 통한 신형경수로 안전성 강화 △국제연구 활동의 주도적 참여 통한 지식 보급 5가지 분야로 나뉜다.
송철화 박사는 한국원자력연구원 원자력안전연구본부장과 열수력안전연구부장을 역임한 바 있으며, 이를 통해 한국형 신형경수로 APR1400, 후속 원전 APR+, 중소형원자로 SMART 등의 개발 및 원자력 안전성 향상 기술 연구를 수행해왔다.
지난 2016년에는 제60차 OECD/NEA(OECD 산하 원자력기구) 원자력시설안전위원회(CSNI) 의장단으로 선출됐으며, 현재 미국원자력학회 국제위원회 위원을 맡는 등 열수력 분야에서 활발하게 활동해온 국제적인 원자력 안전 전문가다.
또한, 과학기술연합대학원대학교(UST)에서 전임교원으로서 후학 양성에 공헌하고 있다. 2008년부터 10년간 신형원자력시스템공학 전공책임교수 역할을 수행하며, 이 과정에서 우수강의상 및 우수교수상을 수상했다.
송철화 박사는 “마침 한국원자력연구원에 들어온 연도와 TAA 제정 시기가 동일해 더욱 특별한 수상으로 여겨진다”며, “앞으로도 국내외 원자력 안전 분야의 발전을 위해 더욱 노력하겠으며, 후배 연구자들에게도 많은 활동과 수상의 기회가 있길 바란다”고 소감을 밝혔다.
2021.12.13 조회수 8697 -
신형원자로연구센터, 동그라미재단 혁신 과학 프로젝트 본격 논의
우리 대학 신형원자로연구센터가 참여하는 ‘동그라미재단 혁신 과학 프로젝트’의 연구개발 현황과 향후 방안을 논의하는 모임이 4월 20일 원자력및양자공학과 회의실에서 개최됐다.
이번 회의에는 안철수 동그라미재단 출연자, 권치중 동그라미재단 이사장, 장순흥 한동대 총장, 하재주 한국원자력학회 학회장, 백원필 한국원자력연구원 전 부원장 등이 참석했다. 우리 대학에서는 윤종일 원자력및양자공학과 학과장을 포함해 신형원자로연구센터의 연구책임자 및 관계자들이 한자리에 모여 의견을 공유했다.
안철수 동그라미재단 출연자는 격려사를 통해 “사회에 꼭 필요하고 중요하지만, 정부 정책 우선순위에 들지 못하거나 기업에서는 시장성이 적어 투자에 소외되는 혁신과학기술 연구개발 분야를 지원하기 위해 이 사업을 시작하게 되었다”라고 사업을 지원하게 된 배경을 설명했다.
그는 이어, “세계 수준의 기술을 보유한 우리나라의 원자력 산업이 현재 침체되고 있다ˮ고 강조하고 ”실질적인 위협으로 다가오고 있는 미세먼지와 온실가스 등의 문제를 해결하는 데에도 원자력 기술이 크게 기여할 수 있다ˮ라고 원자력 산업이 발전해야 하는 이유를 덧붙였다.
20일 열린 회의에서는 정용훈 교수가 발제를 맡아 ▴사고 가능성이 없는 자율 운전 원자로 개발 ▴액화 공기를 사용하는 초대용량 청정에너지 저장장치 개발 등의 연구 방향을 공개했다.
우선, 중대 사고의 가능성이 없는 노심의 설계와 완전한 자율운전 기능을 갖춘 초소형 자율운전 원자로는 한번 연료를 장전한 이후 20년 이상 알아서 운전하는 것이 가능하다. 연구개발에 성공할 경우 향후 우리나라가 중소형 원자로 시장에서 글로벌 경쟁력을 갖출 수 있는 기반을 마련할 수 있다는 것이 정 교수의 설명이다.
이어, 초거대용량의 청정에너지 저장장치에 관해서도 설명했다. 액화 공기를 사용하여 에너지를 저장하는 방식을 도입해 시설의 대형화가 쉽고 오염물질의 배출이 없으며 부가 기능으로 이산화탄소 포집이 가능한 에너지 저장 기술의 개념이다.
정 교수는 “신형원자로연구센터는 탄소 중립으로 가는 길에 원자력의 활용도를 높이는 기술개발을 목표로 연구에 매진하고 있다”라고 덧붙였다. 한편, 동그라미 재단은 기후·환경 및 생태계·에너지·공중보건 분야 중 세계 인류가 직면한 난제 해결을 위해 작년 12월 국내 대학 및 연구기관, 단체를 대상으로 ‘혁신과학기술 센터 및 프로그램’ 공모사업을 실시해 우리 대학을 포함해 최종 선정된 6개 기관에 총 12억 원을 지원한 바 있다.
2021.05.03 조회수 25777 -
원자력및양자공학과, 미시간대학교 개리 와스 교수 초청 강연 개최
우리 대학 원자력 및 양자공학과는 지난 11월 5일 원자력 재료 분야의 세계적인 석학인 미시간대학교 개리 와스(Gary Was) 교수의 Distinguished Lecture Series를 개최했다.
연사로 초청된 개리 와스 교수는 1980년 MIT에서 원자력공학 박사학위를 취득한 후 미시간대학교 교수로 부임한 이래 40년 가까이 활발한 연구 활동을 지속하며 270여 편의 연구논문을 발표하고 200회 이상의 강연에 초청받은 석학이자, 현재 원자력 분야 최고 저널인 Journal of Nuclear Materials 의 편집장을 맡고 있다.
강단에 선 와스 교수는 원자력의 중요성이 인류의 현안인 기후 변화에 대응하는 수단으로서 강조되고 있으며 이 같은 인식이 미국 언론 및 정치권에서 중요한 화두로 다뤄지고 있다고 소개했다.
특히, 최근 혁신적인 신개념 중소형 원자로개발을 위한 법령이 공화당과 민주당 양당의 전폭적인 지지를 받은 이례적인 사례도 강조했다. 미국의 저탄소(carbon-free) 발전의 3분의 2를 원자력이 담당하고 있으며 원자력이 기여한 총 탄소저감량이 신재생을 포함한 다른 모든 발전원들보다도 많다는 점을 이러한 현상의 배경으로 설명했다.
또한, 원전의 우수한 안전성과 성능에 기반해 미국 내 대다수 원전이 60년 장기 운전을 허가받았으며 일부는 80년까지의 장기 운전을 추진하고 있다는 것을 소개했다.
와스 교수는 계획된 예산과 기간 내에 신규 원전을 건설할 수 있는 한국 원전산업의 능력은 한국은 물론 전 세계의 지구온난화 문제를 해결할 수 있는 소중한 자산이며, 한국은 미국보다 최소 3배 이상 낮은 가격으로 원전을 건설할 수 있게 하는 경쟁력을 가졌다고 평가했다. 이러한 한국의 원전산업이 위기에 처한 현 상황을 매우 안타까워하며, 향후 원자력에 대한 한국의 정치적 환경이 조속히 변화되길 바란다고 의견을 밝혔다.
마지막으로, 와스 교수는 원전의 장기 운전과 혁신적인 미래원자로개발에 따른 원자력재료 분야의 전망 및 도전 과제를 설명하고 이를 해결하기 위한 창의적인 접근법이 필요하다는 것을 사례와 함께 소개했다.
와스 교수는 "KAIST와 미시간 대학은 원자력 분야 발전을 위해 함께 협력하는관계로 발전할 것ˮ이라고 전했다.
KAIST 원자력 및 양자공학과의 Distinguished Lecture Series는 2014년 닐 토드레아스(Neil Todreas) MIT 명예교수를 시작으로, 2017년 스티븐 추(Steven Chu) 前 미국 에너지성 장관(1997년 노벨 물리학상 수상)의 강연을 포함해 올해로 6회차를 맞았다.
2019.11.07 조회수 10545 -
조남진 교수, 美원자력학회 위그너원자로물리학자상 수상
〈 조 남 진 교수 〉
우리 대학 원자력및양자공학과 조남진 명예교수(69)가 美 원자력학회가 발표한 2017년도 ‘위그너 원자로물리학자상(Eugene P.Wigner Reactor Physicist Award)’ 수상자로 선정됐다.
시상식은 오는 11월 워싱턴 DC에서 열리는 美원자력학회 연차대회에서 열리고 조 교수는 기념 강연을 진행한다.
美프린스턴 대학의 위그너 교수는 노벨물리학상 수상자이며 세계 최초의 원자로 설계프로젝트의 핵심적 리더이다. 물리학자인 엔리코 페르미와 함께 원자로물리 분야의 선구자로 알려져 있다.
美 원자력학회는 위그너 교수의 공적을 기리기 위해 1990년 제1회 수상자를 위그너 교수로 선정하고 이 상을 제정했다.
상이 제정된 이래 미국, 영국, 프랑스, 이탈리아, 스웨덴 이외의 국가에서 수상자가 나온 것은 KAIST의 조 교수가 처음이다.
조 교수는 해석함수전개 노달방법, 2차원-1차원 융합 중성자수송계산법, 부분중성자류 소격격자가속기법의 우수성과 등 원자로물리 분야에서의 지대한 공로를 인정받았다.
조 교수는“이번 수상소식에 지난 30여 년간 KAIST에 재직하는 동안 같이 고뇌하고 땀 흘려 연구한 제자들에게 공을 돌리고 싶다”며 “또한 이를 가능하게 한 KAIST의 학구적인 분위기와 NRL프로그램(국가지정연구실사업) 등 정부의 지속적인 연구비 지원에 감사드린다”고 말했다.
조 교수는 원자력공학 핵심 분야인 원자로물리분야에서 노심설계방법론 및 전산해석기술의 권위자로 2001년도 美 원자력학회 석학회원(Fellow)에 선임되기도 했다.
2017.07.12 조회수 15280 -
장순흥-빌 게이츠 크로스
세계 원자력 석학과 IT혁명 선구자의 만남
빌 게이츠, “미래 핵심 에너지 원자력 개발, 한국과 함께할 것”
빌 게이츠가 마이크로 소프트를 창업하여 자수성가로 세계 최대의 부를 쌓았던 것은 누구나 잘 아는 사실. 그런 그가 쌓아놓은 부와 명예를 ‘빌&멜린다 게이츠 재단’을 통해 아낌없이 베풀며 세계 평화와 발전에 이바지 하고 있다는 것은 앞선 사실보단 좀 덜 알려졌을 것이다. 그렇다면 IT혁명의 선구자이고 세계 최대의 자선 사업가이기도 한 빌 게이츠가 미래 에너지 사업에 누구보다 관심을 가지고 활동하고 있다는 사실은 얼마나 알려 졌을까?
장순흥 교수는 현재 한국 원자력 학회장으로 30년간 원자력 계에 투신해 온 원자력 전문가중의 전문가다. 한국 원자력 공학의 거장인 장순흥 KAIST 교수(원자력 및 양자공학과)와 전 마이크로 소프트 회장이자 테라파워(원자력 벤처기업) 회장인 빌 게이츠가 만났다.
“아주 놀라워요. 자원도 빈약할뿐더러 원전 산업이라면 후발국이라 할 수 있는 한국이 어떻게 선진국들을 제치고 UAE원전 수출을 성공시키고 세계에서 가장 싸게 질 좋은 전기를 공급할 수 있는지 믿어지지 않을 정도에요.”
지난 8월 16일 미국 시애틀 테라파워 본사에서 장순흥 교수와 만난 자리에서 빌 게이츠는 연신 감탄을 멈추지 않았다. 이날 장순흥 교수는 국내 원자력 계 대표단과 함께 빌 게이츠회장을 만나 짧은 강연과 대담시간을 가졌다. 장순흥 교수와 빌 게이츠회장은 테라파워 지원 하에 원전 사용후핵연료를 획기적으로 줄여줄 제4세대 소듐냉각 고속원자로(SFR) 설계에 상호협력하기로 합의했다.
빌 게이츠는 마이크로 소프트 회장 직에서 물러난 이후 자신과 배우자의 이름을 딴 재단을 설립해 세계 평화와 발전을 위해 누구보다 앞장서서 일하고 있다. 뛰어난 통찰력과 리더십으로 마이크로 소프트를 이끌어 온 그가 세계 복지 문제를 해결하기 위한 첫 번째 과제로 착안한 것이 바로 에너지 문제이다.
장순흥 교수는 빌 게이츠의 진취적이고 도전적인 자세를 높이 샀다.
“빌 게이츠와의 만남을 통해 진심 어린 애정으로 지구적 이슈를 해결해 나가고자 하는 그의 강한 의지를 확인했다” 며 “늘 혁신을 꿈꾸는 그의 도전적인 자세와 열정, 인류애적 마인드는 우리가 본받아야할 덕목”이라고 말했다.
개발도상국들을 비롯해 세계에는 근본적인 에너지 부족으로 인하여 생활에 필요한 기본적인 권리조차 누리지 못하는 수십억명의 사람들이 있다. 일시적인 처방보다 인프라 구축을 통해 근본적인 문제를 해결하자는 것이 빌 게이츠의 혜안이었고, 그는 이를 해결할 핵심 에너지로 원자력을 택했다. 탄소 발생량이 화석연료에 비해 극히 적고 재생 에너지에 비해 저렴한 가격에 대량의 전력을 공급할 수 있는 친환경 경제 에너지인 원자력을 유일한 해결책으로 꼽은 것이다. 빌 게이츠는 이를 위해 자신이 직접 신형 원자로 개발 사업에 뛰어들었고, 원자력 벤처기업인 테라파워사를 설립하여 소듐냉각 고속로의 한 종류인 TWR(Traveling Wave Reactor, 진행파 원자로)을 연구, 개발 중이다. 본격적인 신형 원자로의 연구 개발을 위해 경험이 풍부한 파트너를 찾고 있었고, 한국이 강력한 파트너 후보로 떠오른 것이다.
장순흥 교수는 빌 게이츠에게 한국과의 파트너십이 서로에게 미칠 시너지 효과에 대해 역설했다.
“테라파워에서 개발 중인 TWR의 경우 소듐 냉각 고속로의 한 종류로 금속 핵연료를 씁니다. 근데 현재 세계적으로 금속 핵연료를 이용한 소듐 고속로(KALIMER 600)를 개발하고 있는 나라는 한국 밖에 없어요. 또 원전 설비부터 이용까지 공급 체계(supply chain)가 한국만큼 잘 되어 있는 나라가 없죠.”
현재 개발 중인 테라파워사의 TWR을 위해서 연구에서든 실증에서든 한국만한 맞춤 파트너가 없다는 것이다. 이러한 점이 주요하게 작용하여 빌 게이츠로 하여금 한국과 차세대 원자로 개발 협력을 이끌어 낸 것으로 보인다.
장순흥 교수는 빌 게이츠와의 협력을 이끌어 낸 후 일본 원전사고 이후 위기를 기회로 삼아 차세대 원자로 개발에 있어서 한국이 세계적인 주도권 확보를 위해 적극 나서야할 때라고 강조하며, 이번 빌 게이츠와의 원자로 개발 협력이 그 중요한 한 걸음이 될 것이라고 말했다.
▲SFR(소듐 냉각 고속로)
SFR은 기존 원전에서 나온 사용후핵연료를 다시 연료로 활용할 수 있는 차세대 원자로다. 현재 개발 중인 파이로프로세싱 기술과 함께 핵연료 재순환 시스템을 구성할 때, 우라늄 자원의 99%를 차지했던 우라늄238을 전기 분해한 후 우라늄을 뽑아내 다시 원료로 사용할 수 있게 된다. 이를 통해 기존 원전에 비해 사용후핵연료의 방사능 독성을 1000분의 1, 부피를 100분의 1로 줄일 수 있다. 사용후핵연료의 처리 및 활용의 돌파구인 셈이다. 뿐만 아니라, 현재 연구, 개발 중인 테라파워사의 TWR 원자로는 30년 동안 핵연료 교체를 하지 않아도 되는 개념이기 때문에, 사용후핵연료 문제에서 자유로울 뿐 아니라 핵물질 비확산 면에서도 더욱 유리하다.
2012.09.05 조회수 17083 -
원자력및양자공학과 조남진 교수, 美 원자력학회 최우수논문상 수상
원자력양자공학과 조남진(趙南振, 59) 교수가 지난 11월 9-13일 미국 리노에서 열린 美 원자력학회(ANS) 동계학술대회에서 원자로물리분야 최우수논문상 수상자로 선정됐다.
趙 교수의 지도하에 유휘(박사과정)양, 김종운(박사후연수연구원) 박사가 공동으로 발표한 논문 “두 온도 균질화법에 의거한 페블핵 연료의 열궤환 동특성 해석(Thermal Feedback Transient Analysis of a Pebble Fuel Based on the Two-Temperature Homogenized Model)”이 최우수논문으로 선정된 데 따른 것이다.
이 논문에서는 趙 교수 연구실에서 개발한 원자로 노심해석 분야의 최신기법으로서 초고온 가스 냉각로에 사용될 페블핵 연료의 시간에 따른 동특성 변화를 예측하는 새로운 방법을 제시하고 있다. 이 방법은 페블핵 연료의 내부구조가 너무 복잡하여 기존의 방법으로는 예측이 불가능한 우라늄 온도를 매우 정확하고 신속하게 제공할 수 있다. 이 기법을 통해 향후 원자로의 안전성을 향상시키는 데 크게 기여할 것으로 보인다.
한편, 趙 교수는 지난 2001년도에 美 원자력학회 펠로우에 선정된 바 있으며, 1999년도부터는 원자력 분야의 세계 최고권위학술지인 원자력 사이언스앤엔지니어링(Nuclear Science and Engineering)의 부편집인도 맡고 있다. 2002년도에는 국제학술회의인 원자로물리학술회의(PHYSOR)를 한국에 유치하였으며, 기술기획위원장을 맡아 성공적인 학술대회를 개최한 바도 있다.
2008.12.04 조회수 21187 -
장순흥 교수, 미국원자력학회 펠로우에 선정
원자력 및 양자공학과 장순흥(張舜興, 52)교수가 지난 6일 미국 네바다주 리노에서 개최된 연차학술대회에서 미국원자력학회(The American Nuclear Society) 펠로우(Fellow)에 선정됐다.
미국원자력학회 펠로우 회원 자격은 원자력 과학 및 공학 분야에서 뛰어난 업적을 이룬 회원에게 수여되는 최고 영예 등급이다.
張 교수는 원자로설계와 안전에 있어서 가장 중요한 분야 중 하나인 열수력학 분야, 특히 노심설계와 안전에 핵심적인 임계열유속 분야의 뛰어난 학술 업적을 인정받아 펠로우에 선정됐다. 張 교수는 국제적 과학협력, 교류 등 기술적 공헌과 리더십으로 한국 원자력학계 및 국제 학술계 지도자로 인정받고 있다.
미국원자력학회는 비영리, 국제, 과학 및 교육 단체로서 1954년 원자력 및 관련 분야 전문가들에 의해 설립되었다. 현재 10,500명 이상의 회원이 원자력 과학 및 공학 분야 정보교류, 장학사업, 학술회의 등 활발한 학회 활동을 하고 있다.
2006.06.12 조회수 15582