본 발명은 그라핀/그라핀-산화물 분산 냉각재의 이용방법 및 이를 이용한 원자로 노심 용융물 냉각 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자로 노심 용융물 냉각 시스템에서 냉각수에 나노물질(그라핀 또는 그라핀-산화물)이 분산된 냉각재를 냉각용으로 사용함으로써 냉각 능력을 향상시켜 성공적인 외벽 냉각 능력을 확보하여 중대 사고시 원자로 핵연료 노심 용융물들의 노내 저장이 이루어져 원자력 안전성 확보에 기여하는 원자로 노심 용융물 냉각 시스템 및 이에 사용되는 나노물질(그라핀 또는 그라핀-산화물)에 관한 것이다.