"韓 도와줘" 폴란드 러브콜…'300억+α' 핵연료 수출길 열리나

한국원자력연구원은 고밀도 저농축 '우라늄실리사이드' 판형 핵연료를 생산할 수 있다. 사진은 연구진이 관련 연구를 진행하고 있는 모습. / 사진제공=한국원자력연구원

한국원자력연구원이 폴란드로부터 연구용 원자로(연구로)에 들어가는 '핵연료' 공급을 요청받았다. 폴란드가 2026년 300억원 규모 핵연료 입찰을 앞두고, 한국에 2024년 핵연료 시범집합체(LTA)를 공급해달라는 요청이다. 러시아에 핵연료 기술을 의존해오던 폴란드가 공급망 재편 과정에서 한국을 꼭 집어 협력을 요청한 것이다.


6일 과학계에 따르면 폴란드 국가원자력연구센터(NCNR)는 최근 원자력연과 자국 연구로 마리아(MARIA)에 들어갈 '핵연료 실증을 위한 업무협약'을 체결했다. 이에 따라 원자력연은 2024년 자체 개발한 핵연료 시범집합체를 폴란드에 공급해 성능을 실증하기로 했다. 원자력연은 폴란드에 시범집합체를 공급하면서 소액이지만 기술료도 받는다.

폴란드는 그간 연구로에 들어가는 핵연료를 러시아에 의존해왔다. 그러나 러시아의 우크라이나 침공으로 위협을 느낀 폴란드가 러시아와 협력을 중단하면서 공급망 재편이 불가피했다. 현재 프랑스 기업 CERCA가 연구로 핵연료 시장을 독점 중이다. 폴란드는 공급망 다원화 과정에서 러시아·프랑스 외에 한국이 관련 기술을 보유했다는 사실을 파악하고 협력을 요청했다.

정용진 원자력연 연구로핵연료부장은 "현재로선 폴란드 연구로에 핵연료 시범집합체를 공급하고 실증하는 사례는 한국이 유일하다"면서 "핵연료 실증이 성공적으로 이뤄지면 2026년 300억원 규모 핵연료 입찰에서 수출 성과를 달성할 수 있다"고 말했다. 이어 "폴란드는 연간 50~60억원 규모 핵연료를 사용하고, 5년마다 공급 계약을 맺고 있어 한 번 계약하면 지속 수출이 가능하다"고 했다.

원자력연 '핵연료' 어떤 강점 있길래

한국원자력연구원에서 제작한 고밀도 저농축우라늄실리사이드 판형핵연료. / 사진제공=한국원자력연구원

핵연료는 원자로 내부에서 우라늄의 핵분열을 일으켜 에너지를 만든다. 발전용 '상용 원자로'와 '연구로'는 핵연료가 다르다. 통상 상용 원자로에는 1자 모양의 연료봉에 핵연료가 담긴다. 이와 달리 원자력연이 개발한 핵연료는 직사각형 모양의 판형이다.


원자력연은 고밀도 저농축 '우라늄실리사이드'(U3Si2)를 통해 판형 핵연료를 제조한다. 우라늄실리사이드를 2000℃ 초고온에 녹인 뒤 고속 회전하는 원판 위에 분사해 분말을 대량 생산하는데 현재 이 기술을 보유한 국가는 한국을 비롯해 프랑스·미국 뿐이다.

특히 원자력연은 경쟁국 대비 높은 평가를 받고 있다. 지난해 5월 벨기에는 원자력연에 '핵연료 성능검증 공동연구'를 요청했다. 원자력연은 이를 계기로 벨기에 연구로 'BR2'에서 판형 핵연료 1단계 성능을 검증했다. 그 과정에서 극한 조건에서도 방사능 누출이 없는 안전성을 입증했다.

원자력계에선 핵연료 시범집합체의 성능을 검증한다는 건 수출 전 '최종 관문'이라고 입을 모은다. 업무 협약이 입찰 계약을 따냈다는 의미는 아니지만, 폴란드가 사실상 한국에만 독점적으로 기술 실증을 요청해 계약에 유리하다는 것. 원자력 기술 실증에 장기간이 소요되는 만큼, 이번 협약은 폴란드가 원자력 기술은 '한국에 믿고 맡기겠다'는 의미로도 풀이된다.

대형 상용 원자로에 들어가는 핵연료는 이처럼 1자 모양의 연료봉 안에 들어간다. 길이 4m 연료봉(왼쪽)에는 핵연료가 356~387개가 들어간다. 이런 연료봉을 묶은 집합체(오른쪽)에선 1억 6000만kWh 전력량이 나온다. 4인 가구 기준으로 5만 가구가 1년간 쓸 수 있는 전기다./ 사진=한전원자력연료