원우

500 kW급 수상함 배기열 회수 초임계 CO₂ 발전시스템 시제품 제작 및 성능 시험 참여 연구진
1. 서한 선임연구원, 2. 정흥준 책임연구원, 3. 박주현 선임연구원, 4. 차재은 책임연구원, 5. 이기쁨 선임연구원, 6. 박수민 석박사후연수생

Q. 2024년 5월 KAERI 우수성과로 선정된 소감은?

  차재은 책임연구원   초임계 CO₂ 발전시스템 요소별 응용연구 단계를 벗어나 실증규모의 통합시스템에서, 초임계 CO₂ 사이클을 위해 개발한 압축기로 전력 생산을 이뤄낸 점에 큰 의의를 두고 있습니다.

Q. 이번 연구성과에 관해 간략히 소개하자면?

  차재은 책임연구원   임계점 근처에서 압축기를 운전해 250 ℃ 열원 시스템에서 열을 공급받아 고온, 고압의 CO₂(200 ℃, 10.4 MPa)로 터빈을 구동해 100 kWe의 전력을 생산하는 데 성공했습니다.
  박주현 선임연구원   초임계 CO₂ 압축기와 터빈을 이용한 수백 kW급의 전력 생산 성능검증실험은 현재 국내에서 한국원자력연구원에서만 가능합니다. 이번 연구성과를 바탕으로 향후 제4세대 원자로의 동력변환계통 및 탄소 배출을 줄여야 하는 산업 분야(선박, 철강, 소각로 등)에 적용이 가능할 것으로 기대합니다.
  이기쁨 선임연구원   초임계 CO₂ 발전을 위해 대용량 열원과 열침원, 대용량 전력 등의 보조 시스템을 기반으로 한 소형 발전소 규모의 실증 시스템을 보유하고 있습니다. 뿐만 아니라 초임계 CO₂ 터보기기와 주요 기기를 통합 운전해 전력 생산에 성공한 기관은 한국원자력연구원이 유일합니다.

Q. 앞으로의 계획 및 하고픈 말이 있다면?

  차재은 책임연구원   보유한 발전 및 보조 시스템과 전력 생산 시운전 결과를 바탕으로 풀부하(Full Load) 운전을 통해 총출력 500 kW 달성에 집중하겠습니다. MWe급 고압축비 압축기 개발을 통해 선진원자로의 대용량 전력 변환 계통으로 활용되기 위한 연구를 지속할 것입니다.

우수성과 연구에 참여한 일부 연구진들
(왼쪽부터) 박수민 석박사후연수생, 이기쁨 선임연구원, 차재은 책임연구원, 박주현 선임연구원

Q. 원우 독자들에게 자기소개 부탁드립니다.

  박주현 선임연구원   안녕하세요. 선진SMR기술개발부 박주현 선임연구원입니다. 현재 차세대 동력변환계통으로 초임계 CO₂ 발전시스템과 유기랭킨사이클(Organic Rankine Cycle)을 연구하고 있습니다.
  이기쁨 선임연구원   안녕하세요. 선진SMR기술개발부에서 초임계 CO₂ 발전시스템 관련 연구를 하고 있는 이기쁨 선임연구원입니다.

Q. 선진SMR기술개발부는 어떤 일을 하는 곳인가요?

  박주현 선임연구원   선진SMR기술개발부에서는 가압경수로의 성능과 효율을 뛰어넘는 차세대 원자로 시스템 개발을 위해 필요한 핵심 기술을 연구하고 있어요. 원자력발전의 열효율 향상을 목표로 하는데요. 더 높은 온도로 원자로를 운전할 수 있도록 물이 아닌 냉각재를 사용하는 원자로 기술을 개발하고 있습니다. 대표적으로 소듐냉각고속로, 고온가스로, 용융염원자로 등 제4세대 원자로와 연계되는 차세대 동력변환계통에 관한 연구를 수행하고 있어요.

Q. KAERI에 어떻게 들어오게 되셨나요?

  박주현 선임연구원   원자력공학을 전공했고, 원자로열수력 분야 전공을 목표로 대학원에 진학했어요. 대학원 과정 중 차세대 동력변환계통으로 각광받는 초임계 CO₂를 주제로 인하우스 코드와 MARS^*를 이용한 해석적 연구와 초임계 CO₂의 임계점 부근의 열물성 특성을 이용한 열전달의 실험적 연구를 수행하면서 초임계 CO₂ 연구에 대한 전문성을 키울 수 있었죠. 이를 바탕으로 대학원을 졸업하면서 KAERI에 선임연구원으로 들어오게 됐어요.
  이기쁨 선임연구원   기계공학을 공부했고 대학원 과정에서는 파동유체역학을 공부했어요. 졸업 이후의 연구를 고민하는 과정에서 미래에 적용할 수 있는 연구를 하고 싶다는 생각이 들었어요. 우연한 기회로 초임계 CO₂ 발전 관련 연구를 알게 됐고, 흥미를 느껴서 KAERI에 지원해 선임연구원으로 연구하고 있어요.
* MARS(Multi-dimensional Analysis of Reactor Safety): KAERI에서 개발한 원자로 안전 해석 코드

Q. 5월의 우수성과로 선정되셨습니다. 이번 연구를 통해 얻으신 교훈은 무엇인가요?

  이기쁨 선임연구원   연구를 수행하는 과정에서 예상치 못한 일들이 많이 발생했어요. 그럴 때마다 과제원 모두 낙심하기보다는 상황을 해결하려고 노력했죠. 이 과정을 통해 긍정적인 팀 분위기를 만들려는 노력과 나아갈 방향을 선택하는 것에 대한 중요성을 배우게 됐어요.
  박주현 선임연구원   과제에서 우수성과가 나오려면 참여하는 인원들의 노력이 필요하다고 생각해요. 그리고 원하는 결과를 얻기 위해 힘든 과정들을 잘 이겨내는 것이 필요하다고 느꼈어요.

Q. 연구성과와 관련하여 기억에 남는 에피소드가 있다면 무엇인가요?

  이기쁨 선임연구원   누설 문제로 고생하고 고민한 경험이 생각나네요. 한 부분이 해결되면 다른 부분에서 새어 나오는 상황이 반복되면서 여러 번의 시행착오가 있었거든요. 문제를 해결하기 위해 배관 수정, 체결과 조립 반복, 새로운 개스킷 적용 등 다양한 방법들을 고민하고 시도했던 경험들이 기억에 남아요.
  박주현 선임연구원   초임계 CO₂ 발전시스템은 임계점보다 높은 온도와 압력에서 작동하는 시스템이에요. 그래서 실험 준비과정으로 고압 조건에서의 시스템 누설을 실험 전에 확인하죠. 누설 시험을 반복하다 보니 검증된 기술을 적절하게 이용하는 것의 중요성을 느꼈어요. 또, 수십 병의 질소 실린더를 나르고 질소 충진과 가압하는 작업을 반복하면서 노력하면 원하는 결실을 얻을 수 있다는 것을 경험했어요.

Q. 여름휴가는 어떻게 보내실 계획인가요?

  이기쁨 선임연구원   특별한 계획은 없고 주말에 짧게나마 친구들과 근교에 물놀이를 다녀올 것 같아요. 업무적으로는 다음 단계로 계획 중인 풀부하(Full Load) 운전을 위한 준비와 MW급 압축기 성능시험 루프 제작에 집중할 예정이에요.
  박주현 선임연구원   연구에 집중하는 여름이 될 것 같네요. ‘수상함 배기열 회수 초임계 CO₂ 발전 기술 개발’ 과제를 수행하고 있거든요. 과제의 목표 달성을 위해 연구에 매진할 계획이에요. 그리고 단계 평가를 받는 유기랭킨사이클 과제의 해석 연구를 잘 마무리하고 2단계 연구에 착수할 수 있도록 준비할 계획입니다.

Q. 휴가철 즐기기 좋은 콘텐츠 하나만 추천해 주세요.

  박주현 선임연구원   넷플릭스 ‘F1, 본능의 질주’ 시리즈를 추천해요. 자동차를 구경하는 재미도 있고, 화려한 테크닉으로 서킷 안팎을 질주하는 드라이버와 팀원들 간의 스토리를 볼 수 있거든요. 단순히 F1 경기만 보는 것보다 몰입도가 높습니다.
  이기쁨 선임연구원   저는 야구 관람을 추천해요. TV로 관람하는 것도 재밌지만 직접 야구장에 가면 다양한 먹거리, 응원 문화, 이벤트 등 즐길 거리가 풍성하기 때문이죠. 가족, 친구들과 함께 가보시길 추천해요.

Q. 끝으로, 연구자로서의 좌우명을 알려주세요.

  이기쁨 책임연구원   ‘맡은 일에 책임감을 갖자’예요. 책임감을 가지면 맡은 일을 끝까지 해내려는 동기부여가 되고, 문제 해결 능력과 성과를 향상할 수 있죠. 결과적으로 개인의 성장으로 이어지고요. 더불어 동료들과 신뢰를 쌓을 수 있다고 생각하기 때문에 좌우명으로 삼고 있어요.
  박주현 선임연구원   ‘동이 트기 전이 가장 어둡다’ 예요. 칠흑 같은 어둠이 지나고 해가 뜨면 밝은 빛이 찾아오듯, 힘든 시기를 끈기 있게 버티고 연구한다면 우수한 연구 결과를 얻을 수 있을 것이라 믿거든요.