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수고했어! 고리원전 1호기 – 고리원전의 안전해체

  • 2015.06.30.
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고리1호기_안전해체

 

오늘은 고리원전 1호기의 주제의 마지막 주제인 안전 해체에 대해서 알아보겠습니다.

한국 최초의 원자력 발전소인 고리 1호기는 40년간의 전력 생산을 마치고 2017년에 영구 정지하게 되었습니다.

 

 

고리원전 1호기의 영구 정지가 결정됨으로써 처음으로 원자력발전소의 해체 절차를 진행하게 되었는데요.

원전 해체(decommissioning nuclear power plants)는 수 십 년이 걸리는 매우 복잡한 절차로서 안전과 직결된 문제이기 때문에 시간과 노력이 많이 들어가는 작업이 될 수밖에 없습니다.

그럼 원자력발전소의 안전 해체에 대해서 알아보겠습니다.

 

고리1호기_안전해체

 

◆ 원자력발전소의 해체 방법

원자력발전소의 해체는 영구 정지 결정에 따른 해체 준비부터 마지막 환경복원까지 20년 이상이 걸리는 장기 프로젝트입니다. 해체는 가동중지>해체 준비>제염>해체>폐기물 처리>부지 복원까지 6단계로 구성되게 됩니다.

가동중지로 발전소 가동을 중지하고 핵연료를 제거하게 되며 해체 계획을 수립하는 해체 준비과정으로 들어가 물질 재고량 및 물질별 방사능 평가와 방사선 측정을 통한 시설 특성을 조사하게 됩니다.

해체 준비가 완료되면 시설 혹은 장비의 표면으로부터 오염된 방사능을 제거하는 제염을 거치게 됩니다.
이 과정에서 발전 설비의 방사능오염물질을 제거하며, 설비 유지 보수 및 해체 시 오염이 확산되지 않도록 하는 예방 작업도 실시하게 됩니다.

제염이 완료되면 전체 시설을 절단하여 해체하는 작업이 진행됩니다. 이때 발생되는 폐기물을 처리하면 발전소의 해체는 완료되며, 마지막으로 시설 및 부지에 남아있는 미세한 양의 방사성 물질을 제거해 원래의 상태로 되돌리는 부지 복원을 수행하면 해체작업이 마무리되게 됩니다.

원자력발전소를 해체하기 위해서는 지연 해체, 즉시 해체, 영구 밀봉의 방법 중 하나를 택하게 됩니다.

 

*지연해체는 방사성물질의 반감기를 고려해서 30~60년의 긴 시간동안 시설을 폐쇄하는 것으로 안전한 방법이지만, 핵폐기물 처리가 상대적으로 어렵고 해당구역 통제를 위해 비용이 늘어 날 수 있는 단점이 있습니다.

*즉시해체는 운전정지 후 바로 해체를 시작해 가능한 빠른 시일 내 해체작업을 완료하는 방식으로 유지비용과 안전관리비용이 적게 들지만 방사선 피폭위험이 가장 큰 방식입니다.

*영구밀봉은 콘크리트와 같은 구조물로 완전히 밀봉하는 것을 말합니다. 지연해체의 경우 최대 60년인 것에 비해 영구밀봉은 300년까지 보관기간이 연장되어 안전하지만, 장기간 보관 시 방사성물질이 자연으로 흘러갈 가능성이 높다는 단점이 있습니다.

모든 폐로방식의 공통점은 폐로 즉시 고준위 폐기물인 사용후연료를 제거한다는 점입니다. 제거된 사용후연료는 해당 부지의 냉각수조에서 최고 5년간 보관해야 하며, 냉각수조에 보관하기 위해 사용후연료를 사용후연료저장조에 담는 작업을 수행해야 합니다.

 

고리1호기_안전해체

 

◆ 방사성폐기물을 줄여야 한다

원전 1기를 해체하면 폐기물이 55만 t 가량 나오는데, 그중 약 6000t의 방사성폐기물에 해당합니다.
폐기물 6000t을 200L 드럼에 넣으면 2만 개가 넘게 나오게 되는데요. 이를 처리하기 위한 비용은 약 2470억 원이 사용되게 됩니다.

즉 원전 1기 해체 비용은 약 6033억 원이 넘게 들어가는데 방사성폐기물 비용만 41%를 차지하는 것입니다.
그래서 원전 해체의 핵심은 방사성폐기물 양을 최대한 줄이는 것입니다.

방사성폐기물을 줄일 수 있는 방법은 바로 ‘제염‘을 잘하는 것입니다.
방사능 물질에 오염된 부위만 골라서 떼어내는 기술을 ‘제염’이라고 하는데, 제염을 잘할수록 방사성폐기물 양은 줄어들게 됩니다. 또한 제염으로 오염 부위를 제거하고 남은 폐기물은 다른 원전을 지을 때 재활용할 수 있는 장점이 있습니다.

제염 과정은 몸에서 때를 벗겨내는 일과 비슷한데요.
원전도 오래 가동하다보면 냉각수 파이프라인 안쪽에 수 마이크로미터(μm=100만분의 1m) 두께로 때(산화막)가 생기는데, 여기에 오염물(방사성코발트)이 끼어 들어가게 됩니다. 고온고압에서 생긴 얇고 단단한 때인데다 사람이나 로봇이 접근할 수 없는 위치에 있어 벗겨내기가 어렵습니다.

이런 방사능 때를 밀기 위해 철.니켈 산화물을 녹이는 환원제, 크롬 산화물을 녹이는 산화제 등 제염제를 넣은 물을 번갈아 투입하게 됩니다. 그러면 산화막이 녹으면서 방사성코발트가 95%~98% 제거되게 됩니다. 이후 복잡한 작업을 거쳐 방사능을 완전히 없애면 파이프라인을 재활용할 수 있게 됩니다.

‘원전 해체의 꽃’은 제염과 철거작업입니다. 하지만 두 단계만 있다고 해체할 수 있는 것은 아닙니다. 먼저 방사선이 어디에 얼마나 남아있는지 정확히 측정해야 합니다. 또 제염 후 철거한 폐기물을 용광로에 녹여서 마지막 남은 방사능 물질까지 제거해야 하고, 원전으로 오염된 토양을 깨끗이 복원하는 기술도 필요합니다.

이처럼 원전 해체는 시간, 노력, 비용 면에서 쉽지 않은 작업입니다. 하지만 이런 원전 해체가 기회가 될 수도 있습니다.

 

고리1호기_안전해체

 

◆ 원전해체 기회가 될 수 있다

원전 해체 경험이 없는 한국에서 원전 해체는 원자력에 대한 수용성 확보를 위한 ‘역설적인 기회’가 될 수 있습니다.
원전 해체는 전 세계적으로도 경험이 많지 않은 작업입니다.

작년 말 기준 150기의 원자로를 영구 정지했지만 아직까지 해체가 완료된 원전은 19기에 지나지 않으며, 국가별로는 미국, 독일, 일본에 국한되어 있습니다. 따라서 고리 1호기 해체는 새로운 경험을 축적하고 그 경험을 바탕으로 해외시장에 진출할 수 있는 새로운 기회가 될 수 있습니다.
고리 1호기의 영구 정지는 원전 건설 운영에서 해체라는 새로운 기회를 우리에게 줄 것입니다.

한국 원자력 시대의 첫발을 디딘 고리 1호기는 한국 근대화의 상징적인 발전소입니다. 그 역사성을 살리고 유종의 의미를 거두기 위해서는 무엇보다도 안전하게 고리 1호기를 해체하는 것입니다.  고리 1호기의 해체 결정은 원전 역사의 흐름을 바뀌는 첫 포인트이자 첫 도전이 될 것입니다.

 

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