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[박상덕 서울대학교 원자력정책센터 수석연구위원]

원자력학회에서 고준위폐기물 처분장에 대한 새로운 접근 방법을 제시했다.

고준위폐기물 처분장은 원자로에서 열을 생산하고 나온 핵연료의 영구처분을 위해서 필수적인 시설이다. 영구처분은 방사성폐기물을 인간 사회로부터 완전히 격리시키기 위한 마지막 절차로 우리나라에서는 그동안 여러 번 관련 입법이 시도되었으나 탈원전 몽니를 부리는 민주당 때문에 아직 절차가 마련되지 못하고 있다.

2년 전 EU Green Taxonomy에 원자력이 포함되면서 유럽에서는 고준위 방폐장 가동에 대한 세부 계획을 2050년까지 마련해야 한다. 우리도 원자력을 녹색 분류체계에 포함시켰다. 대부분의 원자력 발전국은 아직 고준위폐기물 처분장이 없고 임시저장 시설에서 건식, 습식으로 보관하고 있다. 다만 핀란드, 스웨덴, 프랑스 등 3개국이 처분장을 확보했으며 이중 핀란드가 처분장 시운전에 들어갔다.

핀란드는 1980년대 기술을 기준으로 처분장을 건설했지만 40년의 세월이 흘러 관련 분야에도 새로운 기술이 많이 축적됐다. 그동안 개발된 신기술을 적용한다면 핀란드보다 더 경제성이 있고 안전한 부지를 확보할 수 있다. 원자력학회에서는 이 점을 착안해 우리나라 방폐장에 적용돼야 하는 상위 요건을 제시했다.

한국형 심층 처분 개념은 핀란드 심층 처분 개념 대비 동일 물량을 처분한다고 가정할 때, 처분 면적을 70% 이상 줄이고, 경제성을 30% 이상 높일 수 있다고 한다. 얼마나 놀라운 성과인가? 이 기술이 완성되면 우리나라 방폐장에는 물론, 해외에서 새로 시작하는 방폐장에도 적용할 수 있으니 원전 수출과 맞먹는 성과라고 판단된다.

이번 제안의 특징을 알아보자.

첫째, 학회에서는 우리나라의 지질 특성상 가장 풍부하고 안정된 지반인 결정질암(화강암 등)을 처분장 모암으로 제안했다. 해외에서는 결정질암, 점토질암, 암염이 사용되는데 점토질암은 우리나라의 경우 암반 두께와 넓이가 충분치 않고 암염은 존재하지 않기 때문이다. 이렇게 먼저 암반을 결정하면 지역을 먼저 선정할 경우 부적절한 암반의 안전 요건 만족을 위해 투입되는 비용을 최소화할 수 있다.

둘째, 지하 500m 환원 환경에서는 부식이 제한되므로 통상 고려하고 있는 구리 용기의 두께 5cm는 과도할 수밖에 없다. 주 철로 제작한 내부 용기와 구리로 제작한 외부 용기로 구성하고 공학적 최적화 및 3D 프린팅 등 신기술을 적용해 구리 외부 용기의 두께를 1cm 이내로 줄이면 안전성을 유지하면서도 경제성을 확보할 수 있다.

셋째, 벤토나이트 완충재는 130℃ 이상에서도 성능을 유지하므로, 처분장의 설계온도 제한치를 100℃에서 130℃ 이상으로 높일 수 있고 이 결과로 처분 면적과 처분 비용을 줄일 수 있다.

마지막으로 불확실성이 충분히 작은 경우는 공학적 여유도를 통해 해소 가능하다. 이런 원리를 적용하면 장기 냉각된 고준위방폐물의 경우에 처분용기내 다발 수를 최적화하고 이격거리도 합리화할 수 있다.

위와 같은 제안은 원자력계가 나가고자 하는 혁신의 방향을 잘 보여주고 있다. 즉, 새로운 기술개발에 의해 안전을 유지하면서 경제성도 높이는 노력이 바로 원자력산업의 기술개발 방향이다. 이러한 혁신 정신이 앞으로도 원자력산업 각 분야에 들불 퍼지듯 번져 나가길 바란다.

이 노력의 연장선에서 여러 가지 기술개발 활동이 있겠지만 일단 다음과 같은 두 가지는 시급하다고 판단된다. 하나는 사용후핵연료가 단순한 폐기물이 아니고 재활용해야 할 자원이라는 사실을 기억하고 재활용이 가능하도록 보관 처리하는 것이다. 다른 하나는 방사선 제한치와 관련 원자력계의 발목을 잡는 문턱 없는 선형모델 즉, LNT(Linear Non-Threshold) 모델을 최신 기술을 이용해 폐기하는 것이다.