코일의 2.2kW 출력은 세계적으로는 미국, 일본, 러시아, 독일, 중국에 이어 6번째이지만 현재 세계적으로 활성화되고 있는 화학레이저 기술개발에 있어 국제적인 화학레이저 연구기관과의 협력체제 구축 등 국제경쟁에 참여하게 됐음을 의미한다.
특히 고출력 화학레이저가 향후 노후 원자력시설의 해체에 중요한 역할을 할 기술이라는 점에서 그 의미는 사뭇 크다.
국내의 경우 향후 노후 원전에 대한 해체가 중요한 이슈로 부각될 것임을 감안하면 원자력시설 해체 기술이 미약한 국내 사정에 비춰봤을 때 ‘코일’의 개발은 중요한 의미를 가지는 것으로 평가되고 있다.
여기에 중공업분야의 원격 레이저 절단 등 그 용도가 다양할 뿐만아니라 고출력 레이저용 광학부품의 국산화에 의한 국내 산업용 고출력 레이저 개발을 촉진시킬 것으로 기대를 모으고 있다.
이러한 전망은 2.2kW 출력을 달성했다는 점에서 기인한다.
지금까지 국내에서 개발된 레이저는 짧은 시간에서의 순간출력은 1012W도 달성했으나 연속출력면에서는 2kW를 넘기지 못했기 때문이다.
국내에서 산업용으로 사용되는 레이저는 이미 연속출력이 5kW에 이르고 있으나 2kW이상은 모두 수입품에 의존하고 있는 실정이다.
연속출력 2kW를 초과하기 위해서는 전원장치, 냉각장치 등의 레이저시설이 커지고 광학부품의 내구성에도 문제가 발생하는 한계를 안고 있었다.
원자력연구소가 민군겸영기술개발사업인 ‘코일’개발 사업에 착수하게 된 것은 미국, 일본 등이 코일개발에 적극 나서고 있었기 때문이다.
코일은 지난 1996년 11월 미국에서 ABL(Airborne Laser)로 코일을 채택하면서 언론에 처음 공개됐으나 일본의 경우 이미 1980년대 중반 이후 원자력시설 해체 계획에 따라 원격 레이저절단 연구에 착수했고 원격레이저 절단용 코일을 1980년대 말부터 개발해 1997년 10kW급 코일을 가와사끼 중공업이 제작했다.
미국도 Rockketdyne 사가 20kW급 코일을 1995년에 개발해 원자력시설의 해체에 적용했는데 한국원자력연구소에 공동연구를 제안해 오면서 국내에서도 코일 연구에 관심을 가지고 기초연구에 착수하게 됐다.
코일의 원리는 영하 15도 정도로 냉각된 과산화수소와 가성칼리가 혼합된 액체 화학연료를 연소가스와 반응시키면 고에너지의 산소가 발생되고 고에너지 산소와 가스화된 요드를 초음속 노즐에서 반응시키면 산소의 에너지가 요드에 전달돼 고에너지 상태로 전이된 요드 원자가 레이저를 발생시키는 원리다.
한국원자력연구소는 이번 기술개발을 계기로 향후 3년간 화학효율 개선 등을 통해 10kW의 출력을 낼 수 있는 수준까지 기술을 발전시킨다는 계획으로 있어 앞으로의 연구개발에도 관심이 커지고 있다.
<변국영 기자>
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