사용후핵연료, 사실은요? 진실문답

최초작성자 : 송종순

사용후핵연료란 무엇인가요?

원자력발전소에서 전력을 생산하기 위해 연료로 사용되고 난 후 원자로에서 인출된 핵연료를 말하는 것입니다. 사용후핵연료는 우라늄과 플루토늄 등의 자원적 가치를 갖고 있습니다. 2024년부터 사용후핵연료 저장공간이 부족할 것으로 예상되고 있습니다.

사용후 저장시설은 지진에 안전한가요?

원전과 관계시설은 규모 6.5의 지진에도 안전하도록 내진설계 되어 있으며 원전 내 사용후핵연료 저장시설 또한 이와 동일하게 설계되어 있습니다. 규모 6.5의 지진은 전 세계적으로 연간 약 120건 발생되고 있으며 우리나라의 경우, 1978년에 발생한 규모 5.0의 지진이 가장 큰 지진으로 기록되었습니다. 우리나라 원전의 경우 대형지진, 해일로 인한 중대사고가 발생할 경우 지진 자동정지 설비 시스템이 가동되어 사용후핵연료 저장시설 또한 방사능 유출로 인한 피해를 막기 위해 안전하게 관리되고 있습니다.

사용후핵연료의 방사선과 자연방사선은 다른가요?

사용후핵연료에서 나오는 방사선은 인공방사선의 한 종류에 속하며 인공방사선이든 자연방사선이든 전달된 에너지의 크기가 같다면, 다시 말해 동일한 방사선량을 받을 경우 그 영향은 같습니다. 방사선의 종류와 무관하게 우리 몸에 전달, 흡수되는 에너지의 크기로 방사선피폭하였다고 하고 그 양을 표시합니다. 우리는 연간 2.4 밀리시버트(mSv) 정도의 자연방사선을 받으며 살아가는데요. 자연방사선은 지구가 탄생한 이후부터 우리 주위에 있어 온 방사선으로 우주에서 날아오는 우주방사선과 땅이나 건물 공기중에 존재하는 천연 방사성 물질에서 나오는 방사선 등이에요. 또, 인공방사선은 의료기기, 원자력발전소 등에서 발생한 동위원소에서 나온 방사선으로 사용후핵연료의 방사선도 이에 속한답니다. 그리고 참고로 국가 환경방사선 자동감시망에서 실시간으로 전국의 환경방사선량률을 학인 할 수 있습니다.

사용후핵연료와 고준위방사성폐기물은 다른가요?

고준위방사성폐기물은 열과 방사능 준위가 높은 폐기물로서 열과 방사능의 준위에 따라 고준위, 중준위, 저준위, 극저준위로 분류되고 있습니다. 사용후 핵연료는 고준위방사성페기물의 일종입니다. 우리나라의 경우 고준위방사성폐기물은 사용후핵연료가 대부분입니다.

사용후핵연료도 핵폭탄처럼 폭발하나요?

원자폭탄은 일반적으로 우라늄 농도가 90%이상일 경우에만 폭발하지만 사용후핵연료의 우라늄 농축도는 1%이기 때문에 폭발하지 않습니다. 또한 사용후핵연료는 핵분열을 일으키는 중성자를 흡수하는 특수용기에 보관하는 등 안전하게 관리되고 있습니다.

우리나라에서는 사용후핵연료를 어떻게 처리하고 있나요?

원자력 발전소를 운영하면서 고준위방사능폐기물과 중•저준위방사능폐기물이 발생하게 됩니다. 이중에서 원자력 발전 연료로 쓰이는 핵연료는 발전에 사용된 이후엔 고준위방사성폐기물로 구분이 됩니다. 이 사용후핵연료의 경우 약 96%는 재활용이 가능한 자원입니다. 하지만 우리나라엔 재처리를 위한 기술과 더불어 외교관계등 여러 문제점들이 복잡하게 얽혀있기 때문에 현재는 영구처분 혹은 재활용을 하지않고 임시적으로 보관하고 있는 상태 입니다. 국내에선 영구처분이나 재활용 방향이 정해져있지 않아 원자력발전소 내부에 위치한 사용후핵연료 습식저장 시설에서 임시로 보관중에 있습니다. 임시 보관중인 상태인데 연간 약 690톤의 사용후핵연료가 발생하고 있어 2016년 이후엔 해당 저장시설이 포화상태가 될 것으로 예상이 됩니다. 따라서 재활용 또는 영구처분이란 정책 결정에 앞서 중간단계의 관리방안을 마련해야 합니다.

사용후핵연료 처분 전에 중간저장이 꼭 필요한가요?

사용후핵연료중간저장이란 원자력발전소에서 발생한 사용후핵연료를 재처리 또는 처분하기 전까지 일정기간 저장하는 것을 의미합니다. 사용후핵연료 중간저장 시설의 운영기간은 국가마다 다르지만 일반적으로 50~60년입니다. 그러면 왜 사용후핵연료를 바로 영구처분하지 않고 중간저장을 하는 것일까요? 그 이유는 사용후핵연료 영구처분을 위해서 다양한 기술을 마련하고 지질이 안정된 부지 선정이 필요하기 때문입니다. 처분기술은 국가별 여건과 상황에 영향을 받으며 부지 선정은 지질학적 안전성 검증에 시간이 소요되므로 사용후핵연료의 안전한 관리를 위하여 별도의 장소에서 중간저장하는 것이 바람직합니다.

사용후핵연료 재처리와 재활용은 다른건가요?

재처리와 재활용 모두 사용후핵연료로부터 우라늄, 플루토늄 등 유용한 물질을 추출하여 다시 사용한다는 것은 같습니다. 그렇지만 재활용은 핵무기를 제조할 수 있는 순수한 플루토늄 추출이 어렵다는 점에서 재처리와 다릅니다. 재처리는 사용후핵연료를 물리적•화학적 방법으로 처리하여 핵연료로 활용 가능한 우라늄과 플루토늄을 추출하는 것입니다. 재처리를 하면 사용후핵연료의 부피가 1/20, 발열량은 1/100, 방사성 독성은 1/1,000로 줄어들게 됩니다. 재활용은 재처리에 비해 핵무기에 사용할 수 있는 물질을 추출할 가능성이 상대적으로 매우 낮거나 없는 기술입니다.

원자력발전소에서 나온 사용후핵연료는 처리장소로 어떻게 운반하나요?

사용후핵연료는 해상운반 또는 육상운반이 모두 가능하지만 원전과 관리시설의 위치를 고려해서 일반적으로 전용선박을 이용한 해상운반을 합니다. 사용후핵연료의 안전한 운반을 위해서는 국제원자력기구(IAEA)와 국내 원자력안전위원회 등 국제 규정 및 국내 법령에서 정한 엄격한 기준을 충족해야 합니다. 그 동안 세계적으로 사용후핵연료의 해상운반이 수백차례 진행되었지만 단 한차례의 사고도 발생하지 않았다고 합니다.

사용후핵연료를 재활용하는데 왜 처분장이 필요할까요?

그 이유는 재처리를 하고 난 후에도 방사성폐기물의 양이 줄어들 뿐 고준위방사성폐기물이 나오기 때문입니다. 프랑스, 일본, 러시아 등 재처리 정책을 채택한 국가도 재처리 후 발생하는 고준위폐기물 처리를 위해 영구처분장 확보를 추진하고 있습니다.

사용후핵연료를 물속에 촘촘히 저장해도 안전한가요?

사용후핵연료를 보관하는 저장수조의 온도를 최대 60°C이하로 관리하며 특수한 재질의 금속으로 만든 조밀랙(조밀저장대)을 사용하기 때문에 안전합니다. 안전성이 충분히 유지되는 범위 내에서 사용후핵연료의 보관 간격을 줄이고 더 많은 사용후핵연료를 보관 가능하도록 개발한 것이 조밀랙(조밀저장대)입니다. 저장수조 안에 조밀랙(조밀저장대)을 교체 설치하면 안전성은 유지하면서 저장용량은 2배 가까이 늘어납니다. 이 조밀랙은 우리나라뿐만 아니라 미국, 독일 등 전 세계적으로 약 120개 이상의 원전에서 사용 중이며 입증된 보관기술입니다. 또 사용후핵연료가 보관되는 저장수조는 중성자를 흡수하는 물질의 함량을 높이고 냉각수의 순환을 통해 안전하게 관리됩니다. 이와 함께 냉각수의 누설, 순환장치의 고장에도 대비되어 있습니다.

사용후핵연료 발생현황과 발생전망은 어떻게 되나요?

지난 1978년 우리나라 첫 번째 원전인 고리1호기가 상업운전을 시작하였습니다. 이로부터 38년이 지난 지금 우리나라의 사용후핵연료 발생량은 2015년 12월을 기준으로 발생한 사용후핵연료는 경수로형 원전에서 16,297 다발과 중수로형 원전에서 408,797 다발입니다. 이로인해 중수로형 월성원전은 ‘19년부터 포화가 예상되고 경수로형 원전은 한빛(’24년), 고리(‘24년), 한울(’37년), 신월성(‘38년) 순으로 포화가 예상됩니다. 이처럼 사용후핵연료의 포화시점에 도달함에 따라 장기적인 관리방안의 필요성이 증대되고 있습니다.

우리나라와 미국의 사용후핵연료 영문표기가 다른 이유는 무엇인가요?

사용후핵연료의 영문표기를 우리나라는 공식 문서에 Spent Nuclear Fuel이라고 표기하는데, 미국에서는 Used Nuclear Fuel이라고 표기합니다. 미국도 처음에는 Spent Nuclear Fuel로 표기하다가 지난 2010년 Spent를 Used로 법률용어를 바꾸었습니다. “용도를 다해 폐기해야 할(spent)” 의 의미가 강해서 이미 사용했지만 향후 다시 사용할 수 있다(used)“는 의미로 바꾼 것입니다. 한번 사용한 핵연료를 다시 사용하는 일을 재처리라고 하는데요 현재 우리나라는 사용후핵연료의 재처리시설과 재처리정책이 없기 때문에 Spent Nuclear Fuel로 표기합니다.

사용후핵연료의 구성비는 어떻게 되나요?

원자력발전은 우라늄을 연료로 사용하는데, 발전에 사용되었던 우라늄 연료를 사용후핵연료(Spent Nuclear Fuel)라고 하죠? 원자력발전에 쓰이는 우라늄 핵연료는 우라늄-235(U-235)가 약 3~5% 정도 들어 있습니다. 4년 정도 사용하면 우라늄-235가 약 1%로 줄어들어 더 이상 발전에 사용하지 못하기 때문에 새로운 연료로 바꿔주어야 하는데, 이때 교체되어 나온 우라늄 핵연료인 사용후핵연료는 높은 열과 방사능을 가지는 물질로 바뀌기 때문에 안전을 위해서 특별하게 관리해야 합니다. 원자력발전에는 우라늄-235(U-235)가 사용되는데 광산에서 캐낸 천연우라늄에는 우라늄-235가 약 0.7% 포함되어 있고 나머지 99.3%는 우라늄-238입니다. 우라늄-235는 핵분열을 하므로 연료가 되지만 우라늄-238은 핵분열을 하지 않습니다. 또한, 중수로형 원전은 천연우라늄을 연료로 사용하지만, 경수로형 원전은 우라늄-235를 3~5% 정도로 농축하여 사용합니다. 이 때, 우라늄이 핵분열을 일으키면 플루토늄, 세슘, 스트론튬 등의 방사성물질로 바뀌게 됩니다.

세계의 사용후핵연료 발생현황과 관리방안은 무엇인가요?

2014년말을 기준으로 전 세계적으로 443개의 가동원전에서 약 340,000톤의 사용후핵연료가 발생하였으며 이 중에서 우리나라는 약 14,000톤의 사용후핵연료가 발생하여 전 세계의 4%를 차지하고 있습니다. 지역별로 살펴보면 원전115개가 가동 중인 서유럽 지역에서 제일 많은 13만톤의 사용후핵연료가 발생하였고, 118개의 가동원전이 있는 북미지역에서는 12만톤, 106개의 가동원전이 있는 동아시아 지역에서는 3만톤이 발생했습니다. 사용후핵연료는 저장, 재처리+처분, 직접처분 등 3가지 방법으로 관리되고 있으며 먼저 전 세계 31개 원전운영국가들은 원전 내에 습식저장(pool) 시설을 운영 중에 있으며 이 중 15개 국가에서는 원전 내에 건식저장 시설도 함께 보유하여 사용후핵연료를 저장하고 있습니다. 그리고 프랑스(연간 2,000톤), 영국(연간 약 2,400톤) 등의 국가에서는 상업용 재처리 시설을 운영하고 있으며, 일본의 경우 연간 800톤 규모의 재처리시설을 운영 준비 중에 있습니다. 또, 7개 국가(핀란드, 스웨덴, 독일, 캐나다, 스페인, 미국, 루마니아)에서는 직접처분정책을 채택하여 사용후핵연료를 관리하고 있습니다.

심층처분이 무엇인가요?

영구처분(Final Disposal)은 사용후핵연료를 인간의 관리 없이 영구적으로 인간 생활권에서 격리하는 것을 말합니다. 사용후핵연료에서 나오는 높은 열과 방사선으로부터 인간과 환경이 나쁜 영향을 받지 않도록 하기 위해 필요합니다. 영구처분의 방식에는 심층처분, 해양처분, 우주처분, 빙하처분 등이 있는데, 이 중 국제원자력기구(IAEA)는 경제성과 안전성 등을 종합적으로 판단했을 때, 심층처분이 가장 적절하다고 권고하고 있습니다.

심층처분은 안전한가요?

사용후핵연료 심층처분은 부식과 압력에 장기간 견딜 수 있는 처분용기에 담아 공학적 방벽을 더하고 지하 500~1,000m 깊이의 자연암반에 묻기 때문에 안전한 처분방식입니다.

해외에서도 심층처분을 하나요?

핀란드에서는 규제당국의 허가를 받아 2015년 11월부터 심층처분 방식의 처분시설 건설을 시작했습니다. 핀란드의 심층처분시설은 지하 500m 암반에 지하연구시설(URL)을 만들어 11년간 안전성 확인과 검증을 거친 후 4중으로 밀봉하여 처분하도록 설계되었다고 합니다.

사용후핵연료 발생량은 얼마나 되나요?

사용후핵연료는 매년 약 750톤(20기의 경수로형 원전에서 매년 약 400톤, 4개의 중수로형 원전에서 약 350톤) 정도 발생하여, 2015년 기준 총 1만 4천 톤이 저장되어 있습니다. 중수로형 원전은 농축되지 않은 천연우라늄을 사용하기 때문에 경수로형 원전에 비해 사용후핵연료가 월등히 많이 발생합니다. 사용후핵연료는 원전내에 있는 저장시설에 보관하고 있는데, 2019년이 지나면 월성 원전부터 시설용량이 가득 차게 됩니다.

고준위방사성폐기물 관리원칙은 무엇인가요?

정부는 관리 계획 발표와 함께 고준위방폐물 관리의 기본 원칙으로 국가 책임하에 관리, 국민의 안전을 최우선으로 고려, 국민 신뢰 하에 고준위방폐물관리, 현 세대가 고준위방폐물 관리 책임 부담, 고준위방폐물관리의 효율성 제고 등 다섯 가지를 제시했습니다.

고준위방사성폐기물의 국내외 관리시설부지는 어떻게 확보하나요?

국내 고준위방사성폐기물 관리시설은 지하연구시설(URL), 중간저장시설과 영구처분시설을 동일 부지에 확보하는 방안으로 추진됩니다. 또 국제공동저장•처분 방식도 국내 고준위방폐물 관리시설과 대등한 수준에서 국제공동저장•처분 방식의 경제성과 미래 불확실성을 감안하여 병행, 추진하기로 하였습니다. 부지선정은 적합한 부지를 과학적으로 조사하고 해당지역 주민의 의사를 수렴해서 진행할 것입니다. 부지 선정에 소요될 기간은 12년 정도로 예상하며 외국도 유사한 절차를 거쳤습니다.

경주 방폐장이 있는데 사용후핵연료처분장이 또 필요한가요?

경주 중•저준위방사성폐기물처분시설(경주 방폐장)은 중•저준위방사성폐기물만 처분하는 시설이므로 사용후핵연료를 관리하기 위해서는 별도의 처분장이 필요합니다. 미국, 프랑스, 일본 등 국가들도 중•저준위방사성폐기물처분장을 운영하고 있지만 고준위방사성폐기물처분장 부지를 별도로 마련하기 위해 노력하고 있습니다.

중•저준위 방사성페기물들은 일반 쓰레기처럼 태우면 안되나요?

방사성물질은 소각만으로 방사능이 없어지지 않습니다. 왜냐하면 방사성 물질은 태우더라도 원소의 기본적인 성격이 변하지 않기 때문입니다. 원자핵이 변하는 것은 핵분열이나 핵융합 밖에 없습니다. 원자력발전소 방사선 관리구역에서 나온 폐기물은 방사성물질이 일부 묻어 있거나 그럴 가능성이 있는 물질을 따로 관리하게 됩니다. 이를 중•저준위방사성폐기물이라고 합니다. 가장 좋은 해결방법은 방사선을 내지 않을 때까지 또는 그 방사선량이 인간이나 자연환경에 영향을 미치지 않을 때까지 격리해 두는 것입니다. 중•저준위방사성폐기물 처분시설이 그러한 역할을 맡고 있습니다.

방사성폐기물처분시설의 수명, 안전성을 보장할 수 있는 건가요?

중•저준위방사성폐기물 처분시설은 원자력발전소와 유사한 다중방벽 개념으로 설계 및 건설되어 매우 안전합니다. 또한 주기적으로 안전평가를 실시하여 안전성이 충분히 확보되고 있는지를 입증하는 과정을 거치게 되어 있습니다. 처분시설의 설계 특성적으로나 부지 특성적으로 핵종이동은 차단되며 중•저준위방사성폐기물은 시간이 지나면서 반감기로 인해 자연 상태로 돌아가게 됩니다. 오랜 시간이 흘러 다중방벽 중 어느 부분의 성능이 떨어져 처분된 방사성폐기물에 함유되어있는 방사성 핵종이 주변 환경으로 이동한다고 해도 그 양은 매우 적을 뿐만 아니라 생활권에 도달하기까지는 아주 오랜 시간이 걸립니다. 대부분은 그 사이 방사능이 감쇠하거나 도중에 다른 물질에 포집 또는 흡착되기 마련입니다. 처분시설을 설계하고 건설 할 때는 최종적으로 인간이 받는 피폭 선량이나 위험을 무시해도 될 만큼 낮도록 하여 안전성을 확보하고 있습니다. 방사능을 완벽하게 차단하여 우리가 사는 세상에 아무 피해가 없도록 하는 시설이 중•저준위방사성폐기물 처분시설입니다.

사용후핵연료는 현재 어떻게 저장•관리되고 있나요?

사용후핵연료는 현재 최종적으로 어디에 어떻게 관리(저장 및 최종 처분)할지 정해지지 않았기 때문에 각 발전소 내에 임시로 저장을 하고 있는데 그 방법은 습식 저장과 건식 저장으로 나뉘어 집니다. 습식 저장은 물을 이용하여 핵연료를 식히는 방법이며, 건식 저장은 사용후핵연료를 공기로 식히는 것입니다. 냉각제로 물 대신 기체 또는 공기를 사용하고, 방사선 차폐체(방사선을 차단하는 것)를 물 대신 콘크리트나 금속을 이용합니다.

사용후핵연료의 잔열이 실제 어느정도인가요?

원자로에서 막 꺼낸 사용후핵연료는 잔열이 많아서 습식저장시설인 수조에 담굽니다. 약 10년쯤 지나면 밖에 꺼내놓아도 될 정도로 잔열이 떨어집니다. 원자로에서 꺼낸 뒤 10년 후 사용후핵연료의 잔열(방사선에너지)은 1500W짜리 드라이기 1개의 열과 동일합니다. 원자로에서 꺼낸 뒤 시간이 경과함에 따라 잔열은 급격히 감소하는데, 예를 들어 원자로에서 꺼낸 직후의 사용후핵연료 잔열은 928kW인데 1시간이 경과하면 255kW로 격감하고 1달 후에는 32kW, 1년 후에는 7kW로 감소되며, 10년 후에는 2kW로 떨어져 1500W 드라이기 1개 만큼의 잔열이 남게 됩니다.

원전 부지내의 저장시설은 사실상 중간저장시설 아닌가요?

원자력발전소에서 관리 및 운영하는 원전 내 저장시설과 방사성폐기물 처리시설에서 관리하는 중간저장시설은 다릅니다. 원자력발전 사업자는 사용후핵연료에서 나오는 많은 열과 방사선을 줄이기 위해, 사용후핵연료를 원자로에서 꺼낸 직후, 원자력발전소 부지 내의 습식저장시설에 보관합니다. 방사성폐기물 관리자는 충분히 열과 방사능이 감소된 사용후핵연료를 원자력발전 사업자로부터 인수하여 저장•관리하는데 그 시설이 증간저장시설입니다.

사용후핵연료 처분시설을 신규로 건설하지 않고, 원전 부지 내에 있는 저장시설을 계속 늘리면 안되나요?

기존의 원전 부지 내에 저장시설을 계속 증설하는 것도 사용후핵연료 관리를 위해 선택할 수 있는 하나의 방안이지만, 사용후핵연료를 영구적으로 안전하게 관리하기 위해서는 원자력 발전소 외부에 중간저장시설과 영구처분시설을 설치하여야 합니다. 원자력발전소 부지 내, 저장시설을 계속 늘리는 방안은 사용후핵연료 저장용량의 포화를 일시적으로 지연시킬 수는 있습니다. 하지만 사용후핵연료를 인간생활권으로부터 영구히 격리하여 안전하게 관리하기 위해서는 외부에 별도의 관리시설이 필요합니다. 별도의 관리시설은 중간저장시설과 영구처분시설을 말하는데, 이 시설이 마련될 때까지는 불가피하게 한시적 대안을 모색해야 합니다.

사용후핵연료를 땅에 묻는 거 말고 다른 좋은 아이디어는 없을까요?

그동안 사용후핵연료를 처리하기 위한 여러 방안이 검토되었습니다. 첫 번째는 사용후핵연료를 로켓에 실어 우주로 날려버리는 것인데, 발사에 실패해 추락할 위험이 있어 연구가 중단되었습니다. 두 번째는 깊은 바다에 묻는 방법인데 이 경우 만일 잘못되면 전 세계의 바다가 오염되기 때문에 이 역시 어렵습니다. 마지막으로 남극으로 가지고 가는 것인데 이 방법은 자원 개발의 가능성이 남아 원전을 가동하지 않은 나라 입장에서는 받아들일 수 없어 남극조약에 의해 금지되었습니다. 여러 대안을 검토 후 내린 결론은, 지하수가 흐르지 않는 암반을 찾아서 지하 500m까지 구멍을 뚫고, 영원히 봉하는 것을 택하였고, 지금까지 과학기술로선 이것이 최선입니다. 그러나 더 사용후핵연료 처리를 위한 더 나은 방법을 찾는 연구는 계속해 나가야 합니다.

사용후핵연료를 땅 속에 처분하려는 나라가 또 있나요?

현재 전세계 원전을 가동하고 있는 31개국 중 미국과 독일, 캐나다 등 10개 나라가 사용후핵연료를 땅 속에 처분하기로 결정하였으며, 실제 처분장을 가동하고 있는 나라는 아직 없으며, 스웨덴과 핀란드만 부지를 선정한 상태입니다. 스웨덴이 사용후핵연료를 최종 처분장 부지를 선정할 수 있었던 비결은 세가지입니다. 먼저 ‘안전에 대한 노력’으로, 안전한 처리를 위해 실제 최종처분장과 똑같은 연구시설에서 연구개발을 했습니다. 또한 30년 동안 전 국토를 대상으로 철저한 지질조사를 한 후 최종 저장 장소를 결정했습니다. 두 번째는 ‘정보의 투명성’으로, 어떤 일을 하고 있는지, 자연에 대한 영향, 동물 생태에 대한 조사, 수질 등 관련 정보를 투명하게 공개하였습니다. 마지막으로 ‘주민과의 소통’입니다. 주민들의 두려움을 인정하고 정보를 제공하며 주민 참여를 권해 주민 스스로가 안전함을 느끼도록 하였습니다.

사용후핵연료 처리 관련 현재 우리나라는 어떻게 진행되고 있나요?

우리나라는 사용후핵연료를 처리할 영구시설이 없으며, 현재는 원전 내 저장시설에 보관하고 있지만, 이 공간은 이르면 2019년부터 포화상태에 이를 것으로 예상되며 게다가 이런 방식은 임시 방편으로 지진 등의 천재지변 발생시 안정에 상대적으로 취약합니다. 정부는 2016년 11월 사용후핵연료 처리 방안이 담긴 관련 법률안을 국회에 제출했으나 국회에서 표류중으로, 사용후핵연료건이 정치적으로 민감하다는 이유로 여전히 제대로 된 논의조차 진행되지 않고 있습니다. 게다가 여전히 시민단체 및 주민들의 반발이 심한 가운데, 정부는 충분한 지역주민 의견수렴을 거쳐 국회를 설득해 나간다는 방침입니다.

사용후핵연료의 현재 저장률과 포화 예상 시점은 언제인가요?

우리나라에서 발생하는 사용후핵연료를 매년 약 750톤 정도인데, 발전소 내 임시저장시설이 2019년 월성 원전을 시작으로 가득차게 됩니다. 따라서 후속 대책이 절실히 필요한 상황이며, 현재 이를 위해 ‘고준위방사성폐기물 관리 절차에 관한 법률’이 국회에 상정되어 법제화를 진행중에 있습니다. 원전별 사용후핵연료 저장률과 포화예상연도(2015.6.29 기준)를 보면, 월성 77%(2019년), 한빛 67%(2024년), 한울 64%(2026년), 고리 78%(2028년), 신월성 12%(2038년)입니다.

사용후핵연료 저장시설을 짓겠다는 것은 원전을 확대하겠다는 뜻인가요?

현재 24개 원전에서 발생하는 고준위방폐물은 원전 내 저장시설에 임시보관 중이나, 원전 외부에 별도의 시설을 마련하고 안전한 관리를 도모할 필요가 있습니다. 사용후핵연료 저장시설 건설은 원전을 확대하겠다는 것이 아니고, 이미 발생하고 있는 그리고 앞으로 원전을 가동하는 한 계속 발생할 고준위방폐물을 안전하게 관리하기 위한 시설입니다. 그러므로 원전확대 여부와는 별도로 논의하는 것이 바람직합니다. 그러므로 사용후핵연료 저장시설 건설을 위한 시작은 지금 추진해야 할 사안으로 그동안 우리가 전기에너지를 통해 누렸던 혜택의 부산물인 방폐물 문제를 우리세대 내에서 해결하고 미래세대에 부담을 최소화해야 합니다.

Q35 : 한국원자력환경공단은 어떤 기관인가요?

한국원자력환경공단은 방사성폐기물 발생자와 처분관리자를 분리시켜 방사성폐기물을 투명하고 전문적으로 관리하는 전문기관으로서 지난 2009년 1월 1일 설립된 준정부기관입니다. 주요사업사성폐기물의 운반•저장•처리•처분 △방폐물 관리시설 등의 부지선정•건으로는 △방설•운영•폐쇄 후 관리 △방사성폐기물 관리시설 주변지역에 관한 지원 및 협력 △방사성폐기물 관련 연구개발•국제협력•인력양성 △방사성폐기물에 대한 홍보 및 대국민 이해증진 △방사성폐기물 관리시설의 주변지역에 대한 환경조사 등입니다. 공단은 현재 중저준위 방사성폐기물 처분시설을 운영중인데, 이 시설은 경상북도 경주시 양북면 봉길리에 위치하고 있으며 부지 면적 약 205만㎡로 국내에서 발생하는 중저준위 방폐물 80만 드럼을 처분할 수 있습니다.

고리1호기 최종(40년치) 사용후핵연료 발생량과 보관에 소요되는 넓이가 어느 정도 되나요?

고리 1호기 원자로의 핵연료 다발수는 120개입니다. 1.5년마다 예방정비시 1/3을 새연료로 교체, 즉 40다발(120/3)이 배출됩니다. 40년간 예방정비 횟수는 27회(40년/1.5년)가 됩니다. 그리고 전수명 40년간 발생하는 사용후핵연료의 다발수는 1512개[예방정비 횟수(27회)×1회 예방정비시 발생되는 사용후핵연료 수(40개)×140%]가 됩니다. 1512개의 사용후핵연료 다발을 건식저장하기 위해 소요되는 통 수는 41통[사용후핵연료 발생 다발수(1512개)/통 용량(37개)] 이며, 이 41개의 건식저장 통을 보관하기 위한 부지 면적은 1377㎡(416평)[통 수(41통)×통 넓이(12㎡)×간격(280%)]가 됩니다. 즉 고리 1호기 최종(40년치) 사용후핵연료는 1500여개이고 약 400여평에 보관이 가능합니다.

고리1호기가 영구정지 되었는데, 사용후핵연료는 어떻게 처리되나요?

고리 1호기의 임시저장 수조에 보관하고 있는 사용후핵연료는 364다발이며 현재 원자로에 남아있는 121다발을 옮기면 총 485다발이 되어 포화율이 86.2%까지 올라갑니다. 임시저장 수조에서 사용후핵연료를 2024년까지 냉각시키면서, 동시에 고리원전본부 부지 내에 건식저장시설 건설을 추진할 계획입니다. 현재 국내에 사용후핵연료를 보관하는 고준위방사성폐기물 처리장이 마련돼 있지 않아, 임시방편으로 중간 저장소를 만드는 셈입니다. 건식저장시설 건설은 지자체 신고 이후 원자력안전위원회로부터 원전 부지 운영변경에 대한 허가를 받는 식으로 이뤄집니다.

Q 사용후핵연료는 어디서 발생하나요?

사용후핵연료는 원자로에서 연소된 연료로서 발전용원자로, 연구용원자로, 교육용원자로 등 여러 종류의 원자로 운영과정에서 발생되고 있습니다. 현재 국내에는 20기의 경수로형 원자로(고리, 한빛, 한울부지) 및 4기의 중수로형 원자로(월성부지) 등 24기의 발전용원자로와 1기의 연구용원자로(한국원자력연구원 내 하나로), 1기의 교육용원자로(경희대학교)에서 사용후핵연료가 발생되고 있습니다.

원자력 발전에 사용되는 핵연료는 발전에 쓰이기 전•후 어떤 변화가 있나요?

핵연료는 발전에 쓰이기 전에는 가까이 가고 손으로 만져도 아무 이상이 없지만, 발전에 쓰이고 난 후 원자로에서 꺼낸 사용후핵연료는 엄청난 열과 방사능을 뿜어냅니다. 따라서 사용후핵연료를 안전한 곳에 보관하면서 그 열과 방사선이 감소하기를 기다려야 하는데, 원자로로부터 꺼낸 후 경과시간에 따라 사용후핵연료의 방사능과 열발생량이 급격히 감소하게 됩니다.

사용후핵연료가 단순히 폐기물이 아니라 유용한 물질도 포함하고 있다고 하던데요?

사용후핵연료는 폐기물 이면서 동시에 자원적 가치를 갖고 있습니다. 원자력발전소는 핵분열의 주성분인 우라늄의 핵분열에 의한 열에너지를 활용하여 전기에너지를 만듭니다. 이러한 핵분열 과정을 거치면서 원래있던 우라늄 외에 스트론튬, 세슘, 플루토늄 등과 같으 방사선 물질이 새로 생겨 사용후핵연료는 다량의 방사선과 열을 방출합니다. 사용후핵연료는 현행법상 고준위방사성폐기물에 해당하지만 우리늄과 플루토늄 등 자원적 가치가 있는 물질(95% 이상)을 포함하고 있습니다.

원전에서는 사용후핵연료를 어떻게 관리하고 있나요?

원전에서 발생한 사용후핵연료는 원전의 관계시설인 임시저장 시설에서 저장•관리되고 있습니다. 현재 가동 중인 원전 24기 중 경수로형 20기는 사용후핵연료 저장조(습식시설)에, 중수로형 4기(월성)는 사용후핵연료 저장조 및 건식저장시설에 저장 관리되고 있습니다. 월성의 중수로형 사용후핵연료는 6년 이상 습식에서 저장한 이후 건식시설로 이동하여 관리합니다. 습식시설은 물을 이용하여 사용후핵연료를 냉각시키고 방사선 누출을 차폐하는 원전 내 저장수조 형태의 시설이며, 건식시설은 공기 또는 불활성 기체를 이용하여 사용후핵연료를 냉각시키고, 콘크리트 또는 금속을 이용하여 방사선 누출을 차폐하는 시설입니다.

월성 원전에서는 사용후핵연료를 노상방치 한다던데요?

노상방치 하는 것이 아니고, 월성원전 건식저장시설은 공기의 자연대류에 의해 열을 식히는 방식이기 때문에 외부로 노출시킵니다. 건식저장방식은 해외 주요 원전 운영국들이 상용화해 안전하게 운영 중인 보편적인 방식입니다. 월성원자력발전소의 건식저장시설은 공기로 사용후핵연료의 열을 식히는 방식이기 때문에 지상에 건설됩니다. 지난 1992년 원자력 규제기관의 철저한 안전성 확인을 받은 이후, 20년 동안 안전하게 운영되고 있습니다. 건식저장시설의 외부노출로 인한 방사능의 누설이나 용기의 손상은 발생하지 않았으며, 주기적인 안전점검을 통해 안전하게 관리하고 있습니다.

사용후핵연료를 화산 속에 버리면 안 될까요?

화산에 핵폐기물을 버리려면 마그마가 핵폐기물은 물론, 폐연료봉의 우라늄 원자핵을 분해해 방사능을 없앨 수 있을 정도로 뜨거워야 합니다. 그러나 사용후핵연료를 녹일 수 있을 정도로 뜨거운 화산이 지구상에 존재하지 않습니다. 우라늄 원자핵을 분해하기 위해서는 적어도 수 만도는 되어야 하는데 가장 거대한 화산의 마그마도 1,300도에 불과한데, 이 정도의 온도로는 핵연료 포장 용기로 쓰이는 지로코늄(Zr)도 녹이지 못합니다. 또다른 문제는 화산에 핵폐기물을 버리더라도 화산 내부로 들어가지 못하고 마그마 표면에 떠 있을 가능성이 높다는 점입니다. 마그마가 원자핵을 녹이는 것은 99.99% 불가능한데, 그 상황에서 마그마가 분출을 한다면 방사능까지 장착한 ‘핵 마그마’가 되는 것입니다. 물론 아직가지 화산에 사용후핵연료가 버려진 적은 단 한번도 없으며, 앞으로도 그럴 일은 없을 것입니다.

사용후핵연료 처리 및 보관 방법에 대해 국내외적으로 아직 확실하지 않은 부분이 많다고 하는데, 그렇다면 확실한 건 없는 건가요?

아직까지 사용후핵연료를 효과적으로 보관할 수 있는 방법은 ‘반감기’를 고려한 장기간 보관입니다. 그러나 이런 시설에서 보관하는 것이 사용후핵연료 처리기술의 끝이라고 생각하지는 않으며, 다만 기술이 발전할 때까지 안전하게 보관하는 방법이 지금으로선 이 방법이 가장 적법하다고 생각하기 때문입니다. 핀란드에서는 사용후핵연료를 10만 년 동안 보관이 가능한 시설을 짓고 있으며, 우리나라의 경우 2020년까지 원전 내 건식저장기술 확보, 2030년까지 지하연구시설 부지 확보, 2035년까지 국내 맞춤형 사용후핵연료 관리시설 설계기술 개발까지 차근차근 진행할 예정입니다.

사용후핵연료 처분, 어떻게 준비하고 있나요?

사용후핵연료 관리방식과 관련, 대다수의 국가에서는 관리방식을 결정하지 못하고 있는데, 우리나라의 경우 현재 원전 내 습식저장 시설을 운영 중입니다. 또한 ‘지하처분연구시설(KURT)에서의 실험을 통해 안전한 처분 조건을 연구하고 있으며, 국제 공동 사용후핵연료 영구처분 시설 건설 방안 논의, 이외에도 파이로프로세싱을 거친 핵연료를 쓸 수 있는 차세대 원전인 소듐냉각고속로도 개발 중입니다.

• 파이로프로세싱 : 원자력발전 후 남은 사용후핵연료를 재활용하여 다시 원자력발전의 핵연료로 이용할 수 있도록 하는 기술

현재 발생하는 사용후핵연료는 어떻게 저장하고 있나요?

현재 원전 운영으로 발생한 사용후핵연료는 발전소내 수조에 저장하고 있으며, 사용후핵연료 저장수조의 용량이 초과하는 경우 다른 호기의 저장수조 또는 건식저장시설로 운반하여 저장하고 있습니다

우리나라의 사용후핵연료 관리 기술 수준은 어떤가요?

사용후핵연료 관리기술은 크게 저장, 운반, 처분기술로 분류됩니다. 우리나라의 사용후핵연료 관리기술은 선진국 대비 약 70% 수준입니다. 현재 부족한 기술은 우리나라의 자체개발과 선진국과의 공동연구를 통해 적기에 확보할 계획입니다. 우리나라는 2020년까지 원전 내 건식저장기술을 우선 확보할 계획이며, 2030년까지 지하연구시설 확보, 2035년까지 국내 지질에 적합한 사용후핵연료 심층처분시설의 설계기준을 개발할 예정입니다. 이를 위해 공동연구 추진 등을 통한 기술격차 해소 및 적기 기술 확보를 위해 노력하고 있는데, 운반•저장분야는 한미공동연구를 통해 처분분야는 핀란드•스웨덴 등과 공동연구를 통해 국제협력을 강화하고 있습니다.

주요 국가별 중간저장시설 현황과 기간은 어떤가요?

주요 국가별로 중간저장시설을 각자 보유하고 있으며, 운영기간은 50년 내외로 조금씩 상이합니다. 핀란드의 경우, 1983년 부지선정에 착수하여, 2001년 부지선정을 하였습니다. 그 뒤, 2015년 건설허가를 취득하여, 2020년 운영허가를 신청할 예정이며, 2020년대에는 운영을 게시할 예정입니다. 또, 스웨덴은 1992년 부지선정에 착수하여, 2009년 부지선정을 하였는데, 2020년대 초반에 건설을 게시하여, 2030년대 운영을 할 예정입니다.

우리나라 주변국의 사용후핵연료 관리방법은 무엇인가요?

일본과 중국은 사용후핵연료 재처리 정책을, 대만은 직접처분 정책을 채택하고 있습니다. 일본은 1956년부터 핵 비보유국으로는 유일하게 재처리 정책을 추진하고 있는 국가로서, 고준위방사성폐기물만 심층처분을 계획하고 있습니다. 고준위방사성폐기물 처분장은 2030년대 후반 운영을 목표하여 부지 공모를 하고 있으나 아직까지 미확보된 상태입니다. 중국은 재처리 정책을 채택한 국가로서 2020년에 재처리시설 건설에 착수하여 2030년 완공 예정입니다. 대만은 직접처분방식을 채택하여 운영중에 있으나 포화가 임박한 원전에 대한 대책 마련이 시급한 상황입니다. 진산1호기 사용후핵연료 저장시설 포화(2016년)에 대비하여 소내건식저장시설을 실치했으나 주민반대 등으로 운영을 못하고 있습니다.

세계적으로 사용후핵연료는 어떻게 관리하고 있나요?

원자력발전으로 인해 사용후핵연료를 보유하고 있는 국가는 총 34개 국가이며, 이 중 독일, 핀란드, 미국 등 7개 국가는 직접처분, 일본, 프랑스 등 4개 국가는 재처리 후 처분 정책을 채택하였습니다. 또, 기타 국가는 정책 결정을 유보하고 있는 상태입니다. 원전 부지 내에 있는 습식과 건식으로 구분된 저장시설에서 안전하게 보관되면서 열과 방사능이 감소된 사용후핵연료는 이후 원전 부지 밖의 중간저장시설로 옮겨서 관리하는 것이 세계적인 추세입니다. 또, 중간저장 이후, 국가정책에 따라 직접처분하거나 재처리 후 처분을 합니다.

고준위방사성폐기물 관리 기본계획의 내용은 무엇인가요?

사용후핵연료 문제 해결을 위한 ‘고준의방사성폐기물 관리 기본계획’의 주 내용은 인허가용 지하연구시설(URL), 중간저장시설, 영구처분시설을 같은 부지에 단계적으로 확보하고 연구용 지하연구시설(URL)은 별도 부지에 건설키로 했습니다. 그에 따른 주요 진행 절차와 부지선정 일정 그리고 관리시설 확보 전까지 관리 방안에 대한 내용을 포함하고 있습니다. 부지 확보 진행 절차는 ‘부적합지역배제, 부지공모, 부지기본조사, 주민의사확인, 부지심층조사, 부지확보’ 이며, 부지선정 일정은 2017년부터 12년간 처분시설 부지확보, 2028년을 기점으로 7년간 중간저정시설 건설, 운영과 동시에 인허가용 URL 건설, 실증연구를 14년간 하며, 마지막으로 2042년부터는 10년에 걸쳐 영구처분시설 건설과 운영을 계획하고 있습니다.

고준위방사성폐기물 관리 시설 확보 전까지 관리는 어떻게 하나요?

부지확보 이후 중간저장시설 가동 이전까지는 불가피하게 원전부지내에 사용후핵연료를 안전하게 관리할 수 밖에 없습니다. 이는 관리시설확보 지연에 따른 것인 만큼, 원전소재지역과 협의하여 합리적 수준에서 지원할 계획입니다.

지하연구시설은 무엇인가요?

지하연구시설(Underground Research Laboratory, URL)은 땅속에 사용후핵연료 영구처분 시설을 건설하기 전에, 땅 속 환경을 조사하여 안전성 확보기준과 상세설계 등을 마련하기 위한 시설입니다. 사용후핵연료 영구처분시설이 들어서는 곳에 건설하여 동일한 부지의 지질학적 특성을 반영하여 연구하며, 목적에 따라 연구용과 인허가용으로 구분합니다. 영구처분을 결정한 주요 국가는 지하연구시설을 건설하여 운영하고 있으며, 지하연구시설의 가장 대표적인 사례는 세계 최초의 지하연구시설인 핀란드의 '온칼로‘입니다.

사용후핵연료 처분시설 부지선정 과정에서 만일 공모 신청을 한 지역이 없을 경우 어떻게 되나요?

정부는 예비적 차원에서 부지조건이 우수한 지역을 지자체와 협의하여 우선 지정하는 방안을 고려하고 있습니다. 그렇게 될 경우 해당지역과 사전에 충분한 협의를 거치고, 국회 등에 보고하는 절차를 거칠 예정입니다.

이 자료의 최초 등록 : 박 찬오(SNEPC) copark5379@snu.ac.kr