분류:중저준위폐기물

==중저준위 방사성폐기물의 관리== 

(1) 관리 원칙

방사성폐기물 관리의 원칙 (IAEA Principles of Radioactive Waste Management)

원칙

제목
비고

1 인간의 건강보호

인간의 건강에 해가 되지 않도록 관리할 것

2 환경보호

환경을 보호할 수 있는 수준으로 관리할 것

3 초국경 관리

건강과 환경문제는 국경을 초월 하는 점을 고려할 것

4 미래세대 보호

미래세대에 미칠 영향은 현세대가 수용할 수 있는 수준을 넘   지 않도록 할 것

5 미래세대 부담

미래세대에 부당한 부담을 주지 않도록 할 것

6 국가의 제도적 틀 독립적 규제기능을 포함한 책임분담을 위한 제도 마련 7 방사성폐기물 발생의 억제

방사성폐기물의 발생은 최소한으로 억제할 것

8 관리상의 연관성 방사성폐기물관리 단계간의 연관성을 고려 할것 9 관리시설의안전성 방사성폐기물 관리시설의 안전성은 수명주기 동안 안전을 담보

(2) 방사성폐기물 관리의 계층적 접근 (EU Directive on Waste Framework 2008 98/EC)

EU 의 폐기물 계층은 방사성 폐기물 발생을 최소화하고 관리과정의 수명주기를 고려한 지속가능성을 위한 단계적 접근법을 말한다. 그 원리는 다음과 같다 :

- 예방 : 폐기물의 원천에서 발생을 막거나 최소화 하여 자연과 자원을 보존한다               (특히 현 기술이나 개발중 인 기술로 대처할 수 없는 경우)
- 재사용 : 발생이 불가피 한 경우, 직접 재사용 하거나 아니면 보수하여 재사용 
- 재순환 : 폐기물은 가능하면 재활용 하거나, 여의치 않으면 부산물로 처리하여 순             환 
- 처분 : 불가피한 경우에는 환경에 처분하되 적절한 통제하에 승인을 거쳐야 한다.

이러한 원칙은 시설의 계획, 설계, 건설, 제조, 시운전, 운영, 해체 등 전 수명주기에 걸쳐 적용 되어야 한다.

(3) 우리나라의 방사성폐기물 처리 계통

원전의 운영에서 발생하는 방사성폐기물의 처리기술은 세대를 거치면서 진화하고 있다. 특히 PWR 원전의 운영폐기물은 신기술의 개발과 규제의 진화에 따라 개선이 이루어 진다.

제 1 세대 (80년대) 초기에는 주로 시멘트 고화법과 저압 압축법이 널리 사용되었다. 뒤 이어 제 2 세대 (90년대)에는 파라핀 고화법과 고압 압축법, 그리고 폐수지의 건조 및 포장방법이 도입되었다. 그후 제 3세대 (2010년 이후)에는 열분해 기술을 이용한 유리화 고화 방법과 폴리머 고화방법의 도입이 추진되었다.

우리나라에서 발생하는 중저준위 방사성폐기물의 관리 계통도는 아래 그림과 같다.

(3) 방사성폐기물의 운반

방사성 폐기물의 운반은 그 요건이 기술적으로 사용후핵연료에 비하면 경미하나 같은 원리하에 안전성이 규제된다. 우리나라는 원자력 안전법에 방사성물질의 안전성을 위한 요건이 규정되어 있으며, 주로 포장요건과 운반물의 안전수준이 방사성 내용물 (content)의 잠재적 위험성과 상응하도록 구상되어 있다.

○ 운반용기의 구분

방사성폐기물의 운반에는 일반적으로 6종의 운반물을 구분하고 있으며, 방사성 내용물의 물리적 형태와 방사능 (radioactivity)를 고려 대상으로 정하고 있다 (아래 표 참조).

구분

방사능 한도량

비고 L 형 - 고체, 기체: 10(-3) A - 액체: 10 (-4) A2 - 삼중수소(기체): 2x10 (-2) A2 - 기구 또는 품목시 별도 - 운방용기 외부표면에서 5μSv/h를 초과하지 않을것

IP-1 형 (1종LSA) 규제면제 농도의 30배 미만 - 차폐없이 3m거리에서10mSv/h이하 - 선박운반 (해양) 시는 제한 없슴 - 전용운반시 해당

IP-2 형 (2종LSA) (3종LSA) 2종 저준위 비방사능: - 10(-4)A2/g (고체, 기체) - 10(-5)A2/g (액체) 3종 저준위 비방사능

 - 5(-4)A2/g (고체)

- 차폐없이 3m거리에서10mSv/h이하 - 선박운반 (해양) 시 비가연성 고체의 경우 제한값 없슴, 가연성고체/액체/기체의 경우 100 A2 미만 - 전용운반시 해당

IP-3 형 (3종LSA) 3종 저준위 비방사능

 - 5(-4)A2/g (고체)

- 차폐없이 3m거리에서10mSv/h이하 - 선박운반 (해양) 시 비가연성 고체의 경우 제한값 없슴, 가연성고체/액체/기체의 경우 100 A2 미만 - 전용운반시 해당

A 형 - 특수형 : A1 - 특수형 이외의 것 : A2 - 혼합핵종시 비율의 합이 1을 초과하지 않아야 함

B 형 설계승인서에에 규정하는 값 - 항공기 운반시 A값의 3000 배

C 형 설계승인서에에 규정하는 값 - 항공기 운반 A값 3000 배 초과시

방사성물질의 운반과 관련하여 안전성 측면에서 고려하여야 할 사항들은 운반 중에 전복, 충돌, 화재 등의 사고에 대한 예방, 분실, 도난 등의 예방조치와 이들 사고 발생시 비상대책이다. 이러한 것들은 운반용기의 설계요건 준수, 품질보증, 비상대응조치계획 마련, 교육훈련의 실시, 규정일치보증 등을 통하여 완성되도록 하고 있다. 방사성물질의 운반의 안전성은 운반의 계획에서부터 운반이 종료될 때까지 체계적인 관리를 통하여 확보되어야 한다

방사선물질 운반은 산업용, 의료용 및 연구용 등 사용 목적의 방사성동위원소 운반 뿐 만 아니라, 방사성폐기물 및 사용후핵연료의 운반을 포함하고 있다. UN이 정하는 9가지 위험물질의 하나로써 방사성물질은 운반 중에 사고로 인하여 운반물이 파손되어 방사성물질이 누출될 경우에 작업종사자, 일반인 및 환경에 영향을 초래할 수 있으므로 운반용기의 설계 및 제작, 포장, 운반과정에 대한 확인을 통하여 안전성을 확보하고 있다.

○ 국제 위험물 운반 안전관리 체계

운반되는 위험물에는 폭발물, 인화성물질, 유독성물질, 부식성물질 그리고 방사성물질 등이 있다. 위험물의 특성과 고려사항을 반영하여 1953년에 국제연합(UN)은 위험물운송전문가위원회를 설치하였으며, 1956년 위험물 운반에 관한 UN권고를 담은 오렌지북(공식명칭: 유엔위험물운반권고안, UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods)을 발간하였다. 방사성물질은 Class 7로 구분되었으며, 이후 IAEA는 방사성물질 운반에 관한 안전지침을 개발하였다.

○ 우리나라의 방사성폐기물 운반 체계

- 해상운반의 안전성

선박을 이용한 해상운반은 차량이나 철도를 이용한 육상운반에 비해 대량운반이 가능하며, 사고위험성이 낮고 공공에 대한 노출이 적어 매우 안전하다. 또한 우리나라 원전이 해안에 위치하고 있는 점을 고려할 때 보다 효율적이다.

중･저준위 방사성폐기물 운반선박인 한진청정누리호는 원자력발전소에서 발생한 중･저준위 방사성폐기물을 처분시설까지 안전하게 운반하는 역할을 수행하도록 건조되었으며, 연간 9,000 드럼 (1항차 당 1,000 드럼)의 방사성폐기물을 운반하게 된다. 한진청정누리호는 국제해사기구(IMO) 등 국제기준과 선박안전법및 원자력법 등의 국내규정을 적용하여 안전성이 충분히 확보되도록 설계･건조되어 국토해양부의 승인을 받았으며, 교육과학기술부, 원자력전문규제기관의 점검을 통해 선박의 안전성 및 운영절차의 적절성이 확인되었다.

선박의 설계･건조 시에는 해상인명안전조약 (SOLAS 협약), 해양오염방지협약(MARPOL 협약), 국제해상위험물규칙(IMDG code), 국제해상안전수송등급(INF code) 등 국제기준을 적용하였고, 선박안전법, 선급강선규칙(한국선급), 선박법, 중･저준위방사성폐기물 운송선박에 관한 기술기준(원자력안전위원회 고시), 방사성물질 운반선박의 안전기준(국토해양부 고시) 등 국내규정을 적용하였다.

이중선체 및 이중엔진 구조로 설계되어 만일의 사고에도 방사성물질의 누출을 예방하고 있으며, 자동충돌예방장치, 선박자동식별장치 등의 통합 항해 장비를 통해 충돌 등의 사고를 미연에 방지한다. 선박의 화물창 및 승무원 거주구역 등 주요지역에는 방사선 차폐체가 설치되어 있어 방사성폐기물에 의한 승선인원의 피폭을 최소화하고, 선박에 설치된 지역방사선감시시스템(ARMS)에서는 선박 내 주요지역의 방사선 준위를 자동으로 감시하며, 모든 승무원은 개인선량계를 착용하여 개인의 피폭 여부를 관리한다.

방사성폐기물 해상운반은 최적의 기상상황이 아니면 운항하지 않는등 운항조건을 엄격하게 수립하여 운영할 예정이다. 해상사고 시 긴급조치를 위해 체계적인 연락체계를 갖추고 응급상황에 대처하기 위하여 방사선비상대응계획서, 방사선방호계획서를 수립하였다. 또한 방폐물관리공단에서는 경주 방폐장의 준공전 안전점검의 일환으로 국제원자력기구(IAEA) 운반안전성평가단의 안전심사 (TranSAS)를 수검하여 해상운반 안전에 대한 신뢰도를 증진할 예정이다.

(4) 우리나라의 방사성폐기물 처분

우리나라는 장기간의 혼란 끝에 2015년 경주처분장을 완공하여 2016년부터 방사성폐기물 처분을 시작하였다.

경주처분장 시설은 총 80만 드럼규모이며, 제 1단계 동굴처분 개념의 시설은 10만 드럼 규모의 동굴처분 개념의 시설이다. 지상시설로는 인수저장시설, 폐기물건물, 지원건물등이 있고, 지하시설로는 건설동굴, 운영동굴, 처분동굴(사일로) 등이 있다

- 중･저준위 방사성폐기물 처분시설 운영개요

경주 중･저준위 방사성폐기물 처분시설(이하 경주 방폐장)은 다중방벽(폐기물드럼, 처분용기, 처분사일로, 자연방벽)을 갖추고 있으며 정부의 철저한 안전규제, 민간환경감시기구 운영, 다각적인 부지환경감시 등을 통해 방사선량이 엑스레이 1회 촬영시보다 낮은 연간 0.01 밀리시버트(mSv) 이하로 관리할 예정이다.

현재 고리, 영광, 울진원자력발전소에서 보관중인 방사성폐기물은운반선박을 이용하여 경주 방폐장으로 운반하며, 처분시설 바로 옆에위치한 월성원전의 방사성폐기물은 육상으로 운반된다. 방사성동위원소 폐기물은 발생자 또는 운반대행업자가 처분장까지 운반하게 된다.

경주 방폐장에 도착한 방사성폐기물은 인수검사시설에서 방사성핵종분석기, X-ray 검사설비 등을 통해 방사능 농도, 표면오염 여부 등정밀한 인수검사를 실시하게 된다. 인수검사가 끝난 방사성폐기물은철근 콘크리트 처분용기에 담겨 운반트럭을 통해 운영동굴을 거쳐 하역동굴로 이동되어 사일로에 차곡차곡 쌓여진다.

처분사일로가 다 차게 되면 빈 공간을 뒤채움재로 메우고 지하수 이동을 막기 위해 운영동굴 및 하역동굴 입구를 콘크리트로 밀봉 폐쇄한다. 처분된 폐기물은 시간이 지나 방사능이 감소되어 자연 상태로 돌아가게 될 때까지 처분시설 주변의 환경감시를 통해 처분시설 운영기간은 물론 폐쇄 이후에도 일정기간 관리하게 된다.

처분시설은 안전성을 더하기 위해 원전과 같은 내진설계기준을 적용하여 지진 발생 시에도 외부로의 방사능 누출을 원천적으로 봉쇄할수 있도록 하였다. 무엇보다 처분사일로는 해수면 이하 130m의 지하에 위치하기 때문에 지진 등 자연재해에도 방사능 누출로 인한 환경피해를 최소화할 수 있다.

제 2단계 건설은 현재 건설중이며 (2019년 완공예정) 12.5만 드럼 규모의 표층처분 시설이다. 제1단계 동굴처분 시설비용이 과다 하다는 비판아래 표층처분 개념으로 건설된다.

○ 중･저준위 방사성폐기물 관리의 안전성

처분시설의 안전은 폐쇄 후 장기 안전성 확보에 목표를 둠에 따라처분시설 운영단계에서부터 장기적인 관점에서 안전확보 대책을 강구하며, 이러한 제반 안전확보 대책의 타당성에 대한 안전성 평가를 통해 안전을 확인한다.

○ 중･저준위 방사성폐기물 추적관리시스템 구축

중･저준위 방사성폐기물 추적관리시스템은 국내에서 발생되는 방사성폐기물의 발생지 인수시점부터 처분시설 폐쇄 이후 제도적 관리기간까지 각 단계별(인수, 운반, 검사, 처분, 폐쇄 등) 발생정보를 실시간으로 종합관리할 수 있도록 개발되었다.

현재 국내 원자력발전소, 한국원자력연구원, 한전원자력연료 등 관련기관에서 발생되고 있는 방사성폐기물의 형태를 기준으로 핵심 프로세스를 구성하였으며, 향후 추가 될 수 있는 다양한 형태의 폐기물을 수용할 수 있도록 확장성 및 유연성을 갖도록 구축되었다. 특히, 방사성폐기물 추적관리시스템은 기본적으로 웹 방식으로 구축함으로 써 사용자 접근성 및 편의성을 증대하였다.

방사성폐기물의 이력을 실시간으로 관리함으로써 방사성폐기물 관리의 전반적인 업무에 대한 신뢰성을 확보하여 처분사업에 대한 대국민 투명성을 제고하고 폐기물 운반선박, 차량위치 추적으로 방사성폐기물이 운반되고 있는 동안에도 그 위치를 실시간 추적함으로써 안전성 증진에 기여할 것이다.

(5) 해외 방사성폐기물 시설현황

세계 각국에는 대부분의 워자력 발전 국가들이 중저준위 폐기물 처분장을 운영 또는 마련중에 있다 (또한 비발전 분야의 방사성폐기물 관리를 위해 처분장을 운영하는 국가도 있다). 주요국의 방사성폐기물 처분시설을 용약하면 아래 표와 같다.

국가 처분장 명 시설용량 (m3) 운영 기간 처분 방식 미국 Barnwell (SC) 880,000

1971~
단순 천층처분

Richland (WA) 1,700,000

1965

Clive (UT) -

1991

Andrews (TX) 4,350,000

2011~
공학적 방벽 천층처분

프랑스 La Manche

527,000
1969~1994
단순 천층처분 (1979년   공학적 방벽 보강)

l’Aube

1,000,000
1992
공학적 방벽 천층처분

Morvillier

   650,000
2003
단순 천층처분

영국 Drigg

   800,000
   800,000
1959~
1988~
단순 천층처분
공학적 방벽 천층처분

일본 Rokkasho Mura

   40,000
   40,000
1992~
2000~
공학적 방벽 천층처분

스페인 El Cabril

  100,000
1993~
공학적 방벽 천층처분

스웨덴 SFR

   63,000
1988~
해저 동굴처분

핀란드 Olkiluto

    8,400
1992~
동굴처분

Loviisa

    5,400
1999~
동굴처분

이중에서 주목할 만한 시설은 미국 Texas 주의 Andrews County 에 건설된 WCS (Waste Control Specialist) 사의 신규 처분장으로서, 미국내 타 처분장 용량을 다 합한 것 보다 큰 용량이다. 1,700 만평 부지에 처분면적 160만평 규모의 이 시설은 여러 종류의 민-군 방사성폐기물을 처분할 수 있으며 미국내 타 시설과는 달리 공학적 방벽 천층처분 요건을 갖추고 있다. http://www.wcstexas.com/about-wcs

Andrews 처분장은 미국분류의 A,B,C 등급의 방사성폐기물뿐 아니라 GTCC (Greater than Class C) 등급의 중 준위급 방사성폐기물도 처분 할수 있다. 동 처분장에 처분되는 B 와 C 등급의 방사성폐기물과 일부 A 등급의 방사성폐기물도 MCC (Modular Concrete Canister) 에 재포장 하여 처분 한다. MCC 의 목적은 다음 몇가지 기능을 보강하기 위한 것이다:

- 부지의 구조적 안정성 - 처분 작업인원의 방사선 차폐 - 방사성 핵종의 환경 누출 억제/지연

이 시설은 몇 년전부터 미국정부 DOE 의 사업으로 추진되고 있는 사용후핵연료 중간저장 시설의 후보부지로 물색 되고 있다.