-- 방사성 폐기물 처분을 위한 새로운 시도

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│ 최근 국내는 물론 세계적으로 이슈가 되고 있는 환경 보존 문제 및 │
│깨끗한 청정에너지원의 개발과 관련하여 원자력계에서도 그동안 원자력│
│발전이 가지고 있던 가장 큰 문제점중의 하나인 사용후 핵연료의 안전 │
│하고 확실한 처리를 위하여 많은 노력을 경주하고 있다. 그 중에서 │
│방사성 폐기물에 포함되어 있는 독성 원소들을 핵변환을 통하여 환경에│
│피해를 주지 않는 안정한 원소들로 변환시키려는 시도로써 가속기 구동│
│핵변환 기술이 국내·외에서 상당한 주목을 받고 있다. │
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1. 시급한 원자력 발전소의 사용후 핵연료 처리 문제

국내에는 1998년 말에 이미 14기의 원자력 발전소가 운전상태에 들어가
있으며 전력 설비용량 측면에서 전체 전력생산의 27.5%를 점하고 있다.

또한 2010년에 이르면 약 25기가 가동될 전망이며 전체 전력생산의
31.4%를 점유하게될 것이다. 이에 따라 2000년 초기 현재 연간 약 370톤에
달하는 사용후 핵연료가 발생하고 있으며 이는 기존의 임시 저장시설에
저장되어 있는 형편이다.

그러나 이들 중 일부 저장시설은 이미 그 수용량에 있어 포화 상태에
도달하였고 나머지들도 머지 않은 장래에 포화 상태에 이를 것이 예상된
다.

따라서 우리도 매우 시급한 사용후 핵연료 문제를 안고 있다고 볼 수
있으나 그럼에도 불구하고 아직 사용후 핵연료 문제를 해결하기 위한
뚜렷한 국가적 정책 방향이 제시되고 있지 못하다. 현재 제시되고 있는
심지층 처분 방법은 사용후 핵연료에 내재된 초장수명 방사성 핵종들로
인한 환경 오염 가능성을 완전히 제거할 수 없기 때문에 궁극적인 대안이
될 수 없으며 우리의 경우에는 특히, 안면도, 굴업도 등의 실패에서도 알
수 있듯이 협소한 국토와 과밀한 인구 등의 문제로 인하여 처분장 확보가
현실적으로 거의 불가능한 상황이다.

따라서 이들 사용후 핵연료들이 환경에 미치는 피해를 최소화시키는
안전한 처리방법의 확보는 필히 해결되어야 하는 시급한 당면 과제로서
이에 관한 많은 연구가 계속되고 있다. 이중 최근 상당한 주목을 받고
있는 기술이 바로 가속기로 구동되는 미임계 시스템을 이용한 핵변환
기술이다.


2. 가속기 구동 핵변환 기술이란?

핵변환 기술은 물질 구성의 기본이 되는 원자핵 자체를 다른 핵종으로
변환시킴으로써 물질의 기본적 특성을 바꾸는 기술로서 가속기 구동
미임계 핵변환 기술이란 가속기에 의하여 생성되는 핵파쇄반응 중성자를
미임계 핵분열 시스템에 주입하여 핵변환에 요구되는 중성자를 경제적으로
싼값에 생산하고자 하는 목적에서 구상된 가속기와 미임계 원자로의 복합
기술이다.

모든 초우란 원소는 핵분열 단면적을 가지고 있고 이들의 핵변환은
바로 이 핵분열 반응을 통해서 일어난다. 이러한 핵분열반응에는 필연적
으로 핵분열에너지가 수반되므로 이들 초우란 원소의 핵변환은 자연적으로
대량의 핵분열 에너지를 발생시키며 기존의 원자력 발전과 마찬가지로
이를 전기 에너지로 전환할 경우 시스템의 구동에 필요한 가속기의
구동력을 충당하고도 상당량의 에너지를 추가로 생산해낼 수 있다.

그간의 연구 보고에 따르면 미임계로의 전체 출력 중 15% 내외의
전력이면 시스템의 운전에 필요한 가속기의 구동력을 충당할 수 있고
나머지 에너지는 상용 전력으로 사용할 수 있다.

따라서 가속기 구동 미임계 핵변환시스템은 방사성 폐기물을 소각하는
소각로의 구실을 하는 한편 이들을 소각하는 과정에서 에너지도 재생하는
일종의 폐기물 재활용과 같은 기능을 수행한다고 볼 수 있다.

가속기 구동 미임계 핵변환 시스템이 갖는 여러 가지 특징적 이점으로는
(1) 높은 폐기물 처분 효율, (2) 강화된 시스템의 안전성 및
(3) 핵비확산성 등을 들 수 있다.


3. 국내 연구 개발 현황

국내에서도 1980년대 말부터 핵변환 기술연구에 관심을 가지기 시작
했으며 1992년 원자력 중장기 연구를 통해 본격화되었다. 1997년에는
원자력 중장기 연구사업의 재편과정에서 초기 연구 결과물로 도출된
가속기 구동 미임계 핵변환 시스템에 대한 심도 있는 연구의 필요성이
제기되었고 이에 따라 한국 원자력 연구소가 주축이 되어 가속기 구동
미임계 핵변환 시스템 연구개발 프로젝트인 HYPER 프로젝트를 추진하게
되었다.

현재 HYPER 시스템은 노심 설계를 제외한 대부분의 기술 분야가 초기
연구 단계에 있으며 각 분야에 대한 기술개발을 기본개념 연구, 공학적
연구, 실증장치 제작 등과 같이 크게 3분야로 구분하여 산·학·연이 공동
또는 협동으로 연구를 수행할 계획을 수립하고 있다.

또한 국내에서 기술 확보가 어려운 실험시설 또는 최신 기술개발 분야에
대해서는 국제공동연구체계를 구축하여 활용함으로서 신기술 개발에 따른
비용부담과 결과의 불확정성에서 오는 투자위험도를 최소화하는 방안을
검토중이다.

특히 핵종분리 기술 등과 같이 국제적으로 민감한 기술분야에 대해서는
국제원자력기구(IAEA) 등과 같은 국제 기구를 적극적으로 활용하여 수행할
계획을 수립하고 있다.


4. 향후 전망

급격한 인구 증가 그리고 고품질의 삶에 대한 인간들의 끊임없는 욕구는
폭발적인 에너지 소비의 증가를 가져왔고 급기야는 그로 인한 오존층의
파괴, 지구 온난화 현상 등과 같은 자기 모순적인 지구 환경 파괴로 이어
지고 있다.

이제 날로 심각해져 가는 환경문제는 우리에게 단순한 현세대의 풍요를
위한 성장과 발전만이 능사가 아님을 일깨워주고 있으며 이로부터 현세대
뿐만이 아닌 미래의 지속적인 풍요와 안녕을 보장할 수 있는 소위 지속
가능한 발전(Sustainable Development)의 중요성을 강조하고 있다.

이에 따라 에너지원에 대한 개념도 단순한 동력원으로서의 의미 이외
에도 인간의 삶과 어우러질 수 있는 환경과의 친화성이 대단히 강조되고
있으며 이러한 양질의 에너지원에 대한 사회적 갈망이 바로 핵융합로,
태양열 발전 등과 같은 무공해 에너지원의 개발로 이어지고 있다.

그러나 현실적으로 볼 때, 핵융합로의 경우는 아직 실험 연구단계를
벗어나지 못하고 있고 태양열은 경제성 등의 이유로 인하여 소규모의
난방용 정도로만 이용되고 있어 아직 새로운 청정 에너지원으로서의
역할을 수행할 수 없는 형편이다.

따라서 앞으로도 상당기간 동안은 화석연료에 비해 상대적으로 환경
공해가 적은 원자력 에너지가 인류의 주요 에너지원으로 남아있을
전망이다.

그러나 원자력 에너지는 현재, 위에서도 언급한 바와 같이, 최선의
선택이 아닌 차선 내지는 대안부재의 선택에 의한 에너지원으로 취급받고
있는 실정이다. 원자력 에너지가 이와 같은 취급을 받을 수밖에 없는
가장 큰 요인은 바로 원자력 발전에 필연적으로 수반되는 사용후 핵연료
들의 안전하고 확실한 처리가 아직 보장되지 않고 있기 때문이다.

따라서 원자력 에너지가 이 시대와 다가올 미래의 지속가능한 발전을
돕는 환경 친화적인 에너지원으로서, 제3의 불이라고 불리우던 초기의
화려한 위치를 되찾기 위해서는 사용후 핵연료의 안전하고 확실한 처리가
반드시 보장되어야 하며 이를 위해 방사성 폐기물 처분을 위한 새로운
시도로써 현재 국내 및 세계 각국에서 진행되고 있는 가속기 구동 미임계
핵변환 기술의 연구, 개발이 그간 원자력 에너지가 상실했던 사회적
공감대를 복원하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.


* 문의 : 심사4국 전기심사담당관실
신운철사무관. 전화 042)481-5585