정부가 사용후 핵연료 처리 문제를 위해 경수로 원전 내에 ‘건식저장시설’ 건립을 추진한다. 현재 경수로원전 가동 후 배출된 사용후 핵연료는 모두 ’수(水) 냉각' 방식의 습식저장소에 보관중이다. 습식저장소는 관리 문제로 원전 건설단계부터 건설해야 되기 때문에 추가 증설이 사실상 불가능하다. 문제는 이 같은 저장 공간이 10년내에 포화상태에 이른다는 점이다.
사용후 핵연료 부지를 확보하지 못하게 되면 최악의 경우 원전 가동을 멈춰야 한다. 언제가 될 지 모를 영구처분시설 완공 전까지 임시저장시설 확대를 통한 사용후핵연료 처리가 필수인 셈이다.
3일 관계부처에 따르면 산업통상자원부는 차기정부 원전 활성화를 위한 필수 과제로 ‘사용후 핵연료 처리’문제를 선정하고 관련 대책을 수립중이다. 정부는 이를 위해 경수로 발전소 내에 사용후 핵연료를 저장할 건식저장소 신규 설치 방안 마련을 검토 중이다.
정부가 지난 연말 발표한 ‘2차 고준위 방폐물 기본계획’에 따르면 관리시설 부지확보에만 13년이 소요될 전망이며 중간저장시설 확보 등의 일정까지 고려하면 영구처분시설 건설에 최장 37년이 필요하다. 임시저장시설 확대가 필요한 이유다.
국내에서는 지금까지 중수로 원전인 월성 발전소(월성 1·2·3·4호기)에만 건식저장소를 설치해 운영 중이었다. 월성 원전은 사용후 핵연료를 스테인리스강 기반 내벽과 콘트리트 구조물로 둘러싸인 습식저장소에 5년 간 저장 후, 콘크리트 및 각종 금속 구조물로 건설된 건식저장시설에 옮겨 저장해 왔다. 중수로 원전1기당 연간 사용후 핵연료 배출량은 4300다발 가량으로 경수로(32~61다발) 대비 100배 가량 많은만큼, 건식저장시설 건설이 필수였다.
이와 달리 국내 경수로 원전에서 발생한 사용후 핵연료는 지금까지 모두 습식저장소에 저장됐다. 경수로 원전에서 발생하는 사용후 핵연료의 양이 상대적으로 적은데다, 혹시나 모를 ‘주민 수용성 문제’로 건습저장시설 건설에 소극적이었기 때문이다. 반면 건식저장시설은 물을 꾸준히 공급해줘야 하는 습식방식 대비 사고 위험이 낮은데다, 핵폐기물은 밀봉한 채 건물 외벽 공기를 바탕으로 핵연료를 냉각시키는 방식이라 안전성에도 문제가 없다.
정부가 경수로 발전소 내 건식저장소 설치 카드를 꺼내든 이유는 말 그대로 ‘시간이 없기’ 때문이다. 고리원전과 한빛원전은 오는 2031년 시설 포화가 예상된다. 한울 원전과 신월성 원전의 저장시설 포화 예상 시기도 각각 2032년과 2044년이다. 무엇보다 이 같은 포화시기는 원전이용률 상향 및 노후원전 수명 연장 정책 등의 영향으로 한층 앞당겨질 수 있다.
이 때문에 정부는 안전성을 최우선 가치를 두면서도 여타 절차는 최소화 한 ‘패스트 트랙’ 방식으로 건식저장시설 건설에 나선다는 방침이다. 정부 내에서는 최소 2029년까지는 건식저장시설 설치가 완공돼야, 임시 저장소 포화 사태를 막을 수 있을 것이라 보고 있다.
전문가들은 경수로와 중수로에서 발생하는 폐기물이 다르기는 하지만, 건식저장시설 설치 시 기술적 난제는 없을 것으로 보고 있다. 경수로 원전의 사용후 핵연료 다발 크기는 중수로형(길이 50cm) 대비 9배 긴 450cm이며 무게도 27배 가량 많은 639kg에 달하지만, 일부 설계 변경 정도로 해결이 가능할 전망이다. 원전 업계 관계자는 “해외에서는 경수로 원전에서 발생한 사용후 핵연료 보관을 위한 건식저장시설이 다수 운영되고 있어 기술적 문제는 없다”며 “세아베스틸을 비롯한 국내 업체들 또한 관련 기술을 확보했지만 아직 실증 작업을 제대로 거치지 않은 것으로 알려져, 해외 업체와 협업하는 방식으로 건식저장소가 건설될 것으로 보인다”고 밝혔다.
다만 주민동의 과정에서 상당부분 진통이 예상된다. 한국수력원자력은 올 초 월성원전 관련 지역에 1115억원의 보상금을 지급하는 조건으로 건식저장시설 증설에 합의한 바 있다. 한수원은 이 같은 합의를 이끌어 내기 위해 2019년 ‘사용후핵연료 관리정책 재검토위원회’를 출범시킨데 이어 주민투표 및 증설 토론 등의 거쳐 2020년 8월 건식저장시설 증설 논의를 마무리 지었다.
경수로 원전 내 건식저장시설 신설 시에도 이 같은 주민동의를 받아야 할 것으로 전망된다. 방사성폐기물 관리법 6조 2항에 따르면 ‘사용후핵연료 관리 등 사회적 갈등이 예상되는 사항에 대하여 이해관계인·일반시민 또는 전문가 등으로부터 광범위한 의견수렴 절차를 거칠 수 있다’며 다소 모호하게 정의돼 있지만, 원전 전문가들은 앞선 월성 사례처럼 주민동의가 필요할 것으로 보고 있다.
무엇보다 천연 우라늄을 사용하는 중수로와 달리 농축 우라늄을 사용하는 경수로 원전은 폐기물의 독성이 강하다는 점에서 시민단체들의 반발이 예상된다. 사용후 핵연료 건식저장시설 관련 사고가 전세계적으로 한건도 발생하지 않았다는 점과 안전 발생가능성이 거의 없다는 점에서, 결국 ‘보상수준’이 사업 속도를 결정지을 것이란 분석도 제기된다.
한편 사용후핵연료의 부피 및 독성을 낮춰주는 기술로 알려진 ‘파이로프로세싱’은 차기 정부에서도 제대로 추진되기 힘들 전망이다. 한·미 원자력연료주기공동연구(JFCS) 운영위원회는 지난해 9월 파이로 프로세싱에 대한 10년간의 연구 끝에 “추가 연구가 필요하다”고 결론 지었기 때문이다. 원전 업계에서는 JFCS가 파이로 프로세싱에 대한 기술적 난제 극복이 쉽지 않은데다, 사업성도 낮다는 판단 때문에 이 같은 결론을 내린 것으로 보고 있다.
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