화석 연료를 활용하지 않고 일단 가동되면 직접적인 탄소 배출을 일으키지 않는 에너지원인 원자력 에너지는 종종 “청정”한 것으로 간주되며 에너지 솔루션으로 선전됩니다. 그럼에도 불구하고 원자력 발전과 관련하여 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있습니다. 이러한 원자로의 성능에 대해 자세히 알아보기 위해 인디애나주 퍼듀 대학의 과학자들은 원래 1962년에 건설된 원자로를 완전히 디지털 방식으로 작동할 수 있도록 전환했습니다. 퍼듀(Purdue) 보도 자료에 따르면 2019년 퍼듀 대학 원자로 1호(PUR-1)는 “완전한 디지털 안전 및 제어 시스템을 갖춘 미국 최초”가 되었습니다.
그러나 열을 발생시키는 핵 반응을 전기로 변환하여 가정과 기업에 전력을 공급하는 대신 PUR-1은 과학자들이 원자력을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있는 실험을 수행하는 데 사용됩니다. 따라서 PUR-1은 매우 귀중하고 정교한 연구 도구 역할을 합니다. 또한 이 대학은 원자로의 동작을 매우 정확하게 복제하고 예측할 수 있는 가상 버전인 원자로의 디지털 트윈을 구축했습니다. 이제 PUR-1은 미래의 원자로를 더 쉽게 제어하고 유지 관리할 수 있도록 원자로 환경 내에서 기계 학습 및 AI 기능을 테스트하기 시작했습니다.
PUR-1에서 진행되는 독특한 작업
2026년 7월, 연구원들은 원자로를 원격으로 조정할 수 있는 방법을 보여주는 실험을 수행했습니다. 클라우드 연결과 원자로에 설치된 추가 제어 장치를 이용해 연구원들은 원자로 내 제어 장치를 원격으로 정밀하게 조작할 수 있었습니다. 이는 자동화된 시스템을 통해 달성되었으며, 연구원들은 원자로 작동을 시뮬레이션하고 대응할 수 있는 AI 모델을 사용하여 이를 개선할 수 있었습니다.
원자로 자체와 디지털 트윈 간에 데이터가 거의 실시간으로 공유되므로 매우 정확한 테스트 및 모니터링이 가능합니다. 여기에는 더 많은 기능이 포함됩니다. 디지털 트윈을 통한 AI 분석은 원자로의 다양한 기능과 시스템의 지속적인 출력도 예측할 수 있음을 의미합니다. 이는 성능 저하로 인해 어려움을 겪는 구성 요소에 신속하게 플래그를 지정하여 사이버 보안 문제 또는 유지 관리 요구 사항을 감지하고 진단하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 작업을 통해 팀은 원자로가 획득한 수많은 데이터를 탐색하고 새로운 AI 도구가 이 데이터와 상호 작용하여 잠재적으로 운영을 간소화하고 효율성을 높이며 원자로의 복잡한 운영에 원격 작업을 더 많이 포함시킬 수 있는 방법을 결정할 수 있습니다. 대학은 다가오는 미국 원자로가 잠재적으로 PUR-1의 일부 기능을 사용하여 건설될 것이라고 지적합니다. 이를 통해 원자로는 더 오래 지속될 수 있으며, 수명이 다할 때 일어나는 일을 재구성할 수도 있습니다.
이것이 원자로의 미래에 어떤 의미를 가질 수 있는지
퍼듀 원자력 공학 조교수이자 PUR-1 부소장인 Stylianos Chatzidakis는 원격으로 작동되는 여러 마이크로 원자로 또는 기타 소규모 시설의 미래를 상상합니다. Chatzidakis는 2026년 7월 보도 자료에서 “직원이 수백 또는 수천 마일 떨어진 제어실에 있으면서 여러 원자로를 동시에 모니터링할 수 있다면 운영 및 유지 관리 비용을 최소화할 수 있습니다”라고 말했습니다.
안전성, 비용, 대규모 원자로 네트워크를 가동하는 데 소요되는 시간 등의 우려로 인해 원자력 발전소에 대한 투자를 꺼리는 사람들이 있습니다. PUR-1이 수행하는 작업이 배당금을 지불할 수 있는 곳입니다. 결국, 디지털 모델링은 제조업체에게 그러한 시설이 어떻게 운영되는지에 대한 귀중한 정보를 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 원자력청(Nuclear Energy Agency)은 이전에 다음과 같이 언급했습니다. “추가 PUR-1 데이터는 운영 중인 상업용 원자력 발전소에서는 불가능한 다양한 원자로 조건(…)의 테스트를 허용할 수 있습니다.”
사이버 보안에서 원격 작동에 이르기까지 이러한 테스트는 더 쉽게 업그레이드하고 원자로를 보다 효율적으로 작동할 수 있는 디지털 구성 요소로 미래 원자로를 향상시키는 것을 목표로 합니다. 이 실험은 또한 기존 수단이 아닌 광자 및 특수 센서를 통해 데이터(예: 원자로에서 공유되는 매우 민감한 정보)를 보호하는 수단인 양자 암호화의 잠재력을 테스트하는 것을 목표로 합니다.
