세계 최초의 기술적 돌파구
중국이 고비사막에서 세계 최초로 토륨을 우라늄 연료로 변환하는 원자로 실험에 성공했습니다. 중국과학원 상하이응용물리연구소는 간쑤성 우웨이시에 건설한 2㎿급 실험용 토륨 용융염 원자로(TMSR)에서 이번 실험을 진행했는데요. 이번 성공은 단순한 실험실 수준을 넘어 실제 원자로 시스템에서 토륨 활용이 가능함을 입증한 첫 사례입니다.
토륨 기반 원자로 기술은 기존 우라늄 원자로와 근본적으로 다른 접근법을 취합니다. 물 대신 고온의 액체 소금(용융염)을 냉각재이자 연료로 사용하는데, 이 덕분에 바닷가에 건설해야 하는 기존 원자로와 달리 내륙이나 선박에도 설치가 가능해집니다. 토륨-232 동위원소가 원자로 내에서 중성자를 흡수해 핵분열성 물질인 우라늄-233으로 변환되는 원리를 활용하는 겁니다.
풍부한 자원과 기술적 장점
중국이 토륨 원자로 개발에 집중하는 이유는 명확합니다. 토륨은 우라늄보다 지구상에 훨씬 풍부하게 존재하며, 특히 중국 네이멍구 지역에 매장된 토륨만으로도 1000년 이상 전력을 공급할 수 있을 정도로 매장량이 풍부합니다. 중국과학원 측은 자국의 토륨 매장량이 우라늄보다 훨씬 많아 이 기술이 완성되면 국가 에너지 안보를 장기간 보장할 수 있다고 강조하고 있습니다.
기술적 측면에서도 토륨 원자로는 여러 장점을 갖추고 있습니다. 방사성 폐기물 발생량이 적고, 안정성이 높으며, 기존 원자로처럼 고체 연료봉 교체를 위한 주기적 가동 중단이 필요하지 않습니다. 용융염에 용해된 핵분열 물질을 순환시키는 방식으로 작동 중단 없이 연료를 지속적으로 보충할 수 있죠. 특히 내륙 지역의 에너지 수요를 충족시키는데 유리한 구조를 가지고 있습니다.
안전성 논란과 주변국 우려
하지만 이 새로운 기술에 대한 전문가들의 우려 목소리도 만만치 않습니다. 정범진 경희대 원자력공학과 교수는 "토륨 용융염 원자로의 안전 규제가 아직 갖춰져 있지 않다"고 지적합니다. 용융염 원자로의 치명적인 한계로 거론되는 부식 문제와 독성 가스 제어 기술이 충분히 입증되어야 한다는 겁니다.
특히 중국 동부 해안가에 집중된 기존 원전들과 달리 내륙에도 설치 가능한 이 기술은 안전성 검증이 더욱 중요해지는 상황입니다. 조양기 서울대 지구환경과학부 교수는 "중국 동부 해안 원전에서 사고가 발생할 경우 후쿠시마 때보다 훨씬 큰 영향이 있을 수 있다"고 경고합니다. 산둥반도의 원전은 인천에서 불과 350㎞밖에 떨어져 있지 않기 때문이죠.
미래 에너지 시장의 게임체인저?
중국은 이미 이 기술의 상용화를 위한 로드맵을 구체화하고 있습니다. 2035년까지 100㎿급 시범 원자로 완성을 목표로 하고 있으며, 핵심 장비의 국산화율을 90%까지 끌어올린 상태입니다. 이번 실험 성공이 '거의 끝없는 핵에너지 공급의 길을 열었다'는 평가가 나오는 만큼, 성공적 상용화는 세계 에너지 지도를 바꿀 잠재력을 가지고 있습니다.
러시아와의 협력도 주목할 만합니다. 양국은 러시아가 설계한 원자력 발전소 건설을 추진하고 4세대 원자력 에너지 기술을 공동 개발하기로 합의했는데요. 이는 첨단 원자력 기술 분야에서의 협력 강화 움직임으로 해석됩니다.
한편 한국 정부는 후쿠시마 사고 이후 방사능 물질 모니터링을 강화하고 한중일 3국 협의체를 운영하며 사고 대비 매뉴얼을 갖추고 있습니다. 하지만 새로운 기술에 대한 대응 체계도 함께 준비해야 한다는 목소리가 나오고 있습니다. 중국의 원전 기술 발전이 에너지 안보 강화를 넘어 지역적 안전 문제로까지 확장될 수 있기 때문입니다.
앞으로의 과제와 전망
토륨 원자로가 본격적으로 보급되기까지는 여전히 넘어야 할 장애물이 많습니다. 경제성 확보 문제가 가장 큰 과제이고, 용융염의 부식성 문제를 해결해야 합니다. 또한 국제적인 안전 기준 마련과 주변국과의 협력 체계 구축도 시급한 과제로 떠오르고 있습니다.
이번 기술 개발 성공은 중국의 에너지 자립 의지를 분명하게 보여주는 동시에, 차세대 원자로 기술 경쟁이 본격화되고 있음을 시사합니다. 세계 각국이 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 다양한 에너지원을 모색하는 가운데, 토륨 원자로가 미래 에너지 믹스에서 어느 정도 비중을 차지할지 주목됩니다.