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'차세대 원자력'통합검색 결과 입니다. (3건)

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삼성·SK·테슬라 등도 탐내는 '무음극배터리', 국내 연구진이 난제 해결

삼성이나 SK, 테슬라 등도 탐내는 차세대 '무음극배터리' 난제를 국내 연구진이 해결했다. 한국원자력연구원은 중성자과학부 연구진이 무음극배터리 가장 큰 어려움으로 꼽히는 이온이동 문제를 해결할 수 있는 맥신 복합체를 개발, 성능까지 입증했다고 27일 밝혔다. 무음극배터리는 음극이 없는 배터리다. 작고 가벼우면서도 에너지 저장 용량을 크게 개선할 수 있어 차세대 배터리로 주목받고 있다. 특히, 전기차(EV), 에너지저장장치(ESS) 등 높은 에너지 밀도와 경량화가 필요한 분야에서 주목한다. 그러나 무음극배터리는 음극이 없는 구조로 배터리 내부에 이온이 고르게 이동하지 않는 단점이 있다. 금속 이온이 바늘처럼 변하는 수지상돌기가 쉽게 형성되기 때문에 배터리의 수명과 안전성을 저하시킨다. 연구진은 이를 해결하기 위해 맥신 복합체를 개발, 적용했다. 맥신은 탄소와 티타늄으로 이루어진 매우 얇은 층으로 된 소재다. 금속처럼 전기를 잘 전달하면서도 유연해 무음극배터리의 성능을 높일 수 있다. 이상호 박사후연구원(논문 공동제1저자)은 "그러나 기존의 맥신 소재만으로는 이온의 흐름이 원활하지 않아 배터리 구동이 어려웠다"며 "이를 위해 맥신을 여러 층으로 쌓고 그 사이에 경제성과 전기전도성이 높은 초미세 은 입자를 삽입하는 방법으로 층과 층 사이에 미세한 통로를 만들었다"고 설명했다. 기존에는 2.4nm였던 이동 통로를 25nm로 10배 이상 늘리는데 성공한 것. 또 이온 흐름이 균일해져 수지상돌기에 의한 전지 손상이 줄어들고, 배터리 성능과 안전성이 크게 향상됐다. 원리는 생각보다 간단했다. 빨대로 음료를 마실 때 내부 압력을 낮춰 외부 공기압이 음료를 밀어 올리는 원리와 유사한 진공여과 방식을 활용했다. 중력의 도움을 받은 셈이다. 이상호 박사후연구원은 "중성자 소각산란 장치를 활용해 이온 이동 경로를 분석하고, 이온 흐름이 원활함도 확인했다"며 "전기전도도를 측정, 맥신 복합체를 삽입한 무음극배터리가 정상 작동함도 입증했다"고 부연 설명했다. 연구는 과학기술정보통신부의 학연협력플랫폼구축 시범사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 국제 학술지 '물리화학레터지'의 온라인판 표지 논문으로 최근 게재됐다. 장종대 선임연구원(논문 공동제1저자)은 "상품 개발 계획은 아직 없다"며 "기술이전부터 이루어져야 할 것"이라고 덧붙였다.

2025.02.27 12:29박희범

2036년엔 전력 걱정 "뚝"…'고온가스로' 개발 '시동'

우리나라가 추진 중인 차세대 원자로 중의 하나인 고온가스로를 민관협력으로 개발하는 대규모 프로젝트에 시동이 걸렸다. 시운전 개시는 2036년이다. 과학기술정보통신부는 한국원자력연구원과 포스코이앤씨, 대우건설, 스마트파워, SK에코플랜트, 롯데케미칼 등 민간기업과 공동으로 고온가스로 개발에 본격 착수한다고 31일 밝혔다. 과기정통부는 지난 6월 민관합작 차세대 원자로 개발 프로젝트에 올해 60억 원을 배정한 바 있다. 고온가스로는 헬륨을 냉각재로 쓴다. 세라믹 3중 코팅 핵연료 사용으로 안전성을 높인 열공급 중심 선진원자로(Advanced Reactor)다. 고온가스로는 냉각재로 물이 아닌 헬륨을 사용하는 비경수형 선진원자로(Advanced Reactor)이다. 상용 대형원전은 발전을 통해 전기를 생산하지만, 고온가스로는 700~950℃의 높은 열을 발생시키기 때문에 △석유정제 △수소생산 △해수 담수화 △지역난방 등 고온열을 활용하는 다양한 산업에 활용될 수 있다. 고온가스로에 사용하는 핵연료는 세라믹으로 3중 코팅돼 1천600℃ 이상의 고온에서도 안정적이다. 별도 냉각 시스템, 물, 전원 없이 공기에 의해 냉각이 가능하다. 이러한 목적으로 연구 초기에는 300㎿이상의 대형 원전급으로 기술 개발을 추진해왔다. 최근 추세에 따라 소형화로 전환했다. 시운전 개시 목표년도는 2036년이다. 기본설계는 4년 걸려 2027년께 마무리된다. 건설 착수는 2031년이다. 이번 사업에서는 한국원자력연구원이 원자로 설계를 수행한다. 포스코이앤씨, 대우건설, 스마트파워가 플랜트 설계에 참여한다. 또한 조기 상용화를 위해 SK에코플랜트와 롯데케미칼이 설계에 참여했다. 포스코이앤씨는 포스코 그룹 철강산업과 연계한 신사업 창출을, SK에코플랜트는 고효율 고온수전해 수소생산 사업화를, 롯데케미칼은 석유화학산업의 탄소중립에 기여할 것을 기대했다. 한편 차세대 원자로 발전 방식에는 노형에 따라 경수로를 활용하는 스마트 원자로와 소듐냉각고속로, 고온가스로, 용융염로, 히트파이트원자로 등이 있다. 이창선 공공융합연구정책관은 “차세대 원자로 조기 확보를 위해서는 민관과 함께하는 전략이 필요하다”며, “민간 참여를 지속 확대하는 정책을 적극 추진해 나가겠다”고 밝혔다.

2024.07.31 12:29박희범

원자력연, 감포에 SMR 메카 조성안 제시

한국원자력연구원이 혁신원자력연구단지로 조성 중인 경주 감포를 소형모듈원자로(SMR) 원천기술 개발 메카로 만드는 구상을 제시했다. 원자력은 지난 5일 취임 1년 10개월 만에 대전 한국원자력연구원 본원을 찾은 이종호 과학기술정보통신부 장관에 소형모듈원자로(SMR) 개발 현황 등을 보고했다. 원자력연은 이날 2025년 완공 예정인 김포 문무대왕과학연구소 부지 내에 SMR 개발에 필요한 다양한 실험기기 및 장비와 SMR 설계 전문 고성능 컴퓨팅 시스템을 구축하는 방안을 보고했다. 특히, 원자력연은 차세대 원전 기술을 민간과 완성해 원전 생태계 확대·다양화에 기여할 계획이다. 전통적인 원전 개발 방식의 한계를 극복하기 위해 출연연 간 협업을 통해 가상원자로 등 최신 디지털 기술도 적극 도입한다. 이 계획에는 △데이터 생산 △빅데이터 구축 △모델&시뮬레이션이 모두 가능한 '차세대 원자로 혁신 플랫폼'을 구축하는 중장기 계획이 담겨 있다. 한편 이종호 장관은 이날 사용후핵연료 등에 대한 기술개발 현황도 점검했다. 이번 방문은 지난 달 대전서 열린 연구개발(R&D) 주제 민생토론회와 창원 민생토론회 후속조치 일환이다. 과기정통부는 SMR 기술개발을 통해 최근 이슈화된 인공지능(AI)으로 인한 전력 수요에 대응하고, 고준위폐기물 처리에 대한 문제를 선제적으로 해결할 계획이다. 이종호 장관은 “차세대 원자로를 보다 빠르게 개발·실현하고, 원자력 이용 증가에 따른 사용후핵연료를 안전하게 처리·관리하기 위해 다양한 아이디어를 모아 기술적 한계를 극복할 수 있도록 정책적․재정적 지원에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

2024.03.06 10:17박희범

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