국내 연구진이 원전 설비를 안전하고도 확실하게 잘라낼 수 있는 레이저 기술을 개발했다.

13일 한국원자력연구원에 따르면 신재성 박사와 오승용 박사 연구팀은 원전 핵심설비 해체용 레이저 절단 기술을 성공적으로 구현했다.

원전 해체 작업은 커다란 원전 설비를 작게 잘라낸 후 제염(오염 제거)을 거쳐 복원하는 순서로 진행한다.

이중 설비 절단은 까다로운 과정으로 꼽힌다.

▲ 첨단 레이저 절단 기술로 물 속에서 절단 작업을 진행하는 모습

일반적으로 원전이 스테인리스 스틸·탄소강 등 단단한 금속으로 이뤄져 있기 때문이다. 게다가 원자로 압력 용기나 원자로 내부 구조물 등의 두께는 100∼300㎜로 두꺼운 편이다.

높은 방사능 환경에서 톱이나 열로 절단하는 건 녹록지 않다.

원자력연구원의 레이저 절단 기술은 독자 개발한 레이저 절단 헤드로 레이저 빔을 강하게 집중시키는 방식으로 대상을 녹인다.

동시에 자체적으로 설계·제작한 초음속 노즐로 가스를 초음속 분사해 레이저로 녹은 용융물을 처리한다.

▲ 원전 핵심설비 해체용 레이저 절단 시스템

예컨대 6㎾급 레이저를 이용하면 공기 중에서는 최대 100㎜, 물속에서는 최대 70㎜ 두께 금속을 자를 수 있다고 연구팀은 설명했다.

60㎜ 두께 금속의 경우 공기 중에서 분당 90㎜, 물속에서 60㎜ 속도로 절단할 수 있다.

프랑스나 일본 등 외국에서 개발 중인 기술을 4배 이상 훌쩍 뛰어넘는 수준이다.

레이저 절단 헤드는 가볍고 작아 원격해체 로봇 같은 분야에 응용할 수도 있을 것으로 기대된다.

▲ 원전 핵심설비 해체용 레이저 절단 기술을 살피는 모습

신재성 박사는 "핵심요소를 독자적으로 개발해 국내 고유 기술을 확보했다"며 "실용화 과정을 거치면 국내·외 원전 해체 현장에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부 원자력기술개발 사업으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 '옵틱스 앤 레이저스 인 엔지니어링'(Optics and Lasers in Engineering)을 비롯한 6개 저널에 실렸다.

2건의 관련 특허도 출원했다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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