美, 물 대신 '소금 냉각' 최첨단 원자로 핵연료 탑재 2027년 가동

미국의 차세대 원전 기술이 연구실을 넘어 실전 배치를 위한 중대한 전환점을 맞았다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링이 20일(현지시각) 보도했다.

물 대신 녹인 소금(용융염)을 냉각재로 사용하는 4세대 원자로 기술이 새로운 핵연료와 첨단 제조 공법을 등에 업고 상용 발전 시대로 한 걸음 더 다가선 것이다.


보도에 따르면 이날 미국 에너지부 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)와 첨단 원자로 개발 기업 카이로스 파워(Kairos Power)는 첨단 원자로 배치를 가속화하기 위한 2,700만 달러 규모의 전략적 파트너십을 체결했다.

이번 협력의 핵심은 카이로스 파워가 개발 중인 불화염 냉각 고온 원자로(KP-FHR)다. 기존 원자로가 고압의 물을 냉각재로 사용하는 것과 달리, 이 모델은 고온에서 녹인 불화염을 사용한다. 덕분에 대기압과 유사한 저압 상태에서도 안정적인 운용이 가능하며, 폭발 위험을 획기적으로 낮춘 것이 특징이다.

KP-FHR의 안전성을 뒷받침하는 또 다른 기둥은 삼중 구조 등방성(TRISO) 연료 입자다. 이 입자는 극한의 열에도 파손되지 않는 세라믹 코팅이 되어 있어 방사성 물질 유출 가능성을 원천 차단한다.

특히 카이로스 파워는 최근 미 에너지부와 고농축 저농축 우라늄(HALEU) 확보를 위한 협상을 마무리하며 안정적인 연료 공급망을 구축했다. 농축도 5~20% 사이의 HALEU는 소형화된 차세대 원자로의 효율을 극대화하는 데 필수적인 연료다.


이번 파트너십은 ORNL의 숙련된 핵연료 노하우와 최신 적층 제조(3D 프린팅) 기술을 결합하는 데 중점을 둔다. 이미 ORNL과 카이로스는 3D 프린팅 기술을 이용해 원자로 방사선 차폐 기둥을 위한 복잡한 거푸집을 제작하는 데 성공하며, 건설 기간과 비용을 획기적으로 단축할 수 있음을 입증했다.

이러한 기술적 성과는 현재 테네시주 오크리지에 건설 중인 ‘헤르메스(Hermes) 1’ 실증 원자로에 직접 적용된다. 헤르메스 1은 미 원자력규제위원회(NRC)로부터 50년 만에 건설 승인을 받은 최초의 비경수로형 원자로로, 2025년 5월 본격적인 안전 관련 공사에 착수했다.

테네시주 동부는 현재 테네시 대학교와 TVA(테네시 밸리 공사) 등이 참여하는 세계 최대 규모의 원자력 과학 협력 단지로 급부상하고 있다. 특히 최근 AI 열풍으로 인한 새로운 데이터 센터 건설과 제조업 성장으로 에너지 수요가 폭발적으로 증가하면서, 탄소 배출 없는 안정적인 기저 부하 전력으로서 첨단 원자로의 역할이 더욱 중요해졌다.

인터레스팅 엔지니어링에 따르면 스티븐 스트라이퍼 ORNL 소장은 “2050년까지 급증할 에너지 수요에 대응하기 위해 카이로스 파워와의 파트너십은 저렴하고 신뢰할 수 있는 청정에너지를 공급하는 핵심 동력이 될 것”이라고 밝혔다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com