한국원자력연구원(원장 정연호) 핵주기폐기물처리연구부 이상훈(41) 선임연구원이 방사성폐기물 관리 분야 국제학회인 ‘방사성폐기물 관리 심포지엄’(이하 WMS, Waste Management Symposia)에서 우수 발표 및 논문상을 수상했다.
WMS는 방사성폐기물 관리와 관련한 학회 중 가장 큰 규모의 학회로, 매년 발표되는 수백 편의 논문 가운데 미국기계학회(ASME)와 미국원자력학회(ANS)가 각각 우수 논문을 한편씩 선정해 수상하고 있다. 2005년 현재와 같은 수상 시스템이 시작된 이후 동양인의 수상은 이번이 처음이다.
이번 논문은 사용후핵연료 중간저장을 위한 금속 겸용 용기에 항공기가 직격 충돌하는 극한사고를 모의해 법규로 정해진 제작 안전요건을 넘어서는 조건에서의 안전성을 해석적, 시험적 방법으로 평가한 것이다.
금속 겸용 용기는 우리나라가 원자력발전소에서 발생한 사용후핵연료의 중간저장을 실행할 경우 건식 중간저장 시스템의 주요 후보로 고려되고 있는 운반 및 저장 겸용 용기로, 다양한 사고와 상황 등에서 방사성물질이 용기 밖으로 누출되지 않도록 하는 것이 설계 및 제작 기술의 관건이다.
원자력연구원에 따르면 사용후핵연료 운반 및 저장 용기에 대한 제작 안전 요건이 법규에 명시돼 있지만 9.11 테러 이후 선진국들은 원자력 주요 설비에 대해 대형 항공기 충돌에 대한 안전성 평가를 수행하고 있는 추세로 좀 더 보수적인 조건에서의 안전성 평가가 요구되고 있는 실정이다.
이 박사는 이번 논문에서 보잉 747기의 엔진이 금속 겸용 용기 취약부에 초당 150미터의 속도로 직격하는 사고 시나리오를 고려해 전산 시뮬레이션으로 결과를 도출했으며 엔진을 모사한 충돌체를 자체 설계 제작해 시험을 수행했다. 용기 내부의 방사성물질 유출 여부를 확인키 위해 방사성물질 대신 헬륨 가스를 채우고 충돌시험 후 가스 누설량이 사전 해석을 통한 결과와 일치함을 확인했다. 또 센서를 설치해 측정한 변형률, 가속도 등의 물리량도 시뮬레이션 결과와 일치하는 것을 확인했다.
이번 논문은 3.6톤 무게의 저장용기 축소 시험모델에 무게 167kg의 발사체를 초당 150미터의 속도로 충돌시켜 안전성 평가를 진행해야 하는 등 시험 과정의 어려움 때문에 선진국에서도 그 수행 사례가 매우 드물어 주목을 받았다. 이번 시험은 한국원자력연구원과 국방과학연구소와의 협업을 통해 이뤄졌다.
한편 이상훈 박사는 서울대 기계공학과(학사)와 KAIST(석?박사), 미국 노스웨스턴대를 거쳐 2008년부터 한국원자력연구원애서 근무하고 있다. 이 박사는 그동안 ▲고방사성물질 운반/저장 기술 개발 ▲방사성물질 운반/저장시스템 안전성 해석 및 시험평가 ▲구조설계 및 최적화 등의 연구를 수행해왔으며, 18편의 연구논문 게재를 비롯한 다수의 연구논문 발표와 1건의 특허등록 실적도 지니고 있다.
