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1. 용융소금이란?
정의 & 특성
용융소금은 일반적으로 상온에서 고체 상태였던 무기염(salts)이 고온에서 액체로 전환된 형태를 말합니다. 대표적으로 **질산염계(나트륨/칼륨 질산염 혼합물), 탄산염계, 플루오르화염계(FLiBe 등)**이 많이 사용되며, 높은 열용량, 높은 끓는점, 낮은 기화압 등 탁월한 열역학적 특성을 갖고 있어 에너지 전송 및 저장, 반응 매개체로 매우 유용합니다.
2. 용융소금의 활용 분야
(A) 태양열 에너지 저장 (TES)
- 원리: 태양열을 이용해 소금을 고온(예: 약 565 °C)으로 가열 후 저장. 필요 시 이 열로 스팀을 생성해 터빈 발전.
- 장점: 장시간 저장 가능, 낮에도 저장·밤에 발전, 시스템 안정성 향상. 예: 독일 쥐리히에 설치된 시스템은 하루 최대 24시간 전력 방출 가능
- 기술 수준: Solar Two 프로젝트(1995–1999)에서 99% 효율 달성 보고
- 시장 동향: 최근 배터리 외 대체 저장 기술로 주목받으며, 정책적 관심과 파일럿 프로젝트 확대 중
(B) 차세대 원자력 기술: 용융염원자로 (MSR)
- 개요: 연료와/또는 냉각재로 용융소금을 사용하는 원자로. 낮은 압력에서 고온 운전 가능 → 공정 효율과 안전성 모두 개선
- 종류:
- 고체 연료 + 용융소금 냉각재
- 연료가 용융소금 내에 용해된 형태 (연료-냉각체 일체형 설계)
- 장점:
- 수동 안전 기능: 온도 상승 시 반응성이 감소하거나, 고체화되어 자동 정지되는 설계 적용
- 폐기물 절감: 연료 고효율 연소 및 폐기물 저감 가능, 연료 재활용과 폐기 시간 최소화
- 유연한 연료 옵션: 우라늄, 토륨, 플루토늄 등 다양한 핵종 활용 가능역사 및 현황:
- 1960년대 Oak Ridge 실험용 MSRE (Molten Salt Reactor Experiment): 650 °C, Hastelloy-N 재질, LiF-BeF₂ 기반 연료 사용
- IAEA, 캐나다, 중국, 러시아 등에서 다양한 MSR 기술 개발 진행 중, 2030년대 상용화 기대
- 사례:
- 미국 NRC, Kairos Power의 Hermes 시험용 MSR 허가 (전력생산용 아닌 개념검증용)
- 텍사스 프로젝트 (ACU, Natura, Texas Tech): 배출수(Produced Water) 처리를 위한 MSR 연구 및 상용화, 2026년 상반기 가동 목표
- Natura MSR-1 개발 (DOE HALEU 연료 확보), 2028년 상용화 목표도전 과제:
- 부식 문제: 고온 소금의 금속 부식 위험, 재질 특화 필요 (예: Hastelloy N 개발)
- 규제 환경 및 안전 기준 미정립: 표준화 및 평가 기반 구축 필요
(C) 기타 산업적 고온 공정
- 금속 제련, 화학 반응 공정에서 열 매개체로 활용, 높은 열전달 효율과 안정성 장점. (관련 직접 출처는 제한되지만, 적용 사례 많음)
3. Q&A: 사람들이 가장 궁금해하는 점
Q1: 용융소금은 얼마나 안전한가요?
- 화재, 폭발 위험 낮음: 고압이 아닌 대기압에서 운전 가능.
- 자동 정지 기능: 과열 시 용융소금은 확산 및 고체화되어 핵분열 자동 정지 구조 적용
- 수소 폭발 없음: 수소 발생이 없어 수소 폭발 위험 없음
Q2: 일반 소금도 사용할 수 있나요?
- 이론적으로 석유처럼 가능하지만, 실제 산업용 시스템은 녹는점 낮고 안정성이 높은 특수 혼합염 사용 (FLiBe 등)
Q3: 상용화 시기는 언제쯤인가요?
- MSR 상용화: 일부 시험용 원자로는 2026~2028년, 상업용은 2030년대 초중반 예상
- 태양열 용융소금 TES: 이미 상용화된 사례 있으며, 지속적으로 확산 중.
4. 맺음말
용융소금은 단순히 '녹은 소금'이 아니라, 신재생 에너지, 원자력, 산업 프로세스를 혁신하는 핵심 매체입니다.
- 태양열 발전의 저장 한계를 넘어
- 원전 기술의 안전성·효율성을 높이고
- 미래 에너지 시스템의 유연성과 지속가능성을 담보합니다
용융소금 기반 기술이 상용화에 다가서며, 미래 에너지 전환의 토대가 될 것이라 자신합니다.
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