원자력 대체 기술 개발한 대한민국! 앞으로 세계가 주목하는 상황!

 

 

 

원자력 대체 기술 개발한 대한민국! 앞으로 세계가 주목하는 상황!

 

 

현대인의 삶에서 물과 산소만큼이나 중요한 것이 전기가 아닐까 싶은데요.

만약 전기가 사라지고, 전기를 필요로 하는 전자제품들이 사라지게 된다면 그러한 삶이 얼마나 유지될 수 있을지 상상하기 어렵습니다.

 

여러분들도 잘 아시다시피 전기는 발전소에서 만듭니다.

발전소에서 전기를 만드는 방식은 화력, 원자력, 수력, 풍력, 태양광 등 다양한데요.

이 중 우리나라에서 주력으로 쓰는 화력과 원자력발전의 비중은 지난 2019년 전력 생산량 기준으로 전체의 92%에 달합니다.

 

전기를 만드는 방식은 모두 다르지만 최종적으로 전기를 만드는 원리는 태양광을 뺴고 모두 똑같습니다.

뭔가를 돌려서 그 도는 힘으로 전기를 만들어낸다는 것이죠.

풍력발전은 바람의 힘으로 수력발전은 떨어지는 물의 힘으로 터빈을 돌립니다.

그리고 화력발전은 석탄이나 천연가스로 물을 끓여서 만든 수증기로 원자력발전은 핵분열 과정에서 나오는 열로 수증기를 만들고 터빈을 돌려 전기를 생산하는데요.

 

 

 

 

 

 

그런데 사실 수증기를 운동에너지로 바꾸는 발전소의 원리는 18세기 산업혁명을 촉발한 증기기관 시스템과 똑같습니다.

다시 말해 지금의 전기를 만드는 방법은 약 250년 전에 나온 전통 방식 그대로라는 얘기가 되죠.

그래서 우리 인류는 수증기에 의존하는 구닥다리 전력 생산 방식에서 벗어나기 위해 끊임없이 노력해 왔는데요.

그러다가 찾아낸 것이 바로 초임계 이산화탄소입니다.

 

1960년대부터 미국과 일본 등 선진국에서 연구를 시작한 초임계 이산화탄소는 쉽게 말해 액체이면서 기체인 상태.

즉, 액체 상태의 높은 밀도와 기체 상태의 낮은 점성을 동시에 가진 특수 물질입니다.

점성이 낮기 때문에 수증기보다 쉽게 팽창하고 이동할 수 있으며 마찰은 적어지고 부품을 덜 부식시키는 것으로 알려져 있는데요.

 

 

 

 

 

수증기 대신 초임계 이산화탄소를 전력 생산에 이용할 수만 있다면 수증기 방식에 비해 최대 5%까지 발전효율을 높일 수 있습니다.

5%라는게 별 것 아닌것 같지만 지난 2017년 한국에너지기술연구원 자료를 참고하면 우리나라의 경우 원전 5기를 더 짓는 것과 같고, 최대 15%까지 전기요금을 줄일 수 있는 수치입니다.

 

하지만 문제는 초임계 이산화탄소가 형성되는 온도와 압력을 만드는 압축기 기술 부족으로 인해 상용화는 커녕 이게 되는구나 하는 정도의 실질적인 검증작업조차 쉽지 않았다는 것이죠.

 

이산화탄소가 새나가지 않도록 완벽하게 봉인을 하고 1분에 3만 번 이상 회전하는 터빈 부품의 손상을 막고 안정적으로 작동하는 압축기가 없었던 건데요.

그런데 지난 10월 13일 한국 원자력연구원에서는 세계 최초로 자석으로 압축기 내부의 축을 고정시킨 원심형 터보 압축기 개발에 성공함으로써 60년 동안 풀어내지 못했던 숙제를 해결하고 초임계 이산화탄소 발전 시스템 상용화를 앞당길 수 있게 되었습니다.

 

 

 

 

 

 

 

그존에는 압축기 내부의 축을 고정시키기 위해서 작은 구슬이나 기름을 채우는 방식이었으나, 자석을 사용함으로써 마찰열이 발생되지 않고, 윤활유도 필요 없는 것으로 알려졌습니다.

이로 인해 분당 34,000번 넘게 회전하는 과정에서도 아무런 문제 없이 안정적으로 작동했다고 합니다.

 

이는 1960년대부터 시작된 초임계 이산화탄소 발전분야에 큰 획을 그을 수 있는 기념비적 사건이 될 것으로 평가받는데요.

미국 에너지성, 미국 국립재생에너지연구소, 미국 샌디아 국가연구소, 일본 도시바, 그리고 한국 원자력연구원 초임계 이산화탄소 발전 상용화를 위해 달려온 세계 각국의 정부기관 및 대기업과의 연구개발 경쟁에서 우리가 앞서나갈 수 있다는 가능성을 다시 한번 확인하는 기회인듯 싶습니다.