방사능 폐기물 어떻게 처리해야 안전할까

방사능 폐기물

 

일상 생활에 필수적인 에너지를 얻을 수 있는 여러 발전소가 있습니다.

꼭 필요한 에너지를 제공하지만, 각 발전소가 가지고 있는 위험도 있습니다.

화력 발전소는 대기 오염을 일으키고 풍력 발전소는 소음 공해를 일으키고 수력 발전소는 주변 지역의 생태계를 위협합니다. 오늘은 원전의 단점 중 방사성 폐기물의 발생 원인과 종류, 처리 방법에 대해 소개하려고 합니다.

 

원자력 발전은 핵분열 에너지를 사용하지만, 핵분열은 중성자가 원자번호 92번 우라늄(U)과 같은 무거운 핵과 충돌해 두 개의 원자로 부서져 대량 손실 에너지가 발생하는 현상입니다. 이것은 발전소의 연료봉과 연쇄반응을 일으켜 엄청난 열을 발생시키고, 물을 끓이고 발전기를 돌려 전기를 생산합니다.

 

 

중저준위 폐기물과 고준위 폐기물의 차이

 

발전소의 폐기물 또한 많은 방사성 물질을 포함하고 있습니다. 이러한 방사성 폐기물에 부착된 방사성 원소들은 여전히 방사성 붕괴를 일으키고 있기 때문에 사람을 포함한 생물체들이 방사선에 노출되어 큰 피해를 입을 위험이 있습니다. 더욱이 원자력 발전에 사용되는 방사성 원소의 대부분은 반감기가 매우 길기 때문에 인간이 사는 공간에서 장기간 멀리 떨어져 있는 것이 급선무입니다.

 

방사능 폐기물은 크게 중저준위 폐기물과 고준위 폐기물로 나뉩니다. 중저준위 폐기물은 방사능이 낮은 방사능 폐기물을 의미합니다. 이들 폐기물은 주로 원전에서 발생하는 작업복과 공구, 원전 내 수많은 필터와 유형 자산 등입니다. 이런 종류의 폐기물은 보통 100년에서 200년이 지나면 없어지기 때문에 콘크리트와 혼합되어 철제 드럼통에 영구적으로 보관됩니다.

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고준위 폐기물은 폐연료봉 재처리 과정에서 발생합니다. 따라서 폐기물 발생량은 중저준위 폐기물 발생량에 비해 상대적으로 적지만 방사능이 강해 저장 공간이 극히 제한적입니다. 폐연료봉은 여전히 엄청난 양의 에너지를 방출하기 때문에 원자로에 위치한 젖은 저장 탱크에 약 6년 동안 보관된 후 물에서 꺼내어 건조하게 유지될 것입니다.

 

우리나라는 고준위 폐기물을 저장할 수 있는 습식 및 건식 저장 시설을 모두 보유하고 있지만, 저장 용량의 대부분이 포화 상태에 이르면서 새로운 저장 시설에 대한 필요성이 대두되고 있습니다. ​

 

 

 

방사능 폐기물을 오랫동안 안전하게 보관하는 기술

 

경주방사능폐기물처리장은 2015년 경북 경주시 양북면에 건립된 방사능 폐기물 처리 시설입니다. 중간 및 낮은 수준의 폐기물을 저장합니다. 쓰레기를 드럼통에 밀봉한 뒤 지하 80~130m의 바위굴에 최대 10만개의 드럼통을 보관하기 위해 만들어졌습니다. 경주 목장 입구는 수면 위 30m 지점에 위치해 있어 쓰나미로부터 안전하고, 진도 6.5의 강한 지진에도 견딜 수 있도록 설계됐습니다.

따라서 IAEA 폐기물환경국장인 앤드류 오렐은 2014년 폐기물 처리장을 방문한 후 높은 수준의 폐기물을 저장할 수 있을 정도로 안정적이라고 평가했습니다. 반면 한국은 2028년까지 고준위 폐기물 처리장을 선정한 뒤 착공하고, 2053년 착공하겠다는 의지를 보였습니다. 고준위 영구폐기물 저장시설의 해외 사례를 살펴보겠습니다.

 

온칼로(Onkalo)는 핀란드 에우라요키시 올킬루오토섬에 지어진 세계 최초의 고준위 폐기물 처리시설입니다. 온칼로는 세계 최초의 고준위 폐기물 처리장입니다. 2004년 부지 선정이 완료됐고, 2016년 폐기시설 공사가 시작됐습니다. 온칼로의 주요 목표는 방사성 폐기물을 인간으로부터 100,000년 동안 안전하게 격리시키는 것입니다.

 

따라서 18억 년 동안 변하지 않은 단단한 화강암 지층의 지하 500m에 거대한 폐기물 처리장을 건설하고 약 9,000톤의 고준위 폐기물을 저장할 계획입니다. 목표는 2100년 중반에 폐기물로 채우고, 포화상태가 되면 콘크리트로 채우고, 약 10만 년 동안 인간의 기억에서 사라지는 것입니다. 10만 년을 유지하는 이유는 고준위 폐기물이 10만 년 정도 지나면 방사선량이 자연 상태로 줄어들기 때문입니다. 구리로 밀봉된 용기와 점토의 일종인 벤토나이트를 사용하여 방사능 누출을 완벽하게 차단합니다.

 

 

 

방사능 폐기물 처리의 미래

 

원자력은 잘만 관리하면 오염이 없는 친환경 에너지지만, 생명체에게 치명적인 방사선을 방출하기 때문에 폐기물을 땅속 깊이 묻어두는 것이 가장 현실적인 대안입니다. 다른 연구들은 우주로 발사하고, 그것을 바다 밑에 묻으며, 심지어 방사능 폐기물을 거의 생산하지 않는 원자력 발전소에 대해서도 진행 중입니다.

앞으로도 원자력과 인류가 서로 돕는 멋진 관계를 유지하여 원자력이 인류에 의해 지속적으로 발전할 수 있고 인류가 원자력에 의해 지속적으로 발전할 수 있기를 바랍니다!