중성자를 이용해 다양한 과학 연구를 수행할 수 있는 장비. 원자력발전소(상용로)와 원리는 동일하지만 용도는 완전히 다르다.
원전은 우라늄의 핵분열로 전기를 생산하는 반면, 연구로는 핵분열 과정에서 나오는 중성자를 사용한다. 중성자는 각종 신물질을 분석하거나 의료용 방사성 동위원소를 만드는 데 사용된다.
매일경제 2025년 4월18일(금)
📌 신문 속 표현
"[한수원]은 노후 연구용 원자로의 교체와 관련한 투자를 확대하고 있습니다."
🔍 용어 해설
연구용 원자로는 전기를 생산하기 위한 것이 아니라 신소재 개발, 의약품 제조, 방사성 동위원소 생산, 중성자 실험 등 연구 목적으로 사용하는 원자로를 뜻합니다.
⚙️ 경제와의 연결고리
이 원자로들은 대부분 공공 투자로 운영되며, 관련 산업(의료, 반도체, 원자력 기술 등)에 미치는 파급 효과가 크기 때문에 국가 기술력, 산업 경쟁력, 투자 유치와 깊은 관련이 있습니다.
🧾 한 문장 정리
연구용 원자로는 과학 기술 발전을 위한 핵심 인프라이며, 장기적으로 국가 경제에 큰 영향을 주는 전략 자산입니다.
연구용 원자로는 방사선 및 중성자를 이용한 다양한 과학기술 분야의 연구개발을 목적으로 설계된 원자로이다.
핵연료의 핵분열 시 방출되는 방사선 및 중성자를 이용한 각종 연구와 교육, 훈련, 기술개발 등에 활용되는 원자로로, 전기생산이 목적이 아니므로 규모가 상용원자로보다 작고 시스템이 단순하다. 또한 상용로에 비해 저온, 저압 상태에서 운전되며, 원자로 운용에 필요한 핵연료의 양도 비교적 매우 적다. 대신에 효율적인 연구와 실험을 위해 노심의 중성자 밀도를 높여야하므로 상용로와 비교했을 때 노심의 설계가 복잡하고 다양하다는 특성을 갖는다.
연구용 원자로는 대부분 열출력이 낮은 만큼 운전온도가 낮기 때문에 초기에는 알루미늄과 농축도 90% 이상의 우라늄합금연료를 사용했으나, 현재는 우라늄 농축도를 20%로 낮추면서 우라늄과 실리콘 합금으로 된 심재를 알루미늄피복으로 감싼 형태의 연료를 사용한다. 최근 핵연료의 성능을 높이기 위해 우라늄과 몰리브덴 합금 연료가 개발되고 있으며, 부산시 기장에 건설될 연구로에서는 우라늄-몰리브덴 합금을 연료로 사용할 예정이다. 한편, 감속재와 냉각재는 원자로의 특성 및 용도에 따라 중수, 흑연, 베릴륨 등 다양한 물질이 사용된다.
대부분의 연구용 원자로는 수심 5m 정도의 대형수조 내부에 원자로가 설치되는 수조형(Pool type)이며, 핵연료의 운영온도는 200℃ 이하, 냉각재의 운영온도는 50℃ 이하로 설계되며, 운영압력은 20기압 정도로 유지된다. 이는 상용로와 비교하면 운영온도와 압력이 매우 낮은 수준으로 그만큼 노심의 안정성을 뒷받침해 준다.
사용목적에 따라 핵연료와 감속재의 비율을 바꾸며 원자로의 임계 상태를 조정해가며 핵반응을 실험하는 임계로(critical assembly), 동위원소 생산을 목적으로 하는 동위원소생산로, 핵무기용 고농축도 플루토늄(Pu)을 생산하는 생산로, 실용 규모 기술의 실증과 경제성 평가를 위한 실증로(prototype reactor), 여러 가지 목적을 가진 다목적로(multi-purpose reactor) 등이 포함된다. 한편, 출력에 따라서는 250kWth 이하의 저출력원자로와 10MWth 이상의 고출력원자로로 분류되기도 한다.
연구용 원자로는 2016년 기준으로, 세계적으로 69개국에서 262기가 운전 중이며, 이 중 고출력원자로의 비중은 약 24% 수준이다. 연구로/시험로의 규모와 수는 국가과학기술 수준 및 경제력과 직접적으로 관련이 있다. 따라서 전 세계 연구로/시험로의 약 65%가 미국, 러시아, 일본, 프랑스, 독일, 중국, 캐나다 등의 국가에서 운영되고 있다.
대한민국에서는 1962년 이래 연구 및 교육용 원자로를 지속적으로 가동하고 있으며, 현재 한국원자력연구원에서 열출력 30MW의 원자로인 하나로(HANARO)를 운영 중이다. 하나로는 현재 세계에서 가장 활발하게 연구에 이용되고 있는 원자로의 하나이며, 냉중성자 설비를 비롯한 다양한 실험 시설 및 설비가 구비되어 많은 분야의 실험이 가능하다. 또한 대한민국은 그동안 축적한 연구로 기술을 이용해 네덜란드의 델프트 공대 연구로의 출력개선 및 프로젝트를 수행하였고, 요르단에 연구로를 수출하기도 하였다.
출처: 위키백과
🇰🇷 한국 최초의 연구용 원자로: TRIGA Mark-II
🗓 도입 시기: 1959년 7월
📍 설치 장소: 서울 노원구 공릉동, 한국원자력연구소
⚙️ 원자로 명칭: TRIGA Mark-II
🔋 출력: 0.1메가와트(100kW)
🎯 주요 용도: 방사성 동위원소 생산, 중성자 실험, 인력 양성 등
이 원자로는 한국의 원자력 연구의 시발점이 되었으며, 과학 기술 발전과 경제 성장에 큰 기여를 했어. 1995년까지 운영되었고, 현재는 해체되어 원자력 교육 및 홍보를 위한 시설로 활용되고 있습니다.
🔄 66년 후, 미국에 연구용 원자로 기술 수출
2025년 4월, 한국원자력연구원(KAERI)과 현대엔지니어링, 미국의 MPR이 참여한 컨소시엄이 미국 미주리대학교의 차세대 연구용 원자로 설계 계약을 체결했어. 이 원자로는 20메가와트급으로, 의료용 방사성 동위원소 생산과 첨단 재료 연구에 활용될 예정입니다.
이 계약은 한국이 66년 전 미국에서 원자로를 도입한 이후, 처음으로 미국에 원자로 기술을 수출한 사례로, 한국 원자력 기술의 성장을 상징하는 중요한 이정표입니다.
Korea JoongAng Daily
2025. 4. 17.
Korea to export nuclear research reactor design to U.S.
Korea JoongAng Daily
2025. 4. 17.
A cross-section of the reactor assembly for the Korean government's joint project with the University of Missouri [KOREA ATOMIC ENERGY RESEARCH INSTITUTE]
Korea will export the design of a nuclear research reactor to the United States in the first such outbound deal since Korea imported its first research reactor from the United States 66 years ago.
The Korean government said the move demonstrates that its science and technology alliance with the United States remains intact despite Washington’s recent designation of Seoul as a “sensitive country” in technology sectors.
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A consortium led by the Korea Atomic Energy Research Institute (Kaeri) has signed a contract with the University of Missouri for the initial design of the school’s Next Generation Missouri University Research Reactor project, also referred to as the NextGen MURR, according to the Ministry of Science and ICT on Thursday.
The consortium includes Hyundai Engineering and U.S.-based engineering consulting firm MPR Associates. The group was formed after the university issued an international call for bids in April 2023.
The consortium will deliver the initial design for the university’s planned next-generation research reactor. This marks the first phase of a multistep project, which typically includes initial design work such as site assessments and an environmental impact analysis, followed by conceptual and basic design, licensing and eventual construction.
Lim In-cheol, vice president of Kaeri, said during a press briefing that the initial design contract is worth approximately $10 million. He added that further contracts are likely, with the total value expected to grow significantly.
The Department of Energy headquarters in Washington on Feb. 18 [YONHAP]
The University of Missouri currently operates a 10-megawatt research reactor, the largest of its kind in the United States. Unlike power reactors, which generate electricity, research reactors use neutrons produced from uranium fission for scientific research and the production of medical materials.
The university primarily produces medical radioisotopes — unstable atomic nuclei that emit radiation — that are supplied to hospitals across the United States for cancer treatment. The new reactor, with an expected capacity of 20 megawatts, will operate alongside the existing facility.
The contract represents a significant milestone, as it demonstrates U.S. recognition of Korea’s nuclear reactor design capabilities.
“Korea's nuclear research began with U.S. support, but through steady investment and research and development, we are now exporting technology back to the United States,” said Lee Chang-yune, first vice minister of science and ICT.
Korea’s nuclear research began in 1959 with the import of the Triga Mark-II, a 0.1-megawatt research reactor, from the United States. In 1995, Korea completed its own 30-megawatt research reactor, Hanaro, and is currently building a new one in Gijang, Busan.
Since the 2010s, Korea has gained experience exporting reactor-related technology to countries including Malaysia, Jordan, Bangladesh and the Netherlands.
Lim credited Korea’s success in winning the Missouri contract to the country’s high-performance reactor fuel and accumulated project experience. “We competed against seven contenders, including U.S.-based NuScale Power and Argentina’s INVAP,” he said.
The Triga Mark-11 nuclear reactor [KOREA ATOMIC ENERGY RESEARCH INSTITUTE]
The deal was finalized just after the U.S. Department of Energy (DOE) officially designated Korea a sensitive country on March 15. The designation imposes restrictions on research cooperation and technology sharing due to concerns about national security, nuclear nonproliferation and terrorism.
“The contract is concrete proof that the Korea-U.S. science and technology alliance remains unshaken despite the designation,” Lee said. “Seoul is actively negotiating with Washington to reverse the designation.”
Joo Han-gyu, president of Kaeri, who is currently visiting the United States, added that the institute has continued to sign memorandums of understanding with DOE-affiliated laboratories and conclude export contracts since the designation took effect.
The Korean government plans to use the Missouri contract as a springboard to expand into the global research reactor market.
Over 70 percent of the world’s operating research reactors have been in service for more than 40 years and are nearing the end of their life spans, according to the Science Ministry. It estimates that around 50 new research reactors will be needed over the next two decades.
The government plans to unveil a strategy to boost research reactor exports in June.
“한국 원자로 기술력 美쳤네”…66년전 수입해왔던 미국에 연구용 원자로 역수출
매일경제 최원석 기자
2025년4월17일
전세계 7개 경쟁사 제치고 낙점
1959년 美서 1호기 도입한 한국
세계최고 기술력 입증했다는 평가
“민감국가 지정에도 협력 이상無”
한국이 원자력 종주국이라고 불리는 미국에 연구용 원자로(연구로) 설계를 수출한다. 66년 전 한국이 미국으로부터 연구로를 도입했는데, 이제는 반대로 한국이 미국에 수출하게 된 것이다.
최근 미국이 한국을 ‘민감국가’로 지정하고 15일부터 관련조치가 발효됐지만, 한미 과학기술 협력에는 문제가 없다는 평가도 나온다.
과학기술정보통신부는 한국원자력연구원·현대엔지니어링·미국 MPR사로 구성된 컨소시엄이 미국 미주리대학과 ‘차세대연구로 사업’의 첫 단계인 초기설계 계약을 체결했다고 17일 밝혔다. 미국 회사들을 포함해 총 7곳이 국제 입찰에서 경쟁했는데, 한국이 계약을 따냈다.
한국이 미국으로부터 연구로 1호기를 도입한 지 66년 만에 이뤄낸 성과다. 한국은 1959년 ‘TRIGA MarkⅡ’라는 연구로를 도입하면서 본격적인 원자력 연구를 시작했다. 원자력 기술을 가르쳐준 ‘종주국’에 역수출하면서, 한국이 세계 최고 수준의 원자력 기술을 입증했다는 평가다.
교육과 연구의 핵심 장비이기 때문에 각국의 연구기관과 대학에서 연구로를 사용한다. 국제원자력기구에 따르면 전세계 54개국에서총 227기의 연구로를 사용 중이다. 미주리대학교는 1966년에 만들어진 10메가와트(MW)급 연구로를 사용해왔는데, 이는 미국 대학이 가지고 있는 연구로 중 최대 규모다.
미주리대는 이번에 성능이 향상된 연구로를 만들기 위해 사업을 발주했는데, 이 첫 단계를 한국이 맡게 됐다. 컨소시엄은 앞으로 6개월 동안 미주리대 측이 원하는 용도를 바탕으로 적합한 설계 요건과 설비를 결정하는 작업에 착수한다. 이 과정만 계약 규모가 1000만 달러(약 140억 원)에 달한다.
정택렬 과기정통부 공공융합연구정책관은 “이변이 없는 한 다음 단계인 기본·개념 설계도 한국이 맡게 될 것이며, 그럴 경우 계약 규모는 더 커질 것”이라과 했다.
컨소시엄 책임자인 임인철 원자력연 부원장은 이번 성과에 대해 “원자력 종주국인 미국이 인정할 만큼 한국 원자력 기술의 수준이 높다는 것을 의미한다”고 설명했다. 원자력연은 원자로 설계와 핵연료 공급 역할을 맡았는데, 특히 원자력연의 연구로용 핵연료 분말기술이 인정받았다.
연구로 성능을 높이려면 고농축우라늄이 필요하지만 핵비확산 정책 때문에 사용이 매우 까다롭다. 원자력연이 세계 최초로 개발한 고밀도저농축 핵연료 분말은 연구로 성능은 높이면서도 핵비확산 문제는 피할 수 있는 기술이다
또한 연구로는 중성자를 많이 생성하는 것도 중요한데, 이번 연구로는 기존 기술보다 20% 많은 중성자를 만들어낼 수 있다.
이번 컨소시엄에서 원자력연구원이 원자로 설계와 개발을 담당한다면 현대엔지니어링은 풍부한 사업 경험을 토대로 사업 관리와 종합 설계를 맡는다. 현대엔지니어링은 지난 1985년부터 원자력팀을 조직해 가동 원전(144건), 용지 조사(22건), 연구시설과 핵주기시설 건설(78건) 등 총 240여 건의 설계 용역을 수행했다.
현대엔지니어링 관계자는 “무엇보다 네덜란드 델프트 연구로 개선사업(오이스터 프로젝트) 때 한국원자력연구원과 이미 협력한 경험이 있어 이번에도 시너지 효과를 기대하고 있다”고 전했다.
심형진 서울대 원자핵공학과 교수는 “이번 성과는 한국 원자력 기술의 압축적인 성장을 보여준다”고 말했다. 심 교수는 “국가가 원자력 산업을 키울 때 대학 학과 설치와 연구로 도입으로 시작한다”며 “66년 전 미국에서 연구로를 들여오며 우리 원자력 역사가 시작된 것”이라고 했다. 이어 “지금 우리가 미국 대학에 연구로를 수출한다는 건 경제적 효과를 떠나 의미가 남다르다”고 설명했다.
이번 계약이 민감국가 지정 이후에도 한미 과학기술 협력에 문제가 없다는 것을 보여준다는 의견도 나온다. 이 차관은 “미국은 줄곧 한미 과학기술 협력에 문제가 없다고 말하고 있는데 이번 성과가 구체적인 결과물”이라고 했다.
현재 미국을 방문해 과학계 인사들을 만나고 있는 주한규 원자력연 원장 역시 “현지 분위기는 이전과 전혀 차이가 없다. 민감하게 반응할 필요가 없다”고 강조했다.
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