[해설] ‘고준위 방폐물 R&D 로드맵’에 어떤 내용 담겼나
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[해설] ‘고준위 방폐물 R&D 로드맵’에 어떤 내용 담겼나
  • 윤우식 기자
  • 승인 2022.07.22 21:04
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'안전 관리' 위해 필요한 기술 개발 청사진 제시
경상북도 경주시 양남면 월성원자력발전소 내 사용후핵연료 건식저장시설(맥스터).
경상북도 경주시 양남면 월성원자력발전소 내 사용후핵연료 건식저장시설(맥스터).

우리나라는 1997년부터 고준위 방폐물 관리에 필요한 기술 개발을 추진한 결과 운반·저장·부지 분야는 원전 운영 과정에서 일부 기술을 상용화할 수 있는 단계까지 확보했으나 처분 분야의 경우 아직 기초 연구단계 수준에 머물러 있다.

이에 정부는 고준위 방폐물의 안전한 처분을 위해 운반·저장·부지·처분 등 4대 분야별 104개 요소기술과 이를 보다 구체화한 343개 세부기술을 확보한다는 전략이다. 현재 요소기술 중 22개는 즉시 적용 또는 사업 추진 과정에서 보완 후 활용 가능한 수준까지 확보한 상태다. 사용후핵연료 및 피복재 장기 건전성 평가, 처분용기 장기부식 평가 등 49개는 정부 주도 R&D를 통해 기술개발이 진행 중이며, 결함 핵연료 운반·저장시스템 설계, 부지 장기변화 예측 모델링 등 33개 기술은 개발이 필요한 상황이다.

◆운반·저장 용기기술 고도화, 세계 경쟁력 확보 = 정부는 우선 운반·저장 기술의 경우 중간저장시설 인허가가 착수되는 2030년대 후반까지 30개 요소기술 및 108개 세부기술을 모두 확보하기로 했다.

구체적으로 운반·저장 시스템 설계, 사용후핵연료 건전성 평가 등 기술의 활용도와 산업적 파급효과가 높은 핵심기술을 국산화한다. 저연소도 사용후핵연료 관리 기술은 현재 국내 기술 수준이 높아 2026년까지 일부 미흡한 부분을 보완해 원전 내 건식저장에 활용할 예정이며, 고연소도 사용후핵연료 등 R&D가 진행되지 않은 일부 고준위 방폐물 관리기술에도 신규 투자를 진행할 방침이다.

상용화 단계에 근접한 운반·저장 용기 기술은 산업계 중심으로 고도화해 2030년대까지 글로벌 경쟁력 우위를 확보한다는 목표다. 용기 수요증가에 대비해 설계·제작 등 산업계 기술역량을 제고하고 차폐재·흡수재 등 핵심 소재도 용기 기술과 연계해 국산화할 계획이다. 높은 안전성 확보가 요구되나 현재 기술 수준이 낮은 결함 핵연료 용기 설계·제작 등을 위한 지원도 강화한다.

중간저장시설 운영에 대비해 상용화된 원전 호기 간 운반기술을 토대로 장거리 운반에 필요한 육·해상 운반시스템 개발에도 속도를 낸다. 저장기간 중 고준위 방폐물의 안전성 입증을 위한 장기 건전성 평가기술 및 저장시스템 안전성 실증기술 등도 개발을 추진한다.

◆안전성 입증된 부지평가 기술 개발 속도 = 2029년까지 28개 요소기술 및 95개 세부기술을 순차적으로 확보해 부적합지역 배제, 기본조사, 심층조사 등 부지선정 단계마다 적용하기로 했다.

세부적으로 부적합지역 배제를 위해 부지선정 방법론 및 부지조사·적합성 평가 절차 등을 내년까지 개발할 계획이다. 기본조사에 해당하는 지표조사와 시추조사, 물리탐사 등 부지조사와 암석구조, 수리지질 특성 분석 등 부지평가는 현재까지 확보된 기술을 활용하고 장기 지각거동 안전성 평가와 부지특성 예비모델 구축 및 지질환경변화 모델링 기술 등 심층조사 프로그램은 2029년까지 선보인다는 방침이다.

부지조사의 객관성·정확성 향상을 위해 인공지능(AI) 등 첨단 IT 기술 활용한 부지조사·평가 체계 개발도 추진한다. 아울러 방사성 핵종의 이동 관련 부지특성 확인을 위한 부지모델링 기법도 현재 2D 기반 모델에서 3D 모델 기술로 고도화를 꾀한다.

인간 생활권으로부터 고준위 방폐물의 영구적인 격리가 가능한 부지 선정을 위해 지질환경 장기변화 예측기술을 2029년까지 개발한다. 10만년 이상 천연방벽 성능 입증을 위해 지각변동과 함께 기후와 해수면 변동에 따른 생태계의 영향도 종합적으로 고려하고 지질·기후·해양 분야 산·학·연과 연계 및 중국‧일본 등 주변국과 협력 강화를 통해 장기 예측 정확성을 높인다는 구상이다.

◆국내 여건 고려한 최적 처분 기술 선보인다 = 처분기술은 2050년대까지 46개 요소기술 및 140개 세부기술을 모두 확보한다는 계획이다.

우선 우리나라의 고준위 방사성폐기물과 지하 암반의 특성을 고려한 고유의 한국형 처분시스템을 2040년대까지 단계적으로 개발하기로 했다. 처분용기 내 핵종거동 평가와 처분시스템 성능·설계 요건 설정, 처분시스템 개념설계 등 처분 분야 핵심기술을 2029년까지 개발하고 지하연구시설(URL)에서 용기, 처분터널 등 공학적 방벽과 천연방벽의 안전성 실증을 통해 2040년대 한국형 처분개념을 완성한다는 전략이다. 처분용기와 완충재·밀봉재 등 주요 소재는 현재 실험실 연구 수준이나 처분 중 소요량이 많은 만큼 2050년대까지 국산화를 추진한다. 심층처분 기술 외에 심부시추공 처분 등 대안처분 기술도 미래의 불확실성을 고려해 기술적 대안으로서 기초단계 연구도 병행한다.

정부는 심층처분에 대한 안전성 확보 체계, 안전성 규명 방안 및 정량적 안전성 수치 등의 종합안전성 입증 체계(Safety Case) 구축에도 나선다. 부지특성 모델 및 한국형 처분시스템 개발과 연계해 최신 정보 기반 안전성 평가를 통해 종합안전성 예비 모델을 2028년까지 개발한다.

이와 함께 한국형 처분시스템 안전성 실증·최적화를 위해 2020년대 중반부터 처분부지와 별도로 연구용 지하연구시설(Generic URL) 확보에 박차를 가한다. 처분시설 굴착과 밀봉·회수기술 등 확보 및 다중방벽 안전성 인증, 천연방벽 변화 규명 등을 통해 처분시설 건설 및 인허가에 활용할 계획이다.

◆R&D 기반 조성 및 추진체계 구축 = 안전성·효율성 개선을 위한 국제협력도 강화한다. 핀란드 KBS-3 방식 등 기존 처분개념보다 안전성·효율성이 향상된 처분시스템 확보를 위해 국제 공동연구 등을 통해 처분기술을 고도화할 계획이다.

한국형 처분시스템의 종합안전성(Safety Case) 예비 모델은 국외 전담기관과 국제기구(IAEA, OECD/NEA 등) 검증을 통해 안전성을 확보하고 스위스와 협력해 완충재(벤토나이트)의 내열성능 실증시험 등 국제 공동연구 직접 참여로 처분 효율성을 높인다는 방침이다.

중간저장시설 인허가에 필요한 장기 건식저장 안전성 실증기술은 미국과 캐나다 등 40년 이상 건식저장을 운영 중인 국가들과 공동개발을 추진한다. 결함 핵연료 운반시스템 설계기술은 상용화 기술을 보유한 미국, 프랑스 등 선도국과 고도화 공동연구를 진행하기로 했다.

산‧학‧연 연계 R&D를 통해 고준위 방폐물 분야 특화 연구 인력을 양성하고 중소·중견기업 및 대학에 대한 R&D 투자도 확대한다. 현재 고준위 방폐물 관리 분야의 R&D 인력은 원자력환경공단 10여명, 원자력연구원 100여명, 지질자원연구원 20여명, 한수원 중앙연구원 10여명 등 약 140여명이다. 정부는 향후 연간 평균 300여명의 인력이 필요하다고 보고 중장기 인력 종합계획 수립과 함께 방폐기술인력개발원, 융합대학원 등 교육기관 운영을 통해 안정적인 인력 양성 체계를 구축할 계획이다.

R&D 관리체계 확립을 위해서는 전담 관리기관을 지정해 관계부처, 산·학·연에 분산된 R&D 기능을 유기적으로 연결하고 운반·저장, 부지 및 처분 기술간 연계 강화를 추진하기로 했다. 관계부처간 역할 분담을 통해 고준위 방폐물 R&D의 효율성도 높인다. 산업부는 고준위 방폐물 관리정책 이행을 위한 운반·저장·부지조사 기술 상용화와 인허가에 필요한 종합안전성 입증 기술 확보에 집중하고 과기부는 심층처분 안전성 입증을 위한 기초자료 확보와 처분 시스템 효율 개선 및 대안처분 개념 연구를 추진한다. 원안위는 안전성이 확보된 기술이 개발될 수 있도록 규제의 독립성을 유지하면서 규제요건과 요건별 검증 방법을 개발한다.



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