연구원이 개발한 연구로 핵연료 기술이 국제공동연구를 통해 세계시장의 문을 두드린다. 연구원은 2018년부터 개발한 고밀도(5.3 gU/cc) 저농축(LEU, Low Enriched Uranium) 우라늄실리사이드(U₃Si₂) 판형핵연료의 성능검증을 위해 벨기에 원자력연구소(SCK CEN)와 국제공동연구를 수행하는 협약을 체결했다.

이번 국제공동연구와 함께 성능검증을 포함한 핵연료 고도화 연구개발은 과학기술정보통신부 원자력연구개발사업으로 2025년 12월까지 수행한다.

고밀도 저농축 우라늄실리사이드 판형핵연료¹⁾는 연구원이 자랑하는 세계유일의 ‘원심분무 핵연료 분말 제조기술’을 적용해 완성했다.

원심분무 핵연료 분말 제조기술은 최대 섭씨 2,000도 고온의 진공상태에서 우라늄실리사이드를 녹여 고속 회전하는 원판 위에 분사함으로써 원심력을 이용해 미세하고 균일한 분말을 대량으로 생산한다. 95%이상의 수율(투입량 대비 완성품 비율)을 보여 프랑스 등 경쟁국에 비해 불량률이 낮고 가격경쟁력이 우수하다.

고성능 연구로는 높은 출력을 내기 위해 농축도 90% 이상의 고농축우라늄(HEU, High Enriched Uranium)을 연료로 사용한다. 하지만 SCK CEN은 국제사회의 고농축우라늄 사용최소화 노력의 일환으로, 보유중인 고성능 연구로(100MW급) BR2에 맞는 저농축우라늄 핵연료를 개발해 사용한다는 계획을 세웠다. 일반적으로 사용되는 농축도 20% 미만의 저농축 우라늄실리사이드 판형핵연료는 출력 밀도가 부족해 고성능 연구로에서는 사용이 불가능하다. 사업 총괄책임자인 연구로핵연료부 정용진 부장은 “연구원이 개발한 핵연료는 저농축우라늄을 사용해도 원심분무분말의 특성으로 고밀도로 제조가 가능해 고성능 연구로의 높은 출력을 유지할 수 있다는 점에서 벨기에로부터 그 우수성을 인정받아 공동연구 협약을 체결하게 된 것”이라고 밝혔다.

향후 5년간의 공동연구를 통해 핵연료의 성능 검증을 성공적으로 완료하면 연구원은 세계적인 핵연료 공급사들과 동등한 자격으로, 우라늄실리사이드 판형핵연료를 사용하는 세계 대부분의 연구로에 핵연료를 공급할 수 있는 자격을 획득한다. 우라늄실리사이드 핵연료의 시장 규모(3,000억 원/년)를 고려했을 때 연 300억 원 이상의 수출고를 달성할 수 있을 것이라는 전망이다.

하나로중성자연구단 최기용 단장은 “이번 벨기에와의 공동연구를 통해 고밀도 우라늄실리사이드 판형핵연료의 성능이 국제사회에서 검증된다면, 우리나라가 연구로 공급국으로서 핵연료까지 패키지로 상품화하여 세계 연구로 건설 시장에서 뛰어난 수주 경쟁력을 확보할 수 있을 것”이라며 기대감을 전했다.

최근 드론이 대중화되면서 사생활 침해, 항공운행 방해 등 불법행위도 빈번하게 발생한다. 이런 불법행위가 원자력시설, 공항 등 국가중요시설에 대한 테러 및 위해로 발전할 가능성에 대비하기 위해 국내 23개 기관이 협력한다. 드론을 조기에 발견해 무력화하고 사고조사까지 원스톱으로 진행하는 불법드론 대응 통합시스템 개발에 나선다.

‘불법드론 지능형 대응기술 개발사업’ 수행기관으로 최종 선정된 「원자력연구원 컨소시엄」이 5월 27일 과제 착수 회의를 시작으로 사업을 본격 추진한다.

컨소시엄에는 주관기관인 한국원자력연구원을 중심으로 한국항공우주연구원 등 4개 공공기관과 대학, LIG넥스원 등 17개 안티드론 관련 기업 등 총 23개 기관이 참여한다. 총예산 420억 원의 다부처 사업(과학기술정보통신부 180억 원, 산업통상자원부 150억 원, 경찰청 90억 원)으로 개발기간은 2025년까지 5년이다.

향후 5년간 원자력연구원 컨소시엄은 불법드론의 탐지·식별·분석·무력화·사고조사 등 발견부터 사후처리까지 일괄로 대응 가능한 통합솔루션을 개발해 실증한다.

‘개발사업 총괄 및 통합 시스템 개발’은 한국원자력연구원이 주도한다. 탐지·식별·추적·무력화 장비로 구성된 ‘지상기반 시스템 개발’은 LIG넥스원이 이끈다. 지상기반 시스템과 상호 연동·보완하는 상시순찰형(외곽·음영지역 감시)·신속대응형(불법드론 직접 무력화) 드론캅 ‘공중기반 시스템 개발’은 한국항공우주연구원이 주도한다. 2021년부터 2023년까지는 모든 연구개발을 수행하고, 이후 2025년까지 시스템 통합 및 실증에 집중한다.

연구원은 불법드론 식별 즉시 취약점을 분석해 무력화 방안을 도출하는 지능형 무력화 원천기술과 불법행위를 규명하는 포렌식 기술 개발에도 앞장선다.

포렌식 기술은 흔히 경찰 수사에서 컴퓨터나 스마트폰의 잠금 해제 및 자료 복구에 사용하는 기술이다. 이를 안티드론 시스템에 도입해, 데이터를 수집하고, 불법드론의 비행 및 사고 경위, 용의자 추적에 적용하는 등 피해를 방지하고 사고조사에 활용한다는 구상이다.

주요 기술을 개발하면, 재난안전통신망(PS-LTE, Public Safety LTE)을 통해 지상기반/공중기반 시스템을 하나로 연결해 중요시설에 최적으로 배치하고, 여기에 지능형 무력화 원천기술과 포렌식 기술을 적용하기 위한 통합 운용시스템을 구축해 실증한다.

특히 기술의 주요 수요처인 한국공항공사가 직접 참여해 불법드론 위협 시나리오 도출과 불법드론 대응 시스템의 공항 적용을 위한 실증시험을 지원한다.

지금까지 국내 주요시설에 대한 안티드론 기술 적용 필요성이 꾸준히 제기되어 왔으나, 국내 기술이 아직 미흡한 상황이었다. 외국 장비를 도입하면 과도한 유지보수 예산과 보안성 우려 또한 높기 때문에 자체 기술 개발을 위해 원자력연구원을 중심으로 컨소시엄을 구성했다.

원자력시설과 공항에 안티드론 시스템을 우선 구축하고, 이후 다른 기반시설에 확대 적용하는 것이 정부정책의 골자다. 원자력시설 전문연구기관인 원자력연구원이 국산기술 확보를 목표로 하는 통합 안티드론 기술 개발을 제안해 전체 사업을 주관하게 되었다.

연구원 보안기술연구실 손준영 실장은 “이번 개발사업은 정해진 5년의 연구로 끝날 것이 아니라 각 부처 함께 머리를 맞대 10년 이상의 로드맵을 구축해 지속적인 연구가 필요하다”며 이에 따른 신규 전문 인력 확보가 필요하다고 전했다. 원자력연구원은 UST(과학기술연합대학원대학교)와 연계를 통해 공공안전보안공학 분야를 신설하여, 안티드론, 무인기, 보안, 포렌식, 무선, 안전 등 관련 인력 양성에도 힘쓸 계획이다.