쉽게 끌 수 없는 불, 원자력, 고리1호기의 폐쇄

쉽게 끌 수 없는 불 ‘원자력’, 고리 1호기의 폐쇄  

제 2425 호/2015-07-06

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우리나라 최초의 원자력발전소인 고리원전 1호기가 역사의 뒤안길로 사라지게 됐다. 운영주체인 한국수력원자력㈜이 최근 고리원전 1호기의 수명 재연장 신청을 하지 않기로 결정한 것이다. 이로써국내 원자력 산업 발전에 지대한 역할을 했던 고리원전 1호기는, 2년 뒤면 가동을 완전히 중단하게 된다. 하지만 가동을 중단한다고 해서 모든 것이 끝나는 것은 아니다. 아니, 오히려 이제까지 경험해 보지 못한 더 험난한 길이 남았다고도 볼 수 있다. 바로 ‘원전해체’와 ‘사용후핵연료 처리’의 길이다. 어째서 낙후된 발전소 시설을 해체하고, 사용 후 남은 연료를 처리하는 것이 왜 험난한 길일까. 

■ 가동시키는 것보다 가동 중단이 더 어려워 

원자력을 흔히 ‘붙일 수는 있지만, 쉽게 끌 수 없는 불’이라고 말한다. 원자력 발전소를 세워 가동하는 것보다, 가동을 중단시키고 완전히 해체하는 과정이 더 어렵고, 시간도 많이 걸린다는 의미다. 실제로 해외 사례를 보게 되면 이 말의 뜻을 쉽게 이해할 수 있다. 미국의 시카고에 위치한 자이온(Zion) 원전은 지난 1998년에 운전을 정지했는데, 17년이 지난 지금까지도 해체 작업을 하고 있다고 한다. 일본의 경우도 마찬가지다. 일본의 최초 상업용 원자로로 유명한 도카이(東海) 원전 1호기는 일본 내에서 가장 먼저 해체 작업을 시작했다. 하지만 작업을 시작한 2000년부터 지금까지 15년 동안 원전의 핵심 부분인 원자로 해체는 시작조차 못 하고 있는 상황이다. 

이처럼 원자력 분야의 선진국이라 할 수 있는 미국이나 일본조차 원전 해체 작업은 순탄치 않은 것이 현실이다. 비록 우리나라가 원전 설계 및 건설 분야에서는 세계적인 수준이지만, 해체 기술만큼은 아직 초보 단계에 머물러 있다. 원자력진흥위원회의 보고서에 따르면 해체와 관련된 38개의 핵심 기반기술 중에서 17개 정도만이 국산화돼 있는 것으로 나타났다. 원자로의 해체 경험도 상업용의 수백분의 1 크기인 연구용 원자로가 유일하다. 과거 한국원자력연구소에서 가동되던 연구용 원자로 ‘트리가 마크3’가 바로 그것이다. 

트리가 마크3는 발전용량이 2메가와트(MW)에 불과한 소형 원자로였는데도, 해체 기간만 1997년부터 2009년까지 무려 12년이 걸렸고, 비용도 170억 원 정도가 투입됐다. 하지만 위기는 곧 기회라는 말처럼, 이번 고리원전 1호기의 해체 작업은 전 세계 시장의 새로운 블루오션으로 떠오르고 있는 원전 해체 시장에 우리나라가 진입할 수 있는 계기를 마련해 줄 것으로 보인다. 특히 폐로(decommissioning) 과정을 직접 체험해 보는 기회는 우리의 원전 해체 기술 경쟁력에 엄청난 도움을 줄 수 있다는 것이 전문가들의 공통된 의견이다. 

■ 사용후핵연료 재처리는 신중하게 접근해야 

폐로 과정이란 영구 정지된 원전 안에 있는 오염물질을 제거하고 발전소 시설을 해체하기까지의 제반 프로세스를 말한다. 물론, 오염돼 있을지도 모를 발전소 부지를 건설 이전의 원래 형태로 복원하는 작업도 이에 포함된다. 폐로의 방식에는 ‘즉시해체’와 ‘지연해체’가 있다. 즉시해체는 보통 영구정지 후 5년 정도의 준비기간을 거친 후 해체하는 방식이다. 기간이 비교적 짧고, 폐기물 관리비용을 줄일 수 있으며 빠른 부지 재생이 가능하다는 장점이 있다.

반면에 지연해체는 영구정지 후 안전밀폐관리 과정을 거쳐 해체하는 방식이다. 시간이 지남에 따라 방사능이 감소하기 때문에 처리해야 할 방사성 폐기물이 줄어드는 이점이 있으며, 해체 비용을 나눌 수 있어 재정 유연성 확보가 가능하다. 두 방식은 나름대로의 장단점이 있기 때문에, 국내 원자력 전문가들은 폐로 과정을 효율적으로 추진하기 위해서는 즉시해체를 기본으로 하면서도, 지연해체 방법을 혼합하여 사용하는 방식을 권장하고 있다. 

따라서 고리원전 1호기의 폐로 작업도 두 방식을 섞어서 진행할 것으로 보인다. 폐로 과정은 대략 △해체 기획 △원전 특성 분석 및 운전 정지 △해체 설계 △제염 △절단 및 철거 △폐기물 처리 △부지 복원 △부지 규제 해제 등의 순서로 추진되며, 대략 20년 정도가 소요될 것으로 예상되고 있다. 하지만 건물 표면의 오염을 제거하고, 토양을 자연 상태로 완전히 복원하기까지는 대략 30~40년이 걸릴 것이라는 전망도 나오고 있어, 관계자들의 고민이 깊어지고 있다. 

그림. 폐로과정(출처 : 원자력연구원)

천문학적인 수준의 폐로 비용 역시 걸림돌의 하나로 꼽힌다. 국내의 경우 최근 방사성폐기물관리비용산정위원회를 통해 원전 1기당 해체비용을 6,033억 원으로 결정한 것으로 발표했다. 일본의 경우는 과거 도카이 원전의 폐로 비용을 약 8,000억 원으로 산정한 바 있다. 

원전의 폐로도 문제지만, 더 큰 문제는 ‘사용후핵연료’의 처리다. 사용후핵연료는 일반 쓰레기와 달리 단순 매립하거나 태울 수 없다. 땅 속 깊은 곳에 묻어도 절대 사라지지 않는다. 사용후핵연료에 들어있는 방사능이 천연 우라늄 수준으로 떨어지려면 약 30만년 정도가 걸리는 것으로 알려져 있다. 따라서 인류가 존재하는 동안에는 생활하는 지역과 완벽하게 분리돼 있어야 한다. 이런 점 때문에 그동안에는 지하 깊은 곳에 저장하는 방식으로 사용후핵연료를 처리해 왔다. 

하지만 기존 처리장의 포화로 인해 새로운 처리장을 마련하든지, 아니면 처리 방식을 바꿔야 하는 상황에 처해 있다. 사용후핵연료의 처리 방식을 바꾸는 것은 기존에 저장하는 방식이 아니라 이를 재처리하는 것이다. ‘파이로프로세싱(pyroprocessing)’이라 불리는 이 기술로 사용후핵연료를 재처리 할 수 있다. 이 기술은 금속연료를 고온으로 녹인 후, 이를 용매로 사용해 우라늄과 플루토늄을 분리해내는 것이다. 

재처리 방식의 경우는 사실 그동안 하고 싶어도 할 수 없었다. 기존의 한·미 원자력협정에 의해 사용후핵연료의 재처리가 금지돼 있었기 때문이다. 그러나 최근 개정된 한·미 원자력협정에 의해 우리나라에서도 사용후핵연료를 재처리 할 수 있는 길이 열렸다. 다만 이 방법은 안전과 경제성면에서 문제가 있어, 상용화까지에는 상당한 시간이 소요될 것으로 보인다. 
따라서 대다수 전문가들은 사용후핵연료의 재처리를 중장기적인 관점에서 논의하되, 단기적으로는 이들을 당분간 안정적으로 저장할 수 있는 습식이나 건식 저장소를 하루 빨리 건설하는 것이 최선이라고 입을 모으고 있다. 

글 : 김준래 과학칼럼니스트(한국과학기술정보연구원의 메일진 과학향기에서)