순천공장서 건식저장 용기 Al-B4C 중성자 흡수 플레이트 국산화
8월부터 ORANO TN America로 첫 수출 시작 ‘독자 개발 쾌거’

코나솔 순천공장에서 중성자 흡수재 양산 개시 기념 행사에 참가한 국내외 내외빈들이 기념촬영을 하고 있다. 순천 = 김경섭 기자
코나솔 순천공장에서 중성자 흡수재 양산 개시 기념 행사에 참가한 국내외 내외빈들이 기념촬영을 하고 있다. 순천 = 김경섭 기자

금속복합소재 전문기업 코나솔(Korea Nano Solution 대표 강윤근)이 중성자 흡수재 양산체제를 완벽히 구축해, 본격적인 국내외 원전해체 시장 공략에 본격 나섰다.

사용후 핵연료 건조 보관용기의 핵심소재인 ‘중성자 흡수 플레이트’를 국내 최초로 국산화에 성공한 코나솔은 순천공장에서 중성자 흡수재 양산 설비와 프로세스 구축을 마치고, 마침내 대량 생산체제에 나서 오는 8월부터 사용후 핵연료 건식 저장 용기 적용을 위해 ORANO TN America 수출에 나설 수 있는 기반을 마련했다.  

이와 관련 코나솔은 4월 27일 오전 10시 30분, 전남 순천에 위치한 자사의 순천공장에서 중성자 흡수재 양산 개시 기념 행사를 개최했다.

이날 행사에는 중성자 흡수재 수요처인 ORANO TN America의 최고 운영책임자와 임직원들을 비롯하여 미국 전력회사인 Duke Energy 사, 한국전력기술, 세아베스틸, BnRC, 전남 테크노파크, 전남 도청, 순천 시청의 임직원 및 관계자들이 참석해 ‘중성자 흡수재 양산체제 개시’ 행사를 성황리에 거행했다.

이 자리에서 코나솔 순천공장은 이번 중성자 흡수재 양산체제 구축을 발판으로 총 4단계 오라노 중성자 흡수재 영업 전략 계획을 발표해 눈길을 끌고 있다. 

이와 관련 1단계 계획으로 올 8월 사용 핵 연료 건식저장 용기를 ORANO TN America로 수출(TYPE Ⅰ)하고, 2단계로 오는 2024년 1월 사용후 핵연료 운반 용기에 적용 ORANO NPS로 수출(TYPE Ⅱ), 3단계로 오는 2025년 사용후 핵연료 습식 저장 랙 적용 ORANO NPS로 수출(TYPE Ⅲ), 최종 4단계에서는 B4C 함량 증대 고농축 핵 연료에 대응할 수 있는 중성자 흡수재까지 개발 및 수출함으로써 세계적인 원자력 관련 기업으로 성장한다는 야심찬 계획을 발표했다.

코나솔은 지난 9월 프랑스에 본사를 둔 국영 원자력기업인 ORANO사와 10년 공급 계약을 체결한 후 지난 7개월간 전 임직원들이 해당 제품의 양산 개발에 집중했으며, 순천공장에서 드디어 대량 생산에 적합한 양산 설비와 프로세스 구축하는 쾌거를 일궈냈다.

순천공장에서 첫 번째 생산제품은 사용 후 핵연료 건식저장 용기에 적용되는 알루미늄 보론 카바이드(Al-B4C) 재료의 중성자 흡수 플레이트이며, 이후 2024년 1월부터는 운반용기, 그리고 2025년에는 습식 저장용기에 적용되는 제품 양산에 돌입할 계획이다.

중성자흡수재는 코나솔이 현재로서는 국내에서 유일한 제조회사이며, 3M과 같은 글로벌 업체만 가능하였던 제품 제조기술을 드디어 국산화했다는 점에서 매우 큰 의미를 갖고 있다. 

주요 내외빈들이 코나솔 생산설비 현장을 둘러보고 있다.   사진 = 김경섭 기자
주요 내외빈들이 코나솔 생산설비 현장을 둘러보고 있다. 사진 = 김경섭 기자

현재 국내 원자력 산업계도 사용후 핵 연료의 습식 저장 포화로 인해 건식 저장의 필요성이 대두되고 있으며, 최근 건식저장사업이 한국수력원자력 이사회를 통과해 사용후 핵연료의 건식저장에 대한 수요와 관심이 점차 높아지고 있다.

이에 따라 코나솔의 이번 양산 의미는 해외에서 전적으로 수입하던 중성자 흡수재를 국산화에 성공함으로써, 향후 국내 사용후 핵연료 저장 사업에도 큰 역할과 기여를 하게 될 것으로 기대된다.

특히 코나솔은 해당 제품에 대한 기술을 더욱 발전시켜 SMR 등 향후 트랜드가 될, 고농축 우라늄 핵 연료의 중성자 흡수재 개발에도 박차를 가할 계획이다. 

또한 중성자 흡수재와 유사한 재료와 제품 제조기술을 바탕으로 현재 전 세계적으로 그 수요가 폭증하고 있는 방탄소재사업에도 진출할 계획이며, 우수한 금속분말제조기술을 이용하여 SMR 부품 사업에도 적극 참여할 예정이다. 

코나솔이 개발에 나선 PM-HIP(Powder Metallurgy Hot Isostatic Press)과 NNS (Near Net Shape)은 기존 주조, 단조, 가공, 용접, 최종 가공 등의 다수의 공정을 NNS Canning HIP 공법을 적용하여 한번에 완제품으로 제작할 수 있는 최첨단 기술로 평가받고 있다.

이를 통해 한번에 복잡 형상을 제작할 수 있기 때문에, 소재 제작 후 가공공정을 최소화함으로써 SMR 같은 소형 원자로 부픔 조립의 용접 작업 시간을 90% 이상 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

한편 중성자 흡수재는 사용 후 핵연료 보관 용기의 필수적인 아이템으로 사용이 끝난 핵 연료도 여전히 방사능 준위가 높기 때문에 특히 투과율이 높은 중성자를 흡수하는 역할을 한다.

중성자는 방사선 중에서 가장 투과력이 커서 밀도가 높은 금속으로도 막을 수 없으나, 감마선과 달리 가벼운 원소와 충돌하면 많은 에너지를 잃는다.

대표적인 원소가 수소이며 경수로에서 중성자 감속재료로 물을 사용하는 이유이다.

중성자 차폐에는 원자로에서와 같이 물, 파라핀, 붕소(보론, B)함유 물질, 콘크리트 등이 대표적으로 사용되고 있다.

중성자 흡수제는 중성자를 잘 흡수하는 물질로서 중성자 흡수 단면적이 크면서도 핵 분열성이 아닌 재료로서 주로 붕소, 카드뮴, 제논 등의 원소나 이들을 함유한 물질로 구성돼 있다.

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