원자력 발전소에서 나오는 고준위 방사성폐기물(사용후 핵연료)을 안전하게 처분하기 위한 연구가 국내에서 본격적으로 시작된다.
한국원자력연구소(소장 朴昌奎)는 오는 8일 오전 11시 대전시 유성구 덕진동 원자력연구소 내 부지에서 ‘지하 연구시설(KURT; KAERI Underground Research Tunnel)’ 준공식을 갖고 시설을 공개한다. KURT는 향후 국민적인 합의하에 고준위 폐기물 처분장이 건설될 경우에 대비해 개발 중인 한국형 처분 시스템의 기술적 타당성과 안전성 적합성을 실험적으로 검증하는 기초 연구시설이다.
KURT는 1997~2002년 과학기술부 원자력중장기연구 1, 2단계 연구 결과 한국 현실에 맞는 고준위 폐기물 기준처분 시스템 개발의 필요성이 제기됨에 따라 2003년 1월 한국원자력연구소 부지 내에 기준처분 시스템을 실험적으로 검증하기 위한 시설로 건설하기로 결정했다.
사전 부지조사와 시설 설계를 마친 뒤 2004년 11월 과학기술부와 대전시, 유성구 등 관계기관으로부터 건설허가를 취득하고, 2005년 3월 지하처분 연구시설 건설에 착수해 1년 8개월 만에 준공식을 갖게 됐다. 총 사업비 34억 원이 투입됐다.
KURT는 한국원자력연구소 부지 후면 산 중턱에 폭 6m 높이 6m의 말굽형 단면으로 굴착된 총연장 255m의 지하터널로 180m 길이의 진입터널과, 처분 관련 연구를 수행하는 연구모듈 75m(좌측 연구모듈 30m, 우측 연구모듈 45m)로 이루어져있다.
향후 고준위 폐기물을 지하에 처분하는 경우에 대비, 지하수의 흐름 등 심부 지하환경에서 각종 물질의 거동을 실험하는 것이 주목적으로 환경오염 우려가 없는 일반 염료와 소금물(NaCl) 등을 사용하게 된다. KURT는 시설 내에서 어떠한 방사성 물질도 사용할 수 없는 ‘일반 시설’로 분류돼 현행법상 방사성 물질의 진입 자체가 원천적으로 불가능하다. 이는 과학기술부와 대전광역시, 유성구청의 인허가 조건에도 명시되어 있다.
한국원자력연구소는 KURT를 이용해 고준위 방사성폐기물 처분기술들이 실제 처분장에 적용되었을 때의 성능을 확인하기 위한 다양한 현장실험을 실시할 계획이다. 암반 내 균열을 통한 유체 이동, 지하 환경에서 이온 및 콜로이드의 거동 연구 등을 통해 일반 대기와는 다른 지하 환경의 지하수 체계와 지질 조건 등에 대한 분석, 지하 구조물의 장기적 안정성 평가, 지하수의 화학적 조성 평가가 이루어지게 된다.
이같은 연구는 고준위 방사성 폐기물에 대한 국가 정책 수립을 위한 기초자료를 제공할 뿐 아니라, 심부 지하환경의 특성 규명과 이해 증진을 통해 지하 공간 개발 및 자연환경 보존 등 관련 학문 분야의 수준을 높이는 데도 기여할 것으로 기대된다.
고준위 폐기물 처분의 안전성 확보는 방사선적 안전 기준 측면에서 기술적인 문제는 없지만 평가 결과를 현상학적으로 입증하는 것이 최대 현안 과제다. 따라서 지하 연구시설은 지금까지 다듬어온 한국형 처분 시스템을 실제로 구축하기 위해서 반드시 필요한 시설이다.
현재 우리나라에서 운전중인 원전은 20기로 2005년말 현재 원자력 발전소 4개 부지(고리 영광 월성 울진)에 약 7,960톤의 사용후 핵연료가 임시 보관돼 있지만 오는 2016년이면 포화 상태에 이르게 된다.
고준위 방사성 폐기물 보관 현황 및 전망
1. 고준위 방사성 폐기물
방사성 폐기물은 방사성 물질의 종류나 세기에 따라 중·저준위 방사성 폐기물과 고준위 방사성 폐기물로 나눌 수 있다. 고준위 방사성 폐기물은 원자로에서 연소가 끝난 뒤 남게 되는 사용후핵연료와, 사용후 핵연료를 재활용할 목적으로 재처리하는 과정에서 발생하는 폐기물을 말한다. 높은 방사능을 띠므로 중·저준위 폐기물(원자력 발전소의 운전원이 사용한 장갑, 덧신, 가운, 걸레, 각종 교체 부품. 또는 방사성 동위원소를 사용하는 산업체, 병원, 연구기관에서 나오는 수거물)과는 별도로 안전하게 처분되어야 한다.
2. 고준위 폐기물 처분 시스템
; 고준위 폐기물은 부식에 강한 금속용기에 넣어 지표에서 수백 미터 깊이에 위치한 안정한 심부 암반에 건설된 지하 공동 내에 밀봉하여 인간 환경으로부터 완전히 격리시키게 된다. 이처럼 고준위 폐기물을 영구 격리하는 작업을 처분(geological disposal)이라고 한다.
고준위 폐기물 처분시스템은 다중 방벽(multi-barrier) 개념을 도입하여 처분된 고준위 폐기물로부터 방사성 물질이 외부로 유출되는 것을 막게 된다. 처분 용기(container)-완충재(buffer)-뒷채움재(backfill)로 구성된 공학적 방벽 시스템(EBS;Engineered Barrier System)과 천연 방벽(natural barrier)인 주위의 암반이 2중 3중으로 방사성 물질이 누출되는 것을 막아준다.
원자력 발전을 하는 선진 각국은 약 500m 안팎의 심부 지하에 동굴 처분을 전제로 각국 실정에 맞게 고준위 폐기물 처분장 설계 개념을 검토하고 있다. 한국의 경우 1997년부터 고준위 방사성 폐기물 처분기술 중장기 연구를 시작, 한국형 처분 시스템 개발이 곧 완료될 예정이다.
3. 국내외 고준위 폐기물 관련 현황
사용후핵연료에는 유용한 물질인 우라늄-235와 플루토늄-239가 천연우라늄보다 더 많이 남아있어 이를 재처리하여 사용할 경우 원전 연료로 다시 사용할 수 있는 에너지 자원이 된다. 따라서 사용후 핵연료를 폐기물로 간주하지 않는 것이 세계적인 추세였으나, 핵확산을 우려하는 미국 등 일부 국가에서는 사용후 핵연료를 재활용하지 않고 폐기물로 취급하여 직접 처분을 계획하고 있다.
현재 고준위 폐기물 처분장을 건설 운영하고 있는 나라는 없지만 미국과 캐나다 독일 프랑스 벨기에 스웨덴 일본 등 10여 개국이 지하 연구시설을 이용한 현장 실험을 통해 고준위 폐기물 처분 기술을 향상시키고 있다.
우리나라는 중·저준위 방사성 폐기물을 보관하는 처분 시설을 경북 경주시 양북면 봉길리 일원에 오는 2009년 말까지 건설할 예정이다. 그러나 사용후 핵연료를 처분해야 할지 또는 재처리하여 이를 자원으로 재활용해야 할지는 아직 그 정책이 결정되지 않은 상태로, 현재 원자력 발전소 부지 내에 사용후 핵연료를 임시 저장하고 있다.
우리나라에서 운전중인 경수로형 원전에서는 1기당 연간 19톤, 중수로형 원전에서는 1기당 연간 95톤의 사용후 핵연료가 발생된다. 2005년말 현재 원자력 발전소 4개 부지(고리 영광 월성 울진)에 약 7,960톤의 사용후 핵연료가 보관돼 있는데 오는 2016년이면 포화 상태에 이르게 된다.
원자력(硏) 지하 연구시설 준공식
