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[초이스경제 홍인표 기자] 중국이 세계 최초로 토륨(Th)에서 우라늄(U)으로 핵연료 전환에 성공했다고 중국과학원 상하이응용물리연구소(SINAP)가 1일 발표했다.
 

중국과학원 상하이응용물리연구소는 서북지방 간쑤(甘肅)성 고비사막 민친현(民勤縣)에 건설한 액체연료형 토륨 기반 용융염 원자로(Thorium Molten Salt Reactor, TMSR·2MW급)에 최근 토륨을 투입한 뒤 운전 데이터를 확보했다고  관영 신화통신이 전했다. 
 

이는 현재 전 세계에서 유일하게 토륨 연료를 투입해 운전을 실현한 용융염 원자로로 고온의 액체 용융염을 냉각재로 사용하는 제4세대 첨단 핵에너지 시스템이다.  이 기술이 상용화되면 중국의 핵연료 수입 의존 문제를 근본적으로 해소하고, 중국에 풍부한 토륨 자원만으로도 수천 년간 사용 가능한 에너지 체계를 구축할 수 있을 것으로 전망된다.
 

토륨은 방사성이 비교적 약한 은백색 금속으로, 지각 암석에 광범위하게 존재한다. 하지만 토륨 자체는 직접 핵분열을 일으키지 못한다. 핵심 기술은 중성자를 토륨 원자핵에 충돌시켜 고효율 핵분열성 동위원소인 우라늄-233으로 전환하는 것으로,  이는 일종의 '핵에너지 분야의 연금술'이라 불린다고 신화통신은 전했다.
 

전통적인 원자력 발전소는 대량의 물을 냉각재 및 감속재로 사용해야 하며, 냉각이 끊기면 노심 과열·용해 위험이 있다. 반면 토륨 기반 용융염 원자로는 물 대신 녹인 용융염을 내부 순환시켜 섭씨 600~700도의 고온에서도 안정적으로 액상 상태를 유지한다. 열전달 효율이 뛰어나고 외부 수원(水源)에 의존하지 않아, 해안가나 강변에 지을 필요가 없으며 냉각 실패로 인한 폭발·용해 사고의 위험이 원천적으로 차단된다.
 

상하이응용물리연구소의 리칭누안(李晴暖) 부소장은 신화통신과의 인터뷰에서 "실험로는 정지하지 않고도 연료를 보충할 수 있어 연료 효율이 높고, 방사성 폐기물 발생도 크게 줄였다"고 밝혔다. 리 부소장은 이어 "실험로는 지하에 건설되어 완전한 차폐 시스템을 갖추었으며, 상압 운전 구조 덕분에 폭발 위험이 사실상 없다"고 덧붙였다.
 

현재 가동 중인 2MW급 실험로는 광둥성 대야만(大亞灣) 원전의 1000 MW급 압수로와 비교하면 작지만, 중국이 세계 용융염로 기술 경쟁에서 선도적 위치에 올라섰음을 상징한다.
 

향후 원자로 발전 계획은 '실험로, 연구로, 시범로' 3단계 전략으로 추진된다.  1단계(현재)는 간쑤 고비사막 실험로에서 토륨–우라늄 전환 및 운전 데이터를 확보하는 것이다. 2단계에서는 간쑤에 세계 최초의 소형 모듈형 토륨 기반 용융염 연구로를 건설해 공학적 열검증을 수행할 예정이다. 3단계는 2035년까지 100MW급 토륨 기반 용융염 시범로 완공 및 실증 운전을 목표로 하고 있다. 
 

상하이응용물리연구소의 다이즈민(戴志敏) 소장은 "2035년까지 시범로 상용화를 달성해 중국이 안전하고 자립 가능한 토륨 에너지 발전의 새로운 길을 제시하겠다"고 밝혔다. 이 기술은 고온 용융염 축열, 수소 생산, 석탄·가스 화학 산업 등과 결합해 차세대 '고온 청정에너지 생태계'의 핵심 축으로 발전할 전망이다.