원자로압력용기와 원자로내부구조물 등 핵심설비는 두께가 100-300㎜에 이르며 스테인리스 스틸, 탄소강 등 단단한 금속으로 만들어져 절단이 쉽지 않다. 또 고방사능 환경에서 절단 작업을 수행하기 때문에 빠르고 안전한 해체방법이 필요하다.

기존 원전 해체 절단기술에는 톱을 이용하는 기계적 절단, 열로 녹이는 열적 절단이 있지만 안전성과 기술성 측면에서 한계가 있다. 기계적 절단은 장비가 커 움직임이 둔하고 로봇과 같은 2차 장비에 연결하기 어렵다. 열적 절단은 다량의 2차 폐기물을 발생시키며 사용할 수 있는 대상이 한정적이다.

원자력연이 개발한 레이저 절단기술은 독자개발한 레이저 절단헤드로 빔을 강하게 쫘 대상을 녹이고, 자체적으로 설계·제작한 초음속 노즐로 가스를 초음속으로 분사, 레이저에 녹은 용융물을 불어내 절단한다. 6㎾급 레이저를 이용하면 공기 중에서 최대 100㎜, 물 속에서는 최대 70㎜ 두께의 금속을 절단할 수 있다. 60㎜ 두께의 금속의 경우 공기 중에서 분당 90㎜, 수중에서는 분당 60㎜의 속도로 절단할 수 있다. 이는 프랑스, 일본 등 해외 선진기관에서 개발 중인 기술을 4배 이상 뛰어넘는 수준이다.

특히 수중 절단에서는 초음속 노즐이 공기층을 형성, 레이저 빔이 지나갈 길을 만들기 때문에 효과적이다. 레이저의 출력을 10㎾급으로 높이면 물 속에서 최대 100㎜ 두께의 금속까지 절단할 수 있다.

연구를 주도한 신재성·오승용 박사는 "진행 중인 원격해체기술과 함께 실용화 과정을 거쳐 국내 원전 해체현장 적용과 해외 시장 진출을 목표로 연구를 계속 진행할 계획"이라고 말했다. 주재현 기자

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