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How lasers could help provide fuel for nuclear reactors

버려진 우라늄 되살리는 레이저 농축 기술

폐기물 속 우라늄을 다시 핵연료 원료로 활용하는 새로운 농축 기술이 원전 연료 공급망의 대안으로 주목받고 있다.
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미국 켄터키주에는 오래된 핵시설에서 나온 폐기물 속에 아직 쓸 수 있는 우라늄이 많이 남아 있습니다. 글로벌 레이저 인리치먼트(GLE)라는 회사가 레이저를 이용해 이 우라늄을 다시 쓸 수 있는 연료로 만드는 기술을 개발하고 있습니다. 기존에는 원심분리기라는 장치로 우라늄을 분리했지만, 레이저 기술은 특정 우라늄만 골라서 에너지를 쏘아 더 정밀하게 분리할 수 있습니다. 이 기술이 성공하면 버려진 우라늄을 재활용해 새로운 원자력 발전소의 연료로 사용할 수 있게 됩니다. 앞으로 원자력 발전이 늘어날 것으로 예상되는 만큼, 연료를 더 싸고 효율적으로 만드는 이 기술이 큰 주목을 받고 있습니다.

왜 중요한가요?

원자력은 탄소를 거의 배출하지 않는 에너지원이므로, 연료 비용을 낮추고 폐기물까지 재활용할 수 있다면 깨끗한 전기를 더 저렴하게 공급할 수 있어 우리 생활과 환경 모두에 큰 도움이 됩니다.

주요 용어 설명
우라늄 농축 (Uranium Enrichment)

천연 우라늄 속에는 발전에 쓸 수 있는 성분이 아주 조금(약 0.7%)만 들어 있습니다. 이 비율을 높여서 원자로에서 쓸 수 있게 만드는 과정을 농축이라고 합니다. 쉽게 말해, 금이 섞인 모래에서 금의 비율을 높이는 것과 비슷합니다.

레이저 농축 (Laser Enrichment)

레이저 빛을 이용해 원하는 종류의 우라늄 분자에만 정확히 에너지를 전달하여 분리하는 기술입니다. 마치 수많은 색깔의 구슬 중에서 특정 색깔의 구슬만 빛으로 비춰 골라내는 것과 비슷한 원리입니다. 기존 원심분리 방식보다 더 정밀하고 효율적으로 분리할 수 있다는 장점이 있습니다.

동위원소 (Isotope)

같은 원소이지만 무게가 서로 다른 형태를 동위원소라고 합니다. 우라늄-235와 우라늄-238은 둘 다 우라늄이지만, 원자핵 속 중성자 수가 달라서 무게와 성질이 다릅니다. 같은 사과인데 크기와 맛이 다른 품종이 있는 것에 비유할 수 있습니다.

핵분열성 물질 (Fissile Material)

느린 중성자를 맞으면 원자핵이 쪼개지면서 큰 에너지를 내는 물질을 말합니다. 우라늄-235가 대표적이며, 이 물질이 연쇄적으로 쪼개지면서 나오는 열로 물을 끓여 전기를 만듭니다. 도미노가 연쇄적으로 쓰러지면서 에너지를 전달하는 것과 비슷한 원리입니다.

원심분리기 (Centrifuge)

물질을 초고속으로 회전시켜 무거운 성분과 가벼운 성분을 분리하는 장치입니다. 세탁기 탈수 과정에서 물이 바깥으로 빠져나가는 원리와 유사하게, 무거운 우라늄-238은 바깥으로 밀리고 가벼운 우라늄-235는 안쪽에 남게 됩니다. 현재 가장 널리 사용되는 우라늄 농축 방법입니다.

⚡ Claude AI가 독자를 위해 자동 생성한 요약입니다. 원문을 함께 읽어보세요.

미국 켄터키주 패듀카 외곽에는 폐쇄된 핵연료 농축 시설에서 나온 폐기물이 담긴 저장 용기 수천 개가 늘어서 있다. 이 폐기물에는 아직도 상당량의 우라늄이 남아 있는데, 그동안 활용되지 못했던 이 우라늄을 다시 자원으로 활용할 수 있는 새로운 기술이 주목받고 있다.

미국의 우라늄 농축 기술 기업 글로벌 레이저 인리치먼트(Global Laser Enrichment, 이하 ‘GLE’)는 이 우라늄을 활용하기 위해 레이저 농축(laser enrichment) 기술을 개발하고 있다. 폐기물을 기존 방식보다 효율적으로 재처리해 새로 채굴한 천연 우라늄과 같은 농도의 원료를 얻는 것이 목표다. GLE는 장기적으로 이 기술을 핵연료 생산에 적용해 차세대 원자로용 연료까지 만들 수 있을 것으로 보고 있다.

현재 원자력은 전 세계 전력 생산량의 약 9%를 차지한다. 미국과 중국 등 주요 국가들이 차세대 원자로를 포함한 신규 원전 건설에 나서면서 이 비중은 앞으로 더 커질 것으로 전망된다. 원자력 연료를 더 낮은 비용으로 확보할 수 있는 기술이 등장하면 이러한 원전 사업에도 탄력이 붙을 수 있다.

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