0. 목차
- '방사성 물질'이란?
- '방사성폐기물'이란?
- '방사성폐기물 처리' 기술
- 기체 방사성폐기물 처리 기술
- 액체 방사성폐기물 처리 기술
- 고체 방사성폐기물 처리 기술
- 사용후 핵연료 처리 기술
- 각국의 '방사성폐기물 처리'
- '방사성폐기물 처리' 관련 기업
1. '방사성 물질'이란?
'방사성 물질(Radioactive Substance)'은 '방사선(Radioactive Ray)'을 방출하는 물질을 말한다. 방사성 동위원소가 대표적인 예인데 '우라늄(U, 원자 번호 92)', '플루토늄(Pu, 원자 번호 94)', '방사성 요오드(Radioactive Iodine)' 등이 있다. '방사성 동위원소(Radioisotope)'는 모든 원소마다 여러 개가 존재하며 방출하는 방사선의 종류에 따라 '알파선(α-ray)', '베타선(β-ray)', '감마선(γ ray)' 방출 핵종으로 나눌 수 있다.
'알파선(α-ray)'을 방출하는 방사성 동위원소는 매우 드물며, 담배에 극미량 포함되어 있다. 공기 중에 노출되었을 때에는 종이 한 장을 투과할 수 없으나, 많은 양이 체내에 들어오면 주변 세포를 죽일 수 있다. '베타선(β-ray)'은 알루미늄 포일을 뚫을 수 없으나, 체내에 들어오면 주변 세포 수백 개를 죽일 수 있어 일반적으로 치료제로 사용된다. '감마선(γ ray)'은 두꺼운 콘크리트 정도가 되어야 막을 수 있을 정도로 강한 투과력을 가지고 있어, 체내에 들어오면 신체를 투과하므로 영상진단용으로 사용한다. 적은 용량에서는 대부분 투과하므로 인체에 영향을 주지 않지만, 양이 많아지면 세포 조직에 손상을 일으키기도 한다.
1-1. '방사성 물질'이 인체에 미치는 영향
'방사성 물질(Radioactive Substance)'은 기준치 이상이라도 저용량에서는 인체에 미치는 영향이 크게 없다. 연간 방사선 허용량 1mSv의 1000배가 넘으면 '구역', '구토'가 있을 수 있으며, 이 정도의 용량의 흡입은 사고가 난 원자력 발전소 내부에서나 가능하다.
한 예로 체르노빌 원자력 발전소 폭발 사고를 들 수 있는데, 당시 근처에 있던 주민들은 이 폭발 사고로 대량의 방사선에 노출되면서 급성 방사선 증후군이 생겼다. 초기 증상은 '식욕감퇴', '구역', '피로', '설사', '두통' 등으로, 약 1주일 정도는 이런 정도의 증상만 나타난다. 하지만 이후에 방사성 노출량 정도에 따라 차이가 있으나 '뇌 등 중신경계 장애', '위나 대장 등의 소화관 출혈', '골수 등 조혈기관의 기능 저하'가 나타날 수 있다. 이런 증상이 나타나면 사망할 가능성이 높은 것으로 알려져 있으며, 만약 생존하게 된다면 6~8주에 걸쳐서 회복기에 들어갈 수 있지만, 그렇다고 안심할 수는 없다. 그 이유는 짧게는 10년에서 길게는 30년 뒤에 '백혈병', '갑상선암', '유방암', '폐암', '피부암' 등 각종 암이 생길 수 있기 때문이다.
2. '방사성폐기물'이란?
'방사성폐기물(Radioactive Waste)'이란 '방사성 핵종'이 규정치 농도의 권도 이상 함유되어 있거나 방사성 핵종에 오염된 폐기물을 말한다. '핵종(Nuclide)'은 하나하나의 동위원소의 원자핵을 말하는 것으로, 핵종 가운데 방사능을 가지는 것을 '방사성 핵종(Radionuclide)'이라고 한다. 일반적으로 '방사성폐기물(Radioactive Waste)'은 '원자력발전소 및 관련 시설' 또는 방사성동위원소를 이용하는 '병원', '연구기관', '산업체' 등에서 발생한다.
'방사성폐기물(Radioactive Waste)'은 원자력 안전법 제2조 제18호에서 방사성 물질 또는 그에 따라 오염된 물질로서 폐기의 대상이 되는 물질을 말한다고 정의하고 있다. 또한 '원자력 안전 위원회' 고시 제2019-10호 '방사선방호 등에 관한 기준' 제 3조에 고준위 방사성폐기물의 구분 기준을 반감기 20년 이상인 알파선을 방출하는 핵종으로, 방사능 농도 400Bq/g 및 열 발생률 2kW/m3 이상으로 정하고 있다.
2-1. 방사성폐기물 등급 분류 및 처분 방식
'방사성폐기물(Radioactive Waste)'은 '원자력 안전 위원회' 고시 제2019-10호 '방사선방호 등에 관한 기준' 제3조 의거, 열 발생률과 방사능 농도에 따라 '고준위 폐기물', '중준위 폐기물', '중·저준위 폐기물'로 분류할 수 있다. 또한 원자력안전위원회 고시 제2020-6호 '방사성폐기물 분류 및 자체 처분 기준에 관한 규정' 제3조에 따라 '중·저준위 폐기물은 '중준위 폐기물', '저준위 폐기물', '극저준위 폐기물'로 분류되고 있다.
보통 산업에서 쓰이는 핵연료는 반감기가 몇 시간에서 몇 년까지이지만, 원자력 발전에서 나오는 고준위 폐기물은 반감기가 수십 년에서 수만 년이다. 거의 대부분의 방사성 폐기물은 저준위 폐기물이며, 이는 질량이나 부피당 방사능이 적다는 뜻이다. 반감기가 짧은 '저준위 폐기물'은 일정 기간 동안 분리해서 저장하면 되지만, 반감기가 상당히 긴 '중준위 폐기물'은 얕은 곳에 묻어야 하며, '고준위 폐기물'은 깊은 곳에 매장하거나 핵변환을 시키는 등 다른 처리 과정이 필요하다. 현재 한국은 방사능 준위에 맞는 수준의 안전 관리를 위해 '세계 원자력 기구(IAEA: International Atomic Energy Agency)' 기준에 따라 처분방식을 세분화하고, 방사성 폐기물 분류와 처분방식을 연계하여 관리하고 있다.
| 구분 | 분류 기준 | 방사성폐기물 예시 | 처분 방식 |
| 고준위 폐기물 | 반감기 20년 이상의 알파선을 배출하는 핵종으로, 방사능 농도는 4000Bq/g 이상이고, 열 발생률은 2kW/m3 이상 | 사용 후 핵연료 | 심층 처분 가능 (500m 이상) |
| 중준위 폐기물 | 저준위 폐기물 농도 기준 이상 | 핵연료 손상 기간 중에 발생된 폐수지 폐필터 등 | 심청, 천층(동굴) 처분 가능 (100m 이상 |
| 저준위 폐기물 | 방사능 농도가 자체 처분 허용 농도의 100배 이상이고 저준위 폐기물 농도 기준 미만 | 중준위에 해당하지 않는 잡고체, 폐수지, 폐필터 등 | 심층, 천층(동굴, 표층) 처분 가능 |
| 극저준위 폐기물 | 방사능 농도가 자체 처분 허용 농도 이상이고, 자체 처분 허용 농도의 100배 미만 | 오염도가 낮은 잡고체, 해체 중에 발생된 오염도가 낮은 콘크리트 등 | 심층, 천층 처분(동굴, 표층, 매립형) 가능 |
2-2. '방사성폐기물' 발생원별 분류
'발전 시설 방사성폐기물(원자력발전소의 방사성폐기물)'은 '원자로형', '계통설계 개념', '운전 조건', '발전용량' 등 여러 가지에 따라 특성 및 발생량이 달라지며, 기체·액체·고체 방사성폐기물로 나눠볼 수 있다. 아래의 표는 원자력 발전소의 상태별 분류를 표로 정리한 것이다.
'비 발전 시설 방사성폐기물(비 원자력발전소의 방사성폐기물)'은 '원전 연료 가공 시설 등 원자력발전소를 제외한 원자력 이용시설'이나 '방사성 동위원소를 이용하는 시설'에서 발생하는 방사성폐기물을 말한다. 핵연료주기 시설 방사성폐기물은 주로 '맥석(Gangue Mineral)', '전련폐액', '보수 폐기물'이며, 이러한 핵연료 제조 공정에서 발생하는 방사성폐기물의 방사능 준위는 극히 낮지만 '우라늄(U, 원자 번호 92)'을 함유하고 있다. 현재 국내 연료 가공시설에서 발생하는 우라늄을 포함하는 폐기물은 중·저준위 폐기물로 분류할 수 있다. 또한 방사성 동위원소 이용시설의 방사성폐기물은 '연구기관', '의료기관', '산업체' 등에서 방사성 동위원소를 사용하는 과정에서 발생되는 '개봉 선원'과 '비파괴검사', '암 치료' 등 다양한 분야에서 사용 후 폐기되는 견고한 용기에 봉입되어 있는 '밀봉 선원'이 있다.
| 구분 | 발생장소 |
| 기체 | 원자로 냉각재의 탈기, 체적 제어 탱크의 배기, 붕산 회수 계통 배수 탱크 배기, 복수기 공기 배출기, 격납용 퍼지, 보조건물 및 터빈 건물의 배기 |
| 액체 | 원자로 냉각재 계통, 가압기 릴리프 탱크, 안전주입 탱크(Accumulator), 재장전 수로 배수(Refueling Canal Drain), 기기 배수 및 누설, 방사 화학 실험실 배수, 세탁 및 샤워 배수, 제염 구역 배수, 탈염기 재생 폐액 및 수지 교환 폐액, 바닥 배수, 시료채취 계통 |
| 고체 | 액체 방사성폐기물 처리계통 농축 폐액, 냉각제 정화 및 액체 폐기물 처리 시 방생하는 폐이온 교환 수지, 액체 폐기물 여과처리 시 발생되는 폐필터 카트리지, 기체 폐기물 처리 시 발생되는 필터류(HEPA필터, 활성탄 필터 등), 발전소의 운전/유지 보수 및 제염작업 시 발생되는 종이/피복/장갑/PVC/금속류 및 기기 등의 잡고체 |
3. '방사성폐기물 처리' 기술
'방사성폐기물(Radioactive Waste)'의 처리 목적은 환경에 대한 방사능의 영향을 가능한 한 저감시키는 것이다. '방사성폐기물 처리'는 방사성 핵종이 소멸될 때까지 장기간 동안 방사성폐기물을 인간과 환경으로부터 격리시켜야 한다. 따라서 방사성폐기물의 처리는 방사성폐기물을 인간 환경으로부터 격리시키기에 편리한 형태로 바꾸는 작업이라고 할 수 있다.
'방사성폐기물 처리 기술'의 기본은 '분리'와 '농축'이며, 분리되어 농도가 극히 희박하게 된 것은 희석 방출하고, 농축된 것은 효율적인 보관 관리를 위하여 감용·고화한다. 처리 방법은 '방사성폐기물의 방사능 준위'나 '물리적·화학적 상태 및 함유하고 있는 방사성 핵종의 종류'에 따라 최적 방법이 선택된다.
4. 고체 방사성폐기물 처리 기술
고체 방사성폐기물은 '폐이온 교환 수지(Waste Ion Exchange Resin)', '폐필터 카트리지(Waste Filter Cartridge)', '증발기 농축물(Evaporator Concentrate)', 원자로 운전 과정에서 발생되는 '종이', '피복(Coating)', '폴리염화비닐(PVC: Polyvinyl Chloride)', '기타 오염된 기기' 등의 건조 고체 폐기물을 포함한다. 그러나 이중 '폐이온 교환 수지', '폐필터 카트리지', '증발기 농축물'은 습윤 상태인 고체로서 그 상태로는 저장하거나 수송하기 곤란하고 또 처분할 수도 없다. 따라서 이러한 습윤 고체 방사성폐기물은 고화 처리를 하여 안정한 고체 상태로 전환시켜야 한다. '고화 처리'란 폐기물을 고체 형태로 고정시키는 물질과 혼합시킴으로써, 고체 구조 내에 폐기물을 물리적으로 고정시키고 화학적으로 안정시키는 처리 방법이다.
실제로 고체 방사성폐기물 처리에서 고려되는 것은 잡고체 폐기물이 대부분인데, '잡고체 폐기물'은 종류가 매우 다양하다. 이들의 분류 방법도 여러 종류가 있으나, 주로 '가연성', '압축성', '비압축성' 등으로 분류한다. 또한 폐기물의 각 성분의 조성비는 '원자로 형태', '운전 기간', '제염 및 보수 여부' 등 여러 인자에 따라 달라진다. 이와 같은 건조 고체 폐기물의 감용 처리법은 '압축하여 포장하는 방법'과 '가연성 물질을 소각하는 방법' 등이 있다.
4-1. 압축 처리법
'압축 처리법'은 고체 방사성폐기물에 기계적 힘을 가해 폐기물의 조직 구조를 변화시켜 감소시키는 방법으로, 현재 원자력 발전소에서 고체 방사성폐기물 처리법으로 가장 널리 이용되고 있다. '압축 처리법'은 소각이나 기타 처리가 적합하지 않은 경우에 효과적이다. '압축 처리법'은 공정이 간단하고 기술적인 문제가 적은 장점이지만, 압축 공정 중 폐기물에 함유된 공기가 분출되어 주위의 대기를 오염시킬 위험이 있다.
적용 압력이 100톤 미만인 경우 '저압 압축(Low Pressure Compression)', 그 이상일 때는 '고압압축(High Pressure Compression)'이라고 한다. '압축 처리법'에 의한 감용 효과를 높이기 위해서는 폐기물 사이의 공간을 완전히 제거하는 것이 이상적이지만, 기술 및 경제성 문제로 어려움이 있다.
4-2. 소각 처리법
방사성폐기물 소각처리는 압축 처리법 고체 방사성 부피를 줄일 수 있는 감용 효과가 있다. '소각처리법'은 이외에도 폐기물을 불활성 혹은 반응성이 작은 형태로 전환시켜, 이후의 수송·저장 시 발생할 수 있는 문제점을 감소시켜주는 장점이 있다. 방사성폐기물의 소각처리 중 가장 중요한 것은 방사능 누출 방지를 위한 폐기물의 완전 연소이다. 이를 위해서는 폐기물의 소각로 체류시간과 연소온도가 적절해야 하고, 난류 연소 및 충분한 산소 공급이 보장되어야 한다.
'방사성폐기물 소각처리'는 '폐기물 반입', '공정 내 폐기물 투입', '폐기물 열처리', '에너지 회수·변환', '배기가스 세정', '잔류물 관리', '비산회/바닥재 관리 및 고형 잔류물 처분'으로 구성된다. 폐기물 소각의 핵심 공정은 '건조', '가스 제거', '열분해 및 산화'이다.
4-3. 고화처리법
'고화 처리(Solidification Process)'는 방사성폐기물을 안정화시키는 방법 중 한 가지로, 안정한 고체 상태로 전환시켜 처리하는 방법을 말한다. 고화법의 종류로는 고화 매체에 따라 '시멘트 고화(Cementation)', '아스팔트 고화(Asphalt Solidification)', '유리 고화(Glassification)' 등이 있다. '고화 과정'을 거친 폐기물은 최종처분장으로 인수된다. 이때 처분장의 인수 조건에 정하는 기준인 '유리수(Free Water)', '침출수 특성', '기계적 강도', '방사선 영향', '열적 성질' 등을 충분히 만족시킬 수 있도록 고화처리하여야 한다. 최근에는 이온교환처리에서 발생되는 '폐이온 교환 수지(Waste Ion Exchange Resin)'를 완전히 건조하여 '고 건전성 용기(High Integrity Container)'에 포장하는 방법이 사용되기도 한다.
5. 액체 방사성폐기물 처리 기술
5-1. 희석법
'희석법(Dilution)'은 저준위의 방사성 폐액을 대량의 물로 희석한 후, 방사능 농도가 법에 규정된 방출 제한치 이하가 되면 주변 환경에 방류하는 기술이다. 폐액의 방사능이 클수록 막대한 양의 물을 필요로 하게 되는데, 이러한 경우에는 화학형의 '비방사성 동위체(안정동위원소)'로 희석하는 것도 효과적이다. 일반적으로 '수도원', '수산물', '농산물'과 직접 관계있는 수역에는 방류할 수 없다.
5-2. 농축법
반감기가 길고 방사능 농도가 높아 희석법을 적용하기 힘든 방사성 폐액은 '농축 감용 처리'를 하며, 농축법에는 '응집 침전법', '이온 교환 처리법', '증발 농축 처리법'이 있다.
- 응집 침전법(Coagulation and Settlement Process): '응집 침전법'은 폐액 중에 적당한 응집제를 가하여 응결시켜 폐액 중에 함유되어 있는 방사성 물질의 하전을 중화시킴과 동시에 흡착 침전시켜 제거하는 방법이다. '응집 침전법'은 시설비와 운영경비가 저렴하고, 대량의 저준위 폐액 처리에 적당하며, 슬러지 양이 많이 발생하여 제염 효과가 다른 방법에 비해 좋지 않다.
- 이온 교환 처리법: '이온 교환 처리법'은 용액 중에 용해되어 있는 물질을 제거하기 위해 이용되고 있는 '이온교환체(천연·합성 무기 이온, 합성 유기 이온)'는 방사성 폐액 중 방사성 핵종의 제거에도 사용되고 있으며, 저준위 방사성 핵종의 제거가 용이하다. 또한 '이온 교환 처리법'은 '이온교환체'의 성능이 다 되었을 때 재생 사용이 가능하며, 용존 이온 또는 잠물이 많은 폐액처리에는 부적합하다. 이온교환체가 재생할 때 발생하는 폐액은 '증발법'으로 다시 처리해야 한다.
- 증발 농축 처리법: '증발 농축 처리법'은 폐액에 함유되어 있는 핵종이 일정하지 않은 경우에, 폐액 중에 함유되어 있는 핵종이 비휘발성이라면 '증발 농축 처리'가 적용될 수 있다. '증발 농축 처리법'은 감용 효과가 크고, 시설비와 운전경비가 비싸다. 단 I-131과 같은 승화성 물질이 함유된 경우에는 제염 효율이 떨어진다.
6. 기체 방사성폐기물 처리 기술
원자력발전소에서 발생되는 기체 방사성폐기물에는 다양한 방사성 핵종이 함유되어 있다. 그러나 이들 핵종의 대부분은 반감기가 짧거나 농도가 낮아 큰 문제가 되지 않는다. 기체 방사성폐기물 처리 관점에서 중요한 방사성 핵종은 '불활성 기체(Inert Gas)', '방사성 요오드(Radioactive Iodine)', '방사성 부유입자'이다.
이 중 '불활성 기체(Inert Gas)'는 원자력발전소에서 발생되는 기체 방사성폐기물의 총 방사능량의 90% 이상을 차지하고 있으며, 주로 Xe 및 Kr의 동위원소들로 구성되어 있다. '방사성 요오드(Radioactive Iodine)'는 I-129에서 I-135에 이르는 여러 종류의 동위원소가 존재한다. 기체 방사성폐기물 처리에서 중요한 방사성 동위원소는 I-131이며, 요오드 화합물은 주로 '단체 요오드(I2)'와 '유기 요오드(주로 CH3I)'의 형태로 존재한다. 이 외에 기체 방사성폐기물 중에는 '방사성 핵종에 오염된 부유입자들'이 있으며, 전체 부유입자 수의 99.999%가 직경이 3μm 이하인 미세입자이다.
6-1. 방사성 먼지의 처리법
방사성 먼지의 제거는 '예비적 제거'와 '고도 제거'의 2가지로 분류할 수 있다. 일반적으로 방사성 먼지의 제거에 '필터(Filter)'가 널리 사용되고 있는데, 이는 요구 조건에 적합한 최적 부유입자 제거 장치를 선택하여 사용한다. 필터의 교환시키는 중성능 필터의 경우, 년 1회, 3~30μm의 입자를 대상으로 하는 '일차 필터(Primary Filter)'는 3개월에 1회 정도 수행되어야 한다. 또한 고성능 필터는 입자의 직경이 0.3μm에 대해서 99.97% 이상의 제거효율을 나타내고 있으며, 압력손실이 최소 사용시의 2~3배가 되면 교체하는 것이 보편적이다.
6-2. 방사성 불활성 기체의 처리법
'불활성 기체(Inert Gas)'는 원자력 시설로부터 방출되는 주요 방사성 핵종 중 가장 많은 부분을 차지하고 있다. '불활성 기체(Inert Gas)'의 처리법에는 '활성탄 흡착법(Activecarbon Absorption Process)', '액화 증류법(Cryogenic Distillation)', '용매 흡수법(Solvent Absorption Process)', '격막법(Diaphragm Process)', '열확산법(Thermal Diffusion Method)' 등이 있다.
6-3. 방사성 요오드 제거법
'방사성 요오드(Radioactive Iodine)' 가운데 문제가 되고 있는 것은 I-131, I-129이다. '핵분열 기체(Fission Gas)' 중 인체에 가장 큰 해를 미치는 것은 방사성 요오드이지만 이것이 '격납용기(Containment Vessel)'로부터 방출되는 것을 막기 위해 '활성탄 필터(Charcoal Filter)'가 사용되며, 요오드와 은의 교환반응을 이용한 것으로 습도 등의 영향을 적게 받는 '질산은법(Silver Nitrate Method)'이 이용되고 있다.
6-4. 삼중수소 제거법
'HT' 또는 'T2'는 대기 중에서 산소와 반응하여 'HTO(H2O에서 하나의 수소가 삼중수소로 바뀐 형태)'의 상태로 존재하기 때문에, 공기 중에 미량으로 존재하는 HTO 증기는 흡착에 의해 어느 정도 제거가 가능하다. 흡착제로는 '실리카겔(Silica Gel)', '분자 여과기(Molecular Sieve)', '활성알루미나(Activated Alumina)' 등이 사용된다.
7. 사용후 핵연료 처리 기술
'사용 후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)'는 '원자로(Nuclear Reactor)' 속에서 핵분열 시 발생하는 열을 이용하여 전력을 생산하는 핵연료를 약 '3주기(4~5년)' 동안 원자로 내에서 연소시키면 더 이상 충분한 열이 생성되지 않기 때문에, 새로운 '핵연료(Nuclear Fuel)'로 교체하게 된다. '사용 후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)'에는 '원전 연료로 다시 사용할 수 있는 핵분열성 물질(U-235, PU-239)'과 '핵반응 과정에서 만들어진 핵분열 생성물'들이 포함되어 있다. '사용 후 핵연료'는 대표적인 고준위 방사성폐기물로, 처리 방법에는 '습식처리', '건식처리', '심층처리'가 있다.
7-1. 습식처리법
대표적인 습식처리 방법으로는 PUREX법이 있다. 'PUREX(Plutonium - URanium EXtraction)'법은 사용한 핵 연료봉을 절단한 뒤 질산용액에 넣어 핵연료만 용해시킨 후, 피복 관을 제거하고 '인산 트리뷰틸(TBP: Tributyl Phosphate)'의 유기용매와 혼합시켜 '우라늄(U)'과 '플루토늄(Pu)'을 용매 측으로 이동하게 하여 남아있는 핵분열 생성 물질과 분리되는 원리를 이용하는 것이다. 여기서 플루토늄의 원자가를 바꾸면, 용매와의 친화성이 감소하여 '우라늄(U)'과 '플루토늄(Pu)'을 분리할 수 있고, 최종적으로 분리된 핵분열 생성 물질은 안정화를 위해 유리체(Amorphous Solid)'로 고화시킬 수 있다.
7-2. 건식처리법
건식 방법으로는 '파이로 프로세싱법'이 있다. '파이로 프로세싱법(Pyro-Processing Method)'은 고속로에서 고독성 핵 물질 및 장반감기 핵물질을 함께 태워 고독성 핵물질은 소멸시키고, '장반감기 핵종'은 '단반감기 핵종'으로 변환시켜, 고준위 폐기물의 관리 기간을 단축시키는 기술이다.
7-3. 심층 처리법
심층 방식의 기본 개념은 지하 500~1000m의 암반에 처분시설을 만들어 고준위 방사성폐기물을 처리하는 방식이다. 현재 미국, 프랑스 등 원자력 선진국 중심으로 지하 시험시설을 만들어 기술 개발 연구를 수행하고 있다. 스웨덴은 지하 약 500m의 결정질 암반에 처분장을 건설하여 구리와 주철의 이중용기 내에 사용 후 핵연료를 넣고, 밀봉·포장하여 처분하는 기술을 개발하였다.
8. 각국의 '방사성폐기물 처리'
8-1. '프랑스'의 방사성폐기물 처리
전 세계적으로 많은 국가들이 방사성폐기물을 처리 및 관리하기 위한 시설을 가지고 있으며, 수십 년 동안 안전하게 운영해 옴으로써 이미 안정성이 입증되고 있다. 그 가운데 프랑스는 1969년부터 '쉘브르' 인근에 있는 '라망쉬(La Manch)' 방사성폐기물 시설을 25년간 성공적으로 운영한 뒤, 1994년에 용량 포화로 운영을 종료하고 '로브(L' Aube)'에 두 번째 방사성폐기물 관리시설을 건설하여 1992년에 운영을 시작하였다.
프랑스는 방사성폐기물을 1차적으로 핵종의 반감기에 따라 '단수명'과 '장수명'으로 분류하고 있다. 2차적으로는 '방사능 세기(방사능의 방출량)'에 따라 '극저준위' ,'저준위', '중준위', '고준위'로 분류하고 있다. 이러한 분류 기준에 따라 처분 방식을 달리하고 있는데, '극저준위 폐기물'은 '매립 처분', '중저준위 폐기물은 '천층 처분', '사용 후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)'는 원전 연료로 재활용하기 위해 '재처리(Reprocessing)'를 하고 있다. 재처리 과정에서 발생하는 '고준위 폐기물'은 유리 고화하여 '라아그(La Hague)' 재처리시설 부지에 보관 후, 고준위 폐기물 처분 시설이 확보되면 그곳으로 옮겨 처분할 예정이다. 이와 더불어 장수명 고준위 핵종을 단수명 핵종으로 변환하는 소멸처리 연구도 진행되고 있다.
8-2. '영국'의 방사성폐기물 처리
영국은 1956년에 세계 최초로 상업용 원자력발전소를 가동한 국가답게, 1959년부터 세계 최초의 저준위 방사성폐기물 처분시설인 '드릭(Drigg)' 방사성폐기물 시설을 운영하고 있다. '드릭 방사성폐기물 시설'은 단순 처분 방식으로 운영하다가, 안전성을 보강하여 콘크리트 구조물을 이용한 공학적 천층 처분 방식으로 변경하여 운영하고 있다. 주변 지역 지원을 위한 국가 차원의 제도는 없으나 '교량 건설', '전기 및 수도시설', '철도시설 확충' 등 시설 운영에 필요한 사회기반시설 건설에 투자하거나 고용기회를 증진하는 등의 방법으로 지역발전에도 기여하고 있다.
8-3. '스웨덴'의 방사성폐기물 처리
'스웨덴'은 환경을 중시하는 나라로 4개의 전력회사가 공동 출자하여 1972년에 설립한 방사성폐기물 회사 'SKB'가 방사성폐기물 관리를 담당하고 있다. 중·저준위 폐기물은 1988년부터 영구처분하고 있고, '사용 후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)'는 중간저장시설인 '클랩(CLAB)'에서 중간 저장 후 2023년부터 영구 처분장을 운영할 계획에 있다.
또한 스웨덴의 수도인 '스톡홀롬(Stockholm)'에서 약 160km 떨어진 발트 해안의 '포스마크(Forsmark)' 지역에 중저준위 폐기물 영구처분장인 SFR을 운영하고 있다. 이 시설은 바다 밑 60m 깊이에 동굴을 뚫어 건설한 세계 유일의 해저 동굴처분 시설이다.
8-4. '스페인'의 방사성폐기물 처리
'스페인'은 1971년부터 원자력발전을 시작하여 꾸준히 원자력산업을 발전시켜왔다. 하지만 2004년 이후 원자력발전의 단계적 폐지를 공약한 사회 노동당이 집권함에 따라 원전산업이 더 이상 확대되지 못하고 있다. 하지만 전력소비 증가율이 연 6%가 넘는 등 높은 에너지 소비 형태를 극복하기 위해서 새로운 에너지원 확보가 시급한 실정이다. 현재 스페인은 7448MWe 규모의 원전 8기를 운영하며, 전체 전력의 약 18%를 공급하고 있다.
또한 스페인은 'ENRESA(Empresa Nacional de Residuos Radiactivos)'를 비영리 독립기관으로 설립하여 방사성폐기물 관리 전담기관으로 운영하고 있다. 중·저준위 방사성폐기물은 원전 운영자가 ENRESA로 인도하여 '엘 카브릴 처분장'에서 처분한다. '사용 후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)' 관리 정책은 1983년까지 프랑스와 영국에 위탁하여 재처리를 추진했으나, 그 이후 '직접 처분(Direct Disposal)'으로 변경되었다.
8-5. '핀란드'의 방사성폐기물 처리
'핀란드'는 현재 '올킬루오토(Olkiluoto)' 및 '로비사(Lovissa)' 원전 부지 내 지하에 건설된 2개의 처분 시설이 약 1992년 및 1998년부터 운영되고 있다. 1996년에는 '사용 후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)'의 영구 처분 사업을 위해 'POSIVA'가 출범하였다. POSIVA는 핀란드의 Fortum Power and Heat Oy 및 Teollissuden Voima 원자력발전 회사가 공동 수유하고 있는 폐기물 전문 관리 회사이다. 1999년과 2001년에는 '올킬루오토(Olkiluoto)를 중앙정부와 의회로부터 '사용 후 핵연료'의 영구처분장 부지로 승인을 받았다.
8-6. '미국'의 방사성폐기물 처리
미국은 1980년대 이후 신규 원전을 건설하지는 않았지만, 2021년 기준, 세계 최대 규모인 104기의 원전을 운영하고 있다. '사용 후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)'의 새로운 관리대안을 모색하기 위하여 '블루 리본 위원회(Blue Ribbon Commission on America's Nuclear Future)'를 설립하여 '사용 후 핵연료' 및 '고준위 폐기물'에 대한 관리 및 처분 전략을 수립하고 있다. 또한 '저준위 방사성폐기물'의 경우 '에너지 솔루션스(Energy Solutions)', 'US애콜로지(US Ecology)' 등의 기업이 방사성폐기물 처분장을 직접 운영하고 있다.
8-7. '일본'의 방사성폐기물 처리
일본은 세계에서 원폭 피해국이면서, 원자력 기술 확보에 남다른 노력을 기울이고 있는 나라이다. 일본은 방사성폐기물 관리에 대해 '발생자의 관리 책임 원칙', '재활용 등을 통한 발생량의 최소화', '폐기물의 특성에 따른 합리적 처리 및 처분', '국민의 이해와 신뢰 하에 사업 추진'의 4원칙을 정하고, 방사성폐기물을 지층 처분 및 관리처분 대상으로 분류하여 각각 기본 방침을 제시하고 있다.
8-8. '한국'의 방사성폐기물 처리
한국에서는 방사성폐기물의 안전하고 효율적 관리를 위해 산업통상자원부에서는 '방사성폐기물 관리 계획'을 5년마다 수립하고 있다. 아울러 방사성폐기물 관리사업자인 한국 원자력 환경공단은 '방사성폐기물 관리 시행계획'을 매년 수립·시행하고 있다.
방사성폐기물 관리의 기본 원칙은 안전성을 최우선으로 고려하고, 국민 신뢰 하에 투명한 절차와 방식으로 지역사회 조화와 발전에 기여하는 방향으로 추진하는 것이다. 즉, 방사성폐기물은 장기간 걸친 안전한 관리가 필요하므로 국가의 책임 하에 관리해야 하며, 생태적·환경적으로 안전하게 관리하여 국민 건강과 환경에 대한 위해를 방지하고, 국내법 및 국제법을 준수하도록 되어 있다. 이를 위해 정부는 2014년 12월, 경북 경주시에 총 사업비 1조 5000억 원을 들여서 '10만 드럼(200L 기준)'을 보관할 수 있는 방사성폐기물 처리장을 완공하였다.
또한 '한국 원자력 환경공단(KORAD: Korea Radioactive Waste Agency)'에서는 포스트 코로나 시대를 맞아 디지털 기반의 비대면·스마트 혁명에 대응하기 위해, 디지털 혁신기술 기반 스마트 방사성폐기물 처분 시설 구축을 위한 'I-KORAD 4.0'을 추진하고 있다. 'I-KORAD 4.0' 추진전략은 '중·저준위 방사성폐기물 업무의 디지털 전환 촉진', '융복합 기술로 그린 처분장 구현', '안전을 생각하는 디지털·스마트화' 등의 3대 전략 방향과, AI 기술 활용 방사성폐기물 검사시스템 구축 등 총 23개 실행과제를 담고 있다. '한국 원자력 환경공단(KORAD)'은 I-KORAD 4.0 추진전략에 따라 2020년 '방사성폐기물 운반 스마트 안전장비 도입', 'IoT 기반 스마트 지하수 감시 시스템, 화재감시 모니터링 시스템 구축', '드론 활용 시설물 모니터링 시스템 구축', '증강현실 활용 작업자 안전교육 시스템 구축' 등의 과제를 추진하여, 근로자 작업환경 개선과 방사선폐기물 처리장 운영 중 비상상황 발생 시 신속한 사고 대응이 가능해졌다.
9. '방사성폐기물 처리' 관련 기업
글로벌 방사성폐기물 처리 산업의 주요 참여업체에는 'Orano(프랑스)', 'Energy Solutions(미국)', 'Veolia Environment Services(프랑스)', 'Bechtel Corp(미국)', 'Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company(스웨덴)' 등이 있다.
국내 방사성폐기물 발생량은 방사성폐기물 처분량의 저장용량에 근접하거나 넘어서고 있다. 시간이 경과할수록 이들의 장기간 보관 및 격리가 어려워질 것으로 판단됨에 따라, 이를 해결하기 위한 기술 개발들이 국내 기업들에서 추진되고 있다. 주요 참여 업체로는 '선광티앤에스', '에코 비트 엔지니어링', '오르비텍(ORBITECH)', '세안 기술', '하나 원자력 기술' 등이 있다.
9-1. 오르비텍(ORBITECH)
- 국적: 한국
- 설립: 1991년
'오르비텍(ORBITECH)'의 사업 분야는 크게 '원자력 사업', 'In-Service Inspection 사업', '항공 사업'으로 구성되어 있다. 특히 원자력 사업에서는 '원자력 발전소의 방사선 관리', '방사성폐기물 규제 해제', '방사선 계측 사업 및 관련 제품 생산·판매' 등의 사업을 수행하고 있다.
'오르비텍(ORBITECH)'은 '원자력 시설의 규제 해제', 즉 원자력발전 및 관련 산업에서 나오는 방사성오염시설 및 물질을 제염해체하고, 원자력 관계법령에서 정하는 기준에 따라, 방사성 관리 및 평가를 수행하고 있다. 이를 통해 각종 방사성폐기물을 자체 처분의 방법으로 처리하여, 최종적으로는 이러한 발생 폐기물들을 최소화시키는 업무를 수행하고 있다.
9-2. 비츠로테크(Vitzrotech)
- 국적: 한국
- 설립: 1968년
'비츠로테크(Vitzrotech)'의 다양한 사업들 중 특수사업을 영위하는 계열회사 '비츠로 넥스텍(Vitzro Nextech)'은 기타 사업으로 '산업 및 방사능폐기물의 열처리 환경분야'와 '나노 재료 개발 등의 신소재 분야' 등에 적용이 가능한 고온 플라즈마 시스템을 개발하여 납품하고 있다. 이러한 플라즈마 기술을 이용하여 '산업 전반에 발생되는 독성 폐액을 열분해 산화 처리를 하는 사업'과 '방사성폐기물 및 폐액 처리 사업'을 하고 있다. 또한 산업폐기물을 처리하고 발생되는 부산물을 환경친화적으로 최종 배출하는 일련의 공정 설비를 사업화하여 진행하고 있다.