탄소중립 달성 위해 민관이 나섰다... '고온가스로' 개발 본격 착수

과기정통부, 산업 공정열 공급 가능한 고온가스로 핵심요소기술의 민간 이전 가속화

[유창재 기자]

▲ 한국원자력연구원의 '초고온가스로(VHTR)' 연구개발 이미지.

2050 탄소중립 달성을 위해 산업 전 분야에서 탈탄소화가 요구되고 있는 가운데 석유화학과 철강 등 산업 현장에 고온열(700~950℃) 공급이 가능한 '고온가스로' 개발 민관협력 프로젝트가 본격 착수한다.

과학기술정보통신부(장관 이종호, 아래 과기정통부)는 31일 "고온가스로란 헬륨을 냉각재로, 세라믹 3중 코팅 핵연료 사용으로 안전성을 높인 열공급 중심 선진원자로(Advanced Reactor)"라며 "한국원자력연구원과 포스코이앤씨, 대우건설, 스마트파워, SK에코플랜트, 롯데케미칼 등 민간기업이 함께 참여하여 산업 공정열을 공급할 수 있는 고온가스로 개발에 본격 착수한다"고 밝혔다.

국제에너지기구(IEA)에 따르면, 전 세계적으로 매년 50억 톤의 온실가스가 배출되며 이 중 약 26%는 전력부문, 28%는 산업부문이 차지하고 있다. 국내의 경우 2022년 기준 온실가스 배출량의 약 37.5%를 산업부문이 차지했다.

과기정통부는 "이러한 이유로 전력부문과 더불어 산업부문에서도 화석연료를 대체하는 것이 중요하다"면서 "특히 철강, 석유화학산업 등은 전기로 대체하거나 재생에너지 사용이 어려운 높은 열에너지를 요구하기 때문에 원자력 활용이 실질적인 대안이 될 것으로 전망된다"고 설명했다.

세계 주요국은 다양한 열 이용 산업에서 화석연료를 대체하기 위해 '고온가스로' 개발 및 실증을 적극 지원하고 있다.

예를 들어 미국은 다우 케미컬(Dow Chemical)사 화학공업단지에 고온 증기 공급을 위해 엑스-에너지(X-energy)사의 고온가스로인 Xe-100을 도입하는 실증사업을 진행하고 있다. 또 영국도 공정열 공급을 위하여 민간기업과 영국국립원자력연구소가 고온가스로를 개발 중이며, 중국 웨이하이 시에 건설된 고온가스로(HTR-PM)는 이미 전력생산 및 지역 난방에 활용되고 있다.

과기정통부는 "고온가스로는 냉각재로 물이 아닌 헬륨을 사용하는 비경수형 선진원자로(Advanced Reactor)"라며 "상용 대형원전은 발전을 통해 전기를 생산하지만, 고온가스로는 700~950℃의 높은 열을 발생시키기 때문에 석유정제, 수소생산, 해수 담수화, 지역난방 등 고온열을 활용하는 다양한 산업에서 활용될 수 있다"고 소개했다.

이어 "고온가스로에 사용하는 핵연료는 세라믹으로 3중 코팅되어 1600℃ 이상의 고온에서도 안정적"이라며 "별도의 냉각 시스템, 물, 전원이 없어도 공기에 의해 냉각이 가능한 안전성을 특징으로 한다"고 부연했다.

그동안 과기정통부는 기술개발 투자를 통해 고온가스로 핵심 요소기술을 확보해왔다고 한다. 다만, 향후 고온가스로에 대한 다양한 수요를 만족하기 위해서는 정부의 기술 역량과 민간의 유연한 사업화 역량을 결집해 세계 시장에 신속하게 대응하는 것이 관건이란 점을 강조했다.

그렇기에 이번 고온가스로 개발 프로젝트는 기술 확보 및 조기 상용화를 위해 민간기업이 연구비를 매칭하여 전격 참여하는 방식으로 추진된다는 설명이다.

이창선 과기정통부 공공융합연구정책관은 "고온가스로 등 차세대 원자로 조기 확보를 위해서는 민관과 함께하는 전략이 필요하다"면서 "차세대 원자로 적기 확보를 위한 로드맵, 대규모 한국형 차세대 원자로 기술개발·실증 프로젝트(K-ARDP) 등 다양한 정부 지원방안을 마련하는 한편, 민간 참여를 지속 확대하는 정책을 적극 추진해나가겠다"고 말했다.

한편, 이번 '고온가스로' 개발 사업에는 한국원자력연구원이 원자로 설계를 수행하고, 대형원전, 연구용원자로 등 원자력 사업추진에 박차를 가하고 있는 포스코이앤씨, 대우건설, 스마트파워가 플랜트 설계에 참여한다. 또 '조기 상용화'를 위해 SK에코플랜트와 롯데케미칼이 참여해 공정열 및 수소 신사업 창출과 수요처에 적합한 고온가스로 설계를 지원한다.

포스코이앤씨는 고온가스로를 활용하여 포스코 그룹의 철강산업과 연계한 신사업 창출을, SK에코플랜트는 고온가스로의 열을 활용한 고효율 고온수전해 수소생산 사업화를, 롯데케미칼은 고온 증기를 활용하여 석유화학산업의 탄소중립에 기여할 것으로 기대하고 있다.

과기정통부는 "원자력이 지금까지 경제적이고 안정적인 전력 생산으로 국가 경제성장과 에너지 안보에 기여해왔다면, 향후 고온가스로 확보를 통한 무탄소 공정열 공급으로 탄소중립 사회에서 국내 산업 경쟁력을 더욱 강화시킬 것으로 기대된다"고 전했다.