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사용후핵연료의 모든 것 A to Z

  • 2016.11.23.
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사용후핵연료, 신문이나 뉴스를 통해 많이 들어보긴 했지만 사실 잘 모르는 경우가 많습니다. 그래서 이번에는 사용후핵연료에 대한 거의 모든 것들을 질의응답 형태로 준비해보았습니다. 굉장히 흥미로운 내용이 많습니다. 가보실까요?%ed%81%ac%ea%b8%b0%eb%b3%80%ed%99%98__1

사용후핵연료란?

사용후핵연료(Spent Nuclear Fuel)는 원자로의 연료로 사용된 핵연료 물질 혹은 기타 방법으로 핵분열을 한 핵연료의 물질을 뜻합니다. 원자력발전소에서 사용한 사용후핵연료는 우라늄과 플루토늄 같은 핵분열 물질을 포함하고 있습니다. 또한, 높은 방사능과 고열을 지속적으로 뿜기 때문에 고준위 방사성 폐기물에 해당합니다.

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어떻게 처리하는가?

대부분의 원자력 발전소에서는 고준위 방사성 폐기물(사용후핵연료 포함)을 붕소가 함유된 물에 넣어서 보관 중입니다. 붕소는, 사용후핵연료에서 뿜어내는 중성자를 효과적으로 흡수하기 때문입니다. 이외에는 고체 형태로 만들어서 보관(건식)하거나, 콘크리트로 밀봉해서 보관하고 있습니다.

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없애는 것은 불가능하나?

사용후핵연료에서는 플루토늄 239, 폴로늄 210, 코발트 60등 다양한 방사성 물질이 고농축이 된 상태로 방출되고 있습니다. 이러한 물질들은 인간이 인공적으로 없애는 것이 불가능합니다. 시간이 지나면서 자연에서 발생되는 정도의 수치로 돌아가게 하게 방법밖에 없습니다. 이것을 보통 ‘반감기’라고 부르는데요. 몇몇 방사성 물질은 반감기가 몇백 년에서 몇십 만년 정도입니다.

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외국에선 어떻게 하고 있나?

아직까지 사용후핵연료를 효과적으로 보관할 수 있는 방법은 ‘반감기’를 고려한 장기간 보관입니다. 실제로 핀란드에서는 사용후핵연료를 10만 년 동안 보관이 가능한 시설 ‘온칼로’를 짓고 있습니다. 18억 년 전에 조성된 단단한 화강암 지층을 몇백 미터 깊이로 판 다음, 그곳에 약 10km 길이에 달하는 터널을 지을 예정이라고 합니다. 터널에는 24톤짜리 덤프트럭이 다닐 수 있을 정도로 넓으며, 3차 밀봉 과정을 거쳐 10만 년 동안 보관될 것이라고 합니다. 온칼로가 최종 폐쇄될 예정은 2120년이라고 하니, 핀란드 정부가 얼마나 장기적으로 내다보고 있는지를 알 수 있습니다.

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우리나라는 어떻게?

우리나라의 사용후핵연료 관리기술은 선진국에 대비하면 약 70% 정도의 수준을 가지고 있는 것으로 평가되었습니다. (방사성폐기물관리사업 기술수준 조사보고서, 한국에너지기술평가원) 부족한 기술은 우리나라의 자체연구, 선진국과의 관련 기술 공동연구를 통해 확보할 예정입니다. 가장 먼저 2020년까지 원전 내 건식저장기술 확보를 제1 목표로 삼고 있습니다. 이후 2030년까지 지하연구시설 부지를 확보, 2035년까지 국내 맞춤형 사용후핵연료 관리시설 설계기술 개발까지 차근차근 진행할 예정입니다

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파이로 프로세싱 기술은 뭔가요?

핵연료 건식재처리기술 또는 건식정련기술이라고 불리는 파이로 프로세싱은, 우리나라가 주력으로 밀고 있는 사용후핵연료 처리기술입니다. 핵연료에 남아있는 우라늄 등을 회수하여 원자로의 핵연료로 재활용하는 기술입니다. 이 기술이 상용화가 된다면 반복적인 재활용이 가능해지며, 사용후핵연료의 부피는 현재 대비 5%, 발열량은 1%, 방사성 독성은 0.1%로 줄어드는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 같은 규모의 고준위폐기물 처분장이라고 해도 현재 보관용량의 수십 배 이상을 저장하는 게 가능해집니다. 현재는 2017년까지 2단계 종합검증 단계를 거치고 있으며, 내년부터는 kg 단위의 실증 시험이 시작될 예정입니다.

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우리나라의 사용후핵연료 보관시설은 어디에?

사용후핵연료는 고준위 방사성 폐기물로써, 자연환경에 큰 영향을 끼칠 수 있습니다. 따라서 사용후핵연료의 처리 및 보관에 대해서는 공론화 과정을 거쳐야만 합니다. 공론화는 특정 공공정책을 추진하는 과정에서 발생할 것으로 예상되는 사회적 갈등을 줄이기 위해, 여러 분야의 사람이 참여하는 절차입니다. 이해관계에 있는 시민들, 전문가 등 다양한 계층의 의견을 민주적으로 수렴하며, 실제 정책이 진행되는 과정에서의 사회적 동의를 구하기 위한 단계입니다. 공론화가 끝나야만 조금 더 세밀한 부분(부지 선정 등)에 대한 토의가 진행됩니다.

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그렇다면 아직까지 확실한 건 없는 것인가?

스웨덴 역시 핀란드의 사용후핵연료 보관시설인 ‘온칼로’와 비슷하게 갈 가능성이 큽니다. 그러나, 이런 시설에서 보관하는 것이 사용후핵연료 처리기술의 끝이라고 생각하지는 않습니다. 다만, 기술이 발전할 때까지 안전하게 보관할 수 있는 방법이, 지금으로썬 ‘온칼로’가 제일 적합하다고 생각하기 때문이라고 말하고 있습니다. 불과 30년전만 해도 스마트폰이라는 개념은 100년후에나 현실화 될 것으로 예상했습니다. 그러나 지금 우리가 이 글을 스마트폰으로 보고 있는 것처럼, 기술의 발달은 우리의 ‘예상’보다 더욱 빨라질 것입니다.

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지금까지 사용후핵연료가 무엇인지에 대해, 그리고 현재는 어떻게 보관이 되는지, 외국과 우리나라는 어떤 식으로 준비 중 인지, 앞으로는 어떻게 될 것인지에 대해서 알아보았습니다. 우리가 일상생활에서 전기를 불편함 없이 편리하게 사용하는 것은, 바로 원자력 발전소에서 ‘전기’가 생산되고 있기 때문입니다. 원자력 발전이 나에게 끼치는 ‘부정적 영향’도 중요하지만, ‘긍정적인 영향’도 같이 생각해보는 시간이 되셨다면 좋겠습니다. 감사합니다~!

글 : 윤용현 필진
ⓒ 사진출처
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