본 연구실은 원자력 에너지를 활용한 수소 생산 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히, 하이브리드 황(Hybrid Sulfur, HyS) 공정과 이를 변형한 Once-through Hybrid Sulfur(Ot-HyS) 공정에 대한 연구를 선도적으로 수행하고 있습니다. Ot-HyS 공정은 기존의 황산 분해 단계를 황 연소 공정으로 대체하여, 공정의 효율성과 경제성을 크게 향상시켰습니다. 이를 통해 47.1%의 순 열효율(LHV 기준)과 55.7%(HHV 기준)의 높은 효율을 달성하였으며, 이는 기존 벤치마크 공정 대비 우수한 성능을 보여줍니다. 이러한 수소 생산 기술은 미래 에너지 전환과 탄소중립 사회 실현에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 원자력 발전소의 잉여 열을 활용하여 대규모로 저렴하고 친환경적인 수소를 생산할 수 있으며, 생산된 수소는 전력 저장, 산업용 연료, 교통 분야 등 다양한 영역에 활용될 수 있습니다. 연구실에서는 Aspen Plus 등 첨단 시뮬레이션 도구를 이용해 공정의 열역학적 모델링과 최적화를 수행하고, 실제 적용을 위한 실험적 검증도 병행하고 있습니다. 향후에는 수소 생산 공정의 대형화, 시스템 통합, 그리고 수소 저장 및 운송 기술과의 연계 연구도 확대할 계획입니다. 이를 통해 원자력 기반 수소 생산이 에너지 패러다임 전환의 교두보 역할을 할 수 있도록 기술적·경제적 기반을 마련하고, 지속가능한 에너지 미래를 선도하고자 합니다.

연구실은 차세대 원자로(Generation IV) 및 소형모듈원자로(SMR) 등 혁신형 원자력 시스템의 안전성 확보와 열수력 한계 해석에 대한 심층 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 설계기준사고(DBA)와 중대사고(severe accident) 상황에서의 원자로 안전계통 설계 혁신, 수동 잔열제거계통(PRHRS), 외벽냉각(ERVC), 핵심 열수력 현상인 임계열유속(CHF) 실험 및 모델 개발에 집중하고 있습니다. 실험적으로는 다양한 조건(압력, 유량, 기울기, 재질 등)에서의 CHF 측정과, 나노유체 및 표면 개질을 통한 열전달 성능 향상, 그리고 중대사고 완화 전략(IVR-ERVC, 코어캐쳐 등)에 대한 실증 연구를 진행하고 있습니다. 또한, MARS, RELAP5, CINEMA 등 시스템 해석 코드와 CFD, 인공지능 기반 해석 기법을 활용하여 실제 원자로 및 핵심 계통의 열수력 거동을 정밀하게 예측하고, 실험 결과와의 비교를 통해 모델의 신뢰성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 원자로의 본질적 안전성(inherent safety) 향상, 수동 안전계통의 최적 설계, 그리고 새로운 냉각 및 열제거 기술의 실용화에 기여하고 있습니다. 앞으로도 해양용 원자로, 선박 추진용 원자로, 혁신형 SMR 등 다양한 차세대 원자력 시스템의 안전성 평가와 열수력 한계 극복을 위한 융합 연구를 지속적으로 확대할 예정입니다.

본 연구실은 원자력 에너지를 활용한 해수 담수화 및 에너지-물 융합 시스템 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 전 세계적으로 안전한 식수 부족 문제가 심화되고 있는 가운데, 원자력 담수화는 친환경적이고 경제적인 대안으로 주목받고 있습니다. 연구실에서는 원자력 발전소의 잉여 열을 활용한 저온 담수화 시스템, 증기 발생기 및 열교환기 설계, 그리고 혁신적인 축전 탈이온화(Capacitive De-Ionization, CDI) 기술을 통한 에너지 효율적 담수화 방법을 연구하고 있습니다. 특히, CDI 방식은 기존 담수화 기술 대비 에너지 소비가 적고, 시스템의 소형화 및 모듈화가 용이하다는 장점이 있습니다. 연구실에서는 CDI의 유동 경로 최적화, 전극 재질 및 구조 개선, 그리고 원자력-신재생 하이브리드 시스템과의 통합 가능성에 대한 실험 및 시뮬레이션 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 해양용 원자로 및 선박 추진용 원자로와 연계한 담수화 시스템 설계, 경제성 평가, 안전성 해석 등도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 미래 에너지-물 복합 위기 대응, 사막화 지역 및 도서·해양 지역의 식수 공급, 그리고 원자력의 사회적 수용성 제고에 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 앞으로도 원자력 기반 담수화 기술의 실용화와 글로벌 확산을 위한 융합 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.