우리나라가 핵사찰 시료에 포함된 극미량의 핵물질을 정밀하게 분석할 수 있는 기술을 확보, 글로벌 핵비확산을 위한 국제사회의 노력에 직접 기여할 수 있게 됐다.

한국원자력연구원(원장 정연호)은 국제원자력기구(IAEA)로부터 ‘국제 사찰시료 분석 실험실 네트워크(IAEA-NWAL; NetWork of Analytical Laboratories)’ 총량분석 분야에 대한 가입 승인을 받았다고 밝혔다.

NWAL은 IAEA가 세계 각국을 대상으로 핵 사찰 활동을 통해 수집한 시료를 정밀 분석하기 위해 운영 중인 사찰시료 전문 분석기관으로, IAEA는 기술 및 시설 인증을 통과해서 NWAL에 가입된 기관에만 사찰시료 분석을 전담 의뢰하고 있다.

한국원자력연구원은 NWAL의 2개 분야 중 총량분석 분야에 가입 승인을 받음에 따라 빠르면 올해 안에 IAEA의 사찰 시료를 배정받아 시료 분석 작업을 수행할 수 있게 됐다. 한국원자력연구원은 올해 안에 입자분석 분야의 가입도 신청할 계획이다.

※ 총량분석(bulk analysis) : 시료 속에 포함된 우라늄, 플루토늄 등 전체 핵물질의 양과 동위원소 비율을 분석함으로써 농축, 재처리 등의 핵활동 여부를 검증하는 방법

※ 입자분석(particle analysis) : 시료에 중성자를 조사해서 핵분열이 일어난 특정 입자를 회수해 입자별 핵물질 동위원소비를 분석함으로써 농축, 재처리 등 핵활동의 구체적인 방법 및 사용 시설 등의 정보를 밝혀내는 분석 방법

한국원자력연구원은 지난 2008년 IAEA로부터 NWAL 가입 후보로 지정받은 뒤 2009년부터 원자력연구개발사업의 일환으로 총 70억원의 연구비를 투입해 극미량 핵물질 분석체계를 구축중으로, 총 3차에 걸친 IAEA의 시험 시료 분석 절차와 관련 시설 검증을 통과함으로써 최근 NWAL 가입 승인을 최종 통보받았다.

한국원자력연구원은 IAEA가 보내온 시험 시료에 포함된 1 나노그램(10억분의 1그램) 이하 우라늄과 1 피코그램(1조분의 1그램) 이하 플루토늄의 총량과 동위원소 비율을 오차 범위 이내로 밝혀냄으로써 정확도, 정밀도, 품질경영 등 IAEA가 요구한 기술적 요건을 충족했다.

NWAL 가입을 위해서는 위의 기술 요건과 함께 극미량 핵물질 분석 과정에서의 오염을 막기 위해 Class 100급 시설 구축이 요구되는데, 한국원자력연구원은 보유중인 소규모 시설로 IAEA의 검증을 통과했다. NWAL 가입으로 본격적인 사찰시료 분석 업무를 수행하게 됨에 따라 한국원자력연구원은 기존 시설 외에 총 사업비 40억원을 투입해서 청정실험연구동을 건설 중으로 올해 안에 완공할 예정이다.

※ Class 100 (Class ISO 5): 1 입방피트 공간에 0.5마이크로미터 이상의 입자가 100개 미만 존재하는 청정도. 참고로 일반 가정의 청정도는 Class 50만 정도, 반도체 생산 공정의 청정도는 Class 10 수준임

지금까지 IAEA-NWAL에는 미국, 프랑스, 일본 등 9개국 15개 연구기관이 가입돼 국제 사찰시료 분석을 전담해왔는데, 한국원자력연구원의 이번 NWAL 가입으로 우리나라는 극미량 핵물질 분석 기술을 국제적으로 인정받고 IAEA의 핵사찰 시료 분석 작업에 참여할 수 있게 됐다.

NWAL 가입이 승인됨에 따라 한국원자력연구원은 향후 IAEA와 별도의 협약을 맺은 뒤 IAEA 사찰관이 수집한 시료를 IAEA 본부로부터 제공받아 분석에 나서게 된다. 이 시료에는 수백만 개의 먼지와 함께 극미량의 방사성 물질이 묻어있을 수 있는데,

총량분석은 시료를 화학적으로 처리한 뒤 우라늄과 플루토늄을 각각 분리한 후, 열이온화 질량분석기(TIMS; Thermal Ionization Mass Spectrometry)등 질량분석기를 사용해서 핵물질의 양을 측정하고 동위원소 비율을 구하게 된다. 이를 정상적인 핵물질의 동위원소 비율과 비교함으로써 비정상적인 핵활동 유무를 판별해낸다.

입자분석은 시료에 묻어있는 먼지와 입자들을 회수해서 균일한 입자층을 만든 다음 중성자를 조사하면 핵물질 입자 부분은 핵분열에 의해서 특정 모양의 흔적(트랙)이 생기는데, 이를 토대로 핵분열성 물질을 포함하는 입자만을 선별해서 입자별 동위원소 비율을 측정함으로써 개별 입자의 재처리, 농축 등의 핵활동 정보를 알아낼 수 있다.

이번 NWAL 가입으로 우리나라는 국제 핵사찰 활동 참여를 통해 글로벌 핵비확산 노력에 원자력 기술 선진국 위상에 걸맞는 공헌을 할 수 있게 됐으며, 국내 원자력 시설에 대한 자체 사찰 시료에 대한 분석 능력을 갖춤에 따라 국가 핵투명성 제고에도 기여하게 됐다.

송규석 한국원자력연구원 원자력화학연구부장은 “NWAL 가입으로 국제 수준의 극미량 핵물질 분석능력을 보유하게 됐으며 이를 토대로 원자력 활동 관련 정보 제공도 가능하게 돼 국가의 핵투명성을 제고할 수 있는 기반을 마련했다”며 “관련 기술을 더 발전시켜 올해 안에 입자분석 분야 가입도 추진할 계획”이라고 말했다.