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원자력발전소 사후 관리, 어떻게 할까

  • 2017.06.12.
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원자력발전소는 운전을 영구 정지한 이후에도 안전한 해체를 위하여 지속적인 사후 관리를 하게 된다. 국제원자력기구(IAEA)에서는 원자력 시설의 해체를 “해당 원자력 시설 종사자, 그리고 일반 공공의 건강과 안전에 대하여 적절한 고려를 하면서 원자력 시설의 수명 마지막에 취해지는 모든 기술적이고 관리적인 작업”이라고 정의하고 있다. 즉, 원전의 해체란 원전의 운영을 정지하고 방사성물질을 제거하는 단계에서 시작하여 최종적으로 부지의 무제한적 사용 허가까지를 의미하는 것으로 제염, 절단, 방사성폐기물 관리 및 감시 등의 모든 관리 및 기술적 업무를 포함한다.

원전의 해체 시에는 안전성의 확보가 필수적이다. 따라서 해체 작업자의 건강과 안전은 물론 해당 지역 주민과 주변 환경의 안전성 확보를 전제로 삼아야 한다.

원전 해체 절차

원전의 해체 절차는 원전 정지 후 해체 준비 단계, 원전을 직접 해체하는 단계, 해체 완료 후 폐기물 처리와 부지 재활용을 하는 해체 완료 단계 등 3단계로 나뉜다.

해체 준비 단계에서는 방사성물질의 재고량을 평가하고 방사선 측정을 통해 시설의 오염 특성을 조사한다. 이에 따라 해체 계획을 수립하고 규제 기관의 승인을 받게 된다. 해체 준 비가 완료되면, 원전 설비 및 건물의 오염된 방사능을 제거하는 제염 작업을 거친다. 제염이 완료되면 전체 시설을 절단하여 제거하는 해체 작업을 진행하며, 이때 발생하는 폐기물을 처리 후 분산한다. 마지막으로 시설 및 부지에 남아 있는 미세한 양의 방사성물질을 제거해 원래의 상태로 되돌리는 부지 복원을 수행하면 해체 작업이 완료된다.

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원전의 해체 과정에서 안전성 확보는 해체를 수행하는 국가나 기관에 일차적인 책임이 있지만, 국제원자력기구는 1997년 제정한 ‘사용후핵연료와 방사성폐기물 관리 안전에 관한 공동 협약’에 해체의 안전 관리를 위한 요건들을 포함시킴으로써 해체 과정에서 유지되어야 하는 안전성을 국제사회에서 검증받도록 하였다. 이러한 요건들은 본 조약 제26조에 포함되어 있는데, 그 내용으로는 해체 비용과 인력의 확보, 방사선 방호, 방사성물질 배출 관리, 비상 대응 및 해체에 필요한 기록 유지 등이 있다. 이와 같이 국제사회에 해체에 관한 안전성 검증이 요구되면서 원전의 운영자가 수행하는 해체의 안전 관리에 대한 감독은 국가의 업무가 되었다.

원전 해체 방식

원자력시설의 해체 방식은 해체 전략 수립의 기초가 되는 요소로서 그동안의 국제적 경험과 논의를 통해 즉시해체, 지연해체, 영구밀봉의 3가지 기본적인 대안으로 정립되었고, 현재는 거의 모든 국각가 이들 중 하나의 방법을 선택하고 있다.

즉시해체는 운전 정지 후 바로 해체를 시작하여 가능한 빠른 시일 내 해체 작업을 완료하는 방식으로 대개 10년 전후의 기간 동안 이루어진다. 유지 비용과 안전 관리 비용이 적게 들지만 해체 작업자의 방사선 피폭이 많은 편이다. 프랑스와 일본의 규제 기관이 즉시 해체를 권고하고 있는 등 선진국은 처분장과 해체 재원이 확보되어 있다면 대체로 즉시해체 방식으로 해체를 실행하고 있다.

지연해체는 방사성물질의 반감기를 고려해서 10년 내지 60년의 기간 동안 원전을 안전한 방식으로 밀폐하여 방사능을 충분히 낮춘 후 해체하는 방식이다. 해체 사업 기간이 길어지는 단점이 있지만 해체 폐기물의 방사능이 줄어들고 해체 작업자의 피폭이 적다는 것이 장점이다.

영구밀봉은 체르노빌 원자력발전의 해체에 적용한 방식으로 콘크리트와 같은 구조물로 안전하게 밀봉하는 것을 말한다. 안전 밀폐관리를 하여야 하는 시설의 범위를 최소화하여 최대한의 안전 조건을 확보한 후 최대 100년까지 안전하게 보관 기간을 연장할 수 있지만 완전한 해체 방법이 아니라는 한계가 있다.

모든 해체 방식의 공통점은 원전의 영구 정지 즉시 사용후핵연료를 원자로에서 제거한다는 점이다. 제거된 사용후핵연료는 원전 부지 내 저장 수조에서 5년 이상 냉각시킨 후 외부로 반출한다.

부지 활용 사례

수명이 다한 원전은 모든 관련 시설물들을 해체하고 부지는 방사성 환경에 대한 위해가 완전히 제거될 때까지 정화한 다음 국가 정책에 따라 녹지 또는 다른 시설물 부지로 활용하고 있다.

지금까지 세계적으로 해체가 완료된 원전의 부지 활용은 화력발전소 또는 풍력발전소 등의 발전소 부지로 재이용하는 경우와 박물관, 주차장, 녹지 등으로 사용되는 사례로 나눌 수 있다. 1989년 운전 정지되어 1996년 해체를 완료한 미국 포트세인트 브레인 원전은 부지를 천연가스 화력발전소로 활용하였고, 쇼어햄 원전은 해체 후 가스터빈발전과 풍력발전의 부지로 활용되고 있다. 그 외에도 란초 세코 원전 부지는 천연가스 화력발전과 태양열발전에도 활용되고 있다. 한편, 트로잔 원전의 경우는 전체 부지 중 2억 평방미터 부지에 대하여 공원하는 것이 고려되고 있다. 메인 양키 원전의 경우는 테크노파크로 개발 중이다.

해체가 완료된 일본의 동력시험로 원전 부지는 미래의 상업원전 부지로 활용할 계획이다. 또한 영국은 UKAEA 소유의 윙후리즈 부지에 대하여 해체 후 부지를 복원하여 비즈니스 파크로 활용하려는 계획을 갖고 있다.

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원전 해체 기술

원전 해체는 장기간이 소요되는 거대 사업으로, 안전하고 경제적인 해체를 위해서는 철저한 준비가 필요하다. 통상적으로 원전 해체는 10년 이상의 기간이 소요되기 떄문에 사업 수행과 소요 비용 조달을 위한 세밀한 계획이 필요하고, 원자력 관련 지식과 기술이 복합적으로 축적되어야 하며, 고방사능의 극한 환경에서 적용해야 하는 고난도의 기술이 요구된다.

해체 기술은 해체 공정과 자금 관리 및 해체 엔지니어링 등 해체 설계·관리 기술, 시설물의 방사능 오염을 제거하는 제염 기술, 원자로 등을 해체하는 절단 기술, 방사화된 금속과 오염된 콘크리트 등 폐기물을 감용 및 안정화한 후 포장하고 보관, 운반 및 최종 처분하는 방사성폐기물 관리 기술, 그리고 지하수 및 토양 내 잔류 방사능을 측정하고 오염 지하수를 복원하여 오염 토양을 제거 및 처리하는 부지 복원 기술로 구분한다.

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우리나라도 그동안 수행해 온 트리가 연구로 1·2호기 및 우라늄 변환 시설 해체 경험을 기반으로 독자 기술 개발을 준비 중에 있다. 기술의 안전성과 친환경성 및 효율성을 높이기 위한 기술 고도화를 위해 1,500억 원이 투입되어 2021년까지 한국원자력연구원을 중심으로 원전 제염 해체 관련 기술 개발을 추진하고 있다.

한편, 2017년 고리 1호기를 시작으로 원자력발전소의 운영이 순차적으로 종료될 수 있어, 원자력발전소의 해체에 대한 준비가 한국수력원자력을 중심으로 진행되고 있다. 원전 제염 해체 및 환경 복원 분야는 해외 수출 산업화 전망도 밝아서 관련 기술 개발과 산업 육성에 대해 정부에서도 중장기적인 기술 개발 로드맵을 제시하고 지방자치단체를 대상으로 원자력 시설 해체 기술 종합 연구센터 유치 공모를 시도하는 등 많은 관심을 기울이고 있다.

 

원전 해체 비용

해체는 일반적으로 막대한 비용이 요구되는 원자력발전소의 수명 주기에서 가장 마지막 단계이다. 원자력발전소의 해체는 반드시 수행되어야 하며 최악의 경우에는 국가의 책무로 남게 된다. 이러한 이유 때문에 적정 규모의 해체 비용 확보와 이의 효율적인 사용은 국가의 감독하에 있어야 한다.

전 세계적으로 원전 사업자가 발생자 부담 원칙에 따라서 원전 해체를 책임지고 있으며, 수익금에서 일정 요율을 사후 충당금으로 적립한 기금에서 소요 시점에 지출될 수 있도록 관리되어야 한다. 필요한 재원은 원전 사업자의 충당부채, 신탁 펀드, 별도 적립 등 다양한 방법으로 확보하고 있다. 원자력 발전국 중 대략 절반은 원전 사업자가 충당금을 관리하고, 나머지 국가들은 제3자에게 다양한 방법으로 관리하도록 한다.

해체 비용의 추산은 대상 원전의 특성은 물론 동일 노형에 대해서도 여건에 따라 차이가 발생하는 어려운 문제로 인식되어 세계 각국에서 관심을 가지고 정확성 향상을 위해 노력하고 있다. 유럽연합 집행위원회의 경우 2006년 충당금 징수 및 관리를 합리화하는 지침을 제정하여 회원국의 이행 사항을 점검하고 있다.

원자력 시설의 해체는 초창기 사업이라는 점에서 시간에 따른 불확실성이 있으며, 특히 경제 변화에 따른 금전적 가치의 불확실성은 해체에 필요한 적정 수준의 재원 확보와 관리 방법에 대한 논란의 원인이 된다. 이러한 미래 불확실성은 일부 선진국들이 지연해체에서 즉시해체로 선회한 이유이기도 하다.

우리나라의 경우 원전 사업자인 한국수력원자력이 2015년 현재 1호기당 6,437억 원의 해체 재원을 적립하고 있다. 한국수력원자력은 방사성폐기물관리법에 따라 해체 비용 조달 계획을 매년 산업부에 제출하고 있으며, ‘주식회사의 외부 감사에 관한 법률’에 따라 충당부채 적립 현황을 외부 감사기관으로부터 감사받고 있어 재원 관리 과정을 투명하게 통제받고 있다. 또한 해체 재원을 합리적으로 산정하고 관리하기 위하여 ‘방사성폐기물관리법’에 따라 2년 주기로 추정 비용을 산정하여 그 결과를 정부 고시로 공개하고 있다. 2012년 프랑스 감사원의 보고서에 의하면, 원전 해체에 필요한 추정 비용은 원자로의 형태, 해체 방법, 물가 등에 따라 호기당 2,000억 원에서 9,000억 원의 국가별 편차가 있지만 평균적으로 원전 1호기당 약 6,500억 원으로 조사되었다.

 

세계의 원전 해체 현황

2014년 말 기준으로 전 세계의 원자력발전소 현황을 살펴보면, 지금까지 가동한 세계 588개의 원전 중 영구 정지된 원전이 150개이고 19개의 원전이 이미 해체를 완료한 상태이다. 가동 원전은 미국 99개, 프랑스 58개, 러시아 34개, 영국 16개, 우크라이나 15개, 독일 9개 등이다. 영구 정지된 원전은 미국 33개, 영국 29개, 독일 27개, 프랑스 12개, 일본 11개, 러시아 5개, 우크라이나 4개 등이다. 해체 완료된 원전은 미국에 15개, 독일에 3개, 일본에 1개 있다. 가동 중인 438개의 원전 중 30년 이상 가동한 원전은 224개인데, 1960년대에서 1980년대까지 건설한 원전의 설계수명이 임박함에 따라 2020년대 이후 해체에 들어갈 원전의 수가 크게 증가할 것으로 예상된다.

 

Q. 고리 1호기처럼 영구 정지하는 원전은 어떻게 처리되나요?

영구 정지한 원전은 안전한 해체 후 부지까지도 지속적인 사후 관리를 하게 된다. 운전을 정지하고 방서성물질을 제거하는 단계에서 시작하여 최종적으로 부지의 무제한적 사용 허가까지를 원전 해체라 하며 제염, 절단, 방사성폐기물 관리 및 감시 등의 모든 관리 및 기술적 업무를 포함한다.

고리 1호기가 영구 정지하면 최소 5년간 사용후핵연료를 냉각하고 제염 및 해체 작업을 통해 방사능을 제거한다. 이때 발생한 방사성폐기물은 방사성폐기물 처분시설로 이송한다.

해외 사례를 보면 모든 관련 시설물들을 해체하고 방사성 환경에 대한 위해가 완전히 제거될 때까지 정화한 다음 국가 정책에 따라 녹지 또는 다른 시설물 부지로 활용하고 있다.

현재까지 세계적으로 해체가 완료된 원전의 부지는 화력발전소 또는 풍력발전소 등의 발전소 부지로 재이용하거나 박물관, 주차장, 녹지 등으로 사용되는 사례가 있다.

글·사진 출처
원자력 상식사전 발췌

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