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방사성배출물에 대한 국내 규제체계

1. 개요

국내 원자력안전관계법령에서는 원자력이용시설에서 배출되는 배출물에 의한 영향이 국민의 건강 및 환경상의 위해방지 요건을 만족하여야 함을 원전의 건설허가, 운영허가 및 정기검사 합격의 조건으로 규정하고 있으며, 배출제한치와 관련 계측설비의 설치 등 최소한의 요건을 명시하고 있다.

원자력안전법 시행령 제2조의 정의에 의하면, '배출'이라 함은 원자력이용시설의 정상운전 중에 발생한 액체 또는 기체 상태의 방사성물질을 배수시설 또는 배기시설을 통하여 계획적이고 통제된 상태로 외부로 내보내는 것을 의미한다.

액체 또는 기체 상태의 방사성물질에 의한 환경상의 위해방지를 위한 규제요건으로 선량제약치와 배출관리기준을 규정하고 있으며, 원자력시설에 대한 인허가 심사 및 운영단계에서 수행하는 배출관련 규제 행위는 다음과 같다.

- 심사단계 : 건설허가 및 운영허가 심사시 안전성분석보고서 제11장(방사성폐기물의 관리)에 대한 심사를 통해 방사성폐기물계통의 상기 허용기준 만족여부, 발전소 운전 시 예상방출량으로 인한 환경상의 위해방지 기준 만족여부 등에 대한 검토

- 운영단계

· 정기검사 : 정기검사시 배출허가서 및 관련 서류 검토를 통해, 원안위고시 제2019-10호에 따른 배출관리기준 및 선량제약치 만족여부 확인

· 분기보고 : 원자력관계사업자가 원자력안전법 시행규칙 제127조에 따라 매분기 경과 후 1개월 이내에 제출하는 정기보고 자료 검토를 통해 액체 및 기체 폐기물로 인한 주민피폭선량이 기준치를 만족하는지 여부 확인

이러한 법적인 요건을 이행하기 위한 세부적인 방안은 호기별 운영기술지침서 및 최종안전성분석보고서등의 인허가 약정을 통해 성문화하여 적용하고 있다.

2. 원자력발전소의 일반설계기준(GDC)

	가. 환경으로의 방사능 물질 배출제어

	원자력발전소를 설계할때는 예상운전과도를 포함한 정상운전시에 발생하는 기체 및 액체 배출물 상태의 방사성 물질을 적절히 제어하고 고체 방사성폐기물을 취급하기 위한 수단을 확보 하며, 특히 배출물의 환경방출로 인해 비정상적 운전 제한의 초래가 예상될 정도로 부지 환경조건이 불리한경우 방사성 물질을 함유하는 기체 및 액체 배출물을 수용할 수 있는 충분한 용량을 구비해야 함을 설계요건으로 명시하고 있다.

	나. 방사능 배출감시

	예상운전과도를 포함하는 정상운전 및 가상사고시 배출될 수 있는 방사성물질에 대해 격납용기 대기, 냉각재상실 사고시 유체의 재순환을 담당하는 기기를 포함하는 공간, 배출물 방출 경로 및 환경의 감시를 위한 수단을 확보하여야 함을 설계요건에서 명시하고 있다.

3. 원자력발전소 안전심사지침(KINS-GE-001)

예비안전성분석보고서와 최종안전성분석보고서 심사단계에서는 공정 및 유출물 방사능 감시계측 및 시료채취계통에 대한 설계 및 운영방법을 검토하게 되며, 특히 비방사성계통에서 감시 및 관리되지 않는 방사성물질의 환경방출을 방지하기 위한 방사능 측정, 감시계통및 절차가 검토분야의 항목으로 포함되어 있다

KINS-GE-001에서는 공정 및 유출물 방사능 감시계측과 시료채취계통에 대한 주요 허용기준으로 GDC (General Design Criteia, 일반설계기준) 60, 63 및 64를 제시하고 있다. 즉, GDC 60에 따라 환경으로 방출되는 방사성물질을 관리할 수 있고, GDC 63과 64에 따라 방사선 준위와 누설을 감지할 수 있도록 방사성폐기물 관리계통을 설계하도록 요구하고 있다.

KINS-GE-001에서는 GDC 64를 만족하기 위하여 방사성계통과의 연계로 인해 방사능을 함유하게 되는 비방사성 계통을 포함하여, 환경으로의 방사성물질의 정상 및 잠정적 유출경로에 대한 계측감시 또는 시료채취 분석을 위한 규정을 제시하도록 요구하고 있다. 이와 관련하여 기체 및 액체 공정 또는 유출물의 배출구에 대한 감시 및 시료채취/분석요건을 다음 표와 같이 제시하였다.

표. 가압경수로의 액체유출물 감시 및 시료채취규정(KINS-GE-001 제11.5절)


번호	공정/계통	감시규정			시료채취규정
		공정감시	유출물감시		공정감시	유출물감시
		Conti	ACFj	Conti	Grabk	Grabk	Contl
1	액체방사성폐기물 (뱃치) 방출계통	(R)	R	R	S&A	S&A, H3	-
2	액체방사성폐기물 (연속) 방출계통	R	R	R	-	S&A, H3	S&A
3	소내용수계통	-	-	(R)	-	S&A, H3	S&A
4	기기냉각수계통f	(R)	(Rm)	(R)	S&A	S&A, H3	(S&A)
5	사용후핵연료저장조 처리계통g	(R)	(R)	(R)	S&A	(S&A, H3)	(S&A)
6	기기 배수 및 바닥배수 수집?처리계통h	-	(R)	(R)	-	(S&A, H3)	(S&A)
7	상분리장치 배수 및 저장계통	-	(R)	(R)	-	(S&A, H3)	(S&A)
8	화학폐액 및 재생폐액 계통	-	(R)	(R)	-	(S&A, H3)	(S&A)
9	실험실 및 시료채취계통 폐액 계통	-	(R)	(R)	S&A	(S&A, H3)	(S&A)
10	세탁 및 제염폐기물 계통	-	(R)	(R)	-	(S&A, H3)	(S&A)
11	폐수지슬러리, 고화 및장입 배수계통	(R)	-	(R)	-	(S&A, H3)	(S&A)
12	액체방사성폐기물 탱크(건물 외부)	-	-	(R)	S&A	(S&A, H3)
13	우수 및 지하배수 계통	-	-	-	-	(S&A, H3)	(S&A)
14	원자로건물 내 탱크및 섬프	-	(R)	(R)	-	(S&A, H3)	(S&A)
15	붕산회수계통 액체유출물	-	(R)	(R)	-	(S&A, H3)	(S&A)
16	증기발생기취출수 (뱃치) 액체유출물계통	(R)	R	R	S&A	(S&A, H3)	(S&A)
17	증기발생기취출수 (연속) 액체유출물계통	(R)	R	R	-	(S&A, H3)	(S&A)
18	2차냉각재 처리폐액 및 터빈건물 배수계통	-	(R)	(R)	-	(S&A, H3)	(S&A)
19	비오염폐액 및 터빈건물 청정배수계통	-	-	-	-	(S&A, H3)	(S&A)
20	역삼투압계통	R	R	R	S&A	(S&A, H3)	(S&A)
21	이동형 액체 및 수분함유 폐기물 처리계통	R	R	R	S&A	(S&A, H3)	(S&A)

표. 가압경수로의 기체유출물 감시 및 시료채취규정(KINS-GE-001 제11.5절)

번호	공정/계통	감시규정			시료채취규정
		공정감시	유출물감시		공정감시	유출물감시
		Contⁱ	ACF^j	Contⁱ	Grab^k	Grab^k	Cont^l
1	폐기체 저장계통^a	NG	NG	(NG)		(NG, H3)	(I)
2	복수기 공기제거계통^b	NG	-	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
3	배기 및 연돌 방출 계통^c	-	-	NG		H3	(I)
4	격납건물배기계통^d	NG	NG^m	(NG)	I	(NG, I, H3)	(I)
5	보조건물 환기계통	-	-	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
6	핵연료저장지역 환기계통^e	(NG)	NG^m	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
7	방사성폐기물 지역 배기계통	-	-	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
8	터빈밀봉 복수기 배기계통	-	-	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
9	기계식진공펌프 배기 (호깅계통)	-	-	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
10	증발기 배기계통	-	-	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
11	전처리 액체방사성폐기물 탱크 배기체 계통	-	-	(NG)	(I)	(NG, H3)	(I)
12	세정탱크 및 증기발생기 취출수 배기계통	-	-	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
13	가압기 및 붕산회수 배기계통	-	-	(NG)	I	(NG, H3)	(I)
14	폐기물 압축기, 분쇄기 등 (고정형 또는 이동형)	R	-	I	I	I	(I)
주) 표 1 및 표 2 a - 배기체 저장탱크계통, 상층기체 감쇄계통, 지연배관 및 탱크 등 b - 주복수기 증기추출계통, 기계식 진공펌프계통 등 c - 독립적으로 고정 설치된 연돌, 건물 배기, 계통배출, 공정배기, 환기계통 배기 등 d - 격납건물 방출계통, 격납건물 정상배출, 격납건물 저체적배출, 격납건물 누설시험계통, 세정배기 등 e - 만일 핵연료저장지역 환기계통과 분리된 경우 사용후핵연료저장조 및 재장전수조 환기계통을 포함한다. f - 2차측 기기냉각수계통 (closed cooling water systems) 및 기기냉각루프계통 (component cooling loop systems)으로 부르기도 한다. g - 재장전수조 정화계통을 포함한다. h - 원자로배수탱크와 누설.배수.채취시료.응축수를 수집하는 장비 및 배수섬프를 포함한다. i - 연속방사선감시기 j - 자동제어기능. 예를 들어, 액체유출물연속감시기 (위첨자 m 참조)는 운영기술지침서에 규정된 설정치에서 경보를 발하도록 설치되어야 하며, 격리밸브를 차단함으로써 방출관내 유출물을 자동적으로 차단해야 한다. k - 표시된 바에 따라 실험실분석용 시료를 수동으로 채취할 수 있는 시료채취 지점이 이용 가능하여야 한다. l - 연속시료채취장치 m - 계통 유출물 연속방사선감시기의 상류에 위치한 공정연속방사선감시기에 의하여 자동제어기능이 제공될 수 도 있다. p - PWR에 적용할 수 있는 대표적인 계통명 NG - 불활성기체의 방사능 I - 옥소의 방사능, 입자 형태 기타 방사성핵종의 방사능 및 알파방출핵종 H3 - 삼중수소 R - 전방사능 (베타방사선, 감마방사선, 또는 총 베타 와 감마의 합) S&A - 시료채취 및 방사성핵종의 분석 (전방사능, 주요 방사성핵종 및 알파방출핵종의 종류 및 농도 확인 포함) ( ) - 괄호 안에 기재된 규정은 배출 전에 감시, 시료채취 또는 분석이 수행되지 않는계통에 대해서만 요구된다.

4. 원자력발전소의 방사성배출물 관리계획

다음 표는 국내 원자력발전소에서 액체 및 기체유출물의 배출시 시료채취 및 분석기준을 예시한 것이다.

표. 액체유출물 시료채취분석 프로그램 (한빛5,6호기 방사성배출물관리계획서)

배출형태	시료채취 주기	최소분석 주기	방사능 분석항목	검출하한치(LLD)⁽¹⁾ Bq/㏄
1. 배치 배출⁽²⁾ 가. 감시탱크 나. 방사성세탁배수탱크 다. 증기발생기 배수 (배출시) 라. 복수기 Overboard Pump(배출시)	배출 전 각 배치	배출 전 각 배치	주요 감마방출체⁽³⁾	1.85×10^-2
	배출 전 각 배치	배출 전 각 배치	I-131	3.70×10^-2
	배출 전 월 1회 배치	월	용존기체 (감마방출체)	3.70×10^-1
	배출 전 각 배치	월 복합시료⁽⁴⁾	H-3	3.70×10^-1
	배출 전 각 배치	월 복합시료⁽⁴⁾	총 알파	3.70×10^-3
	배출 전 각 배치	분기 복합시료⁽⁴⁾	Sr-89, Sr-90	1.85×10^-3
2. 연속 배출⁽⁵⁾ 가. 증기발생기 취출수⁽⁷⁾ 나. 복수탈염설비⁽⁷⁾ 지역섬프 다. 복수기 피트섬프⁽⁸⁾	연속⁽⁵⁾	주 복합시료⁽⁶⁾	주요 감마방출체⁽³⁾	1.85×10^-2
	연속⁽⁵⁾	주 복합시료⁽⁶⁾	I-131	3.70×10^-2
	월 그랩시료	월	용존기체 (감마방출체)	3.70×10^-1
	연속⁽⁵⁾	월 복합시료⁽⁶⁾	H-3	3.70×10^-1
	연속⁽⁵⁾	월 복합시료⁽⁶⁾	총 알파	3.70×10^-3
	연속⁽⁵⁾	분기 복합시료⁽⁶⁾	Sr-89, Sr-90	1.85×10^-3
(1) 검출하한치(LLD)는 측정기의 측정능력을 나타내며, 측정기의 자연방사능 준위를 제외한 시료 내 방사성물질의 최 소농도를 95% 신뢰수준으로 검출할 수 있는 값으로써, 이 값은 시료를 측정한 "후"의 제한치가 아니라, 시료를 측 정하기 "전"의 제한치이다. 여기서: LLD = 검출하한치(단위질량당 또는 체적당 μCi) = 자연방사능 계수율 또는 공시료 계수율(cpm)의 표준편차 E = 계수효율 V = 시료크기(질량 또는 체적 단위) 2.22×10⁶ = 분당 μCi당 붕괴 수 Y = 방사화학적 생성 분율(적용 시) λ = 방사능 붕괴상수(sec-1) Δt = 시료채취 중간시점부터 측정시점까지 경과된 시간(sec) (2) 배치배출이란 배출이 이루어지는 동안 입력유량이 형성되지 않는 것을 의미한다. 시료를 채취하기 전, 각 배치는 격리되어야 하며, 대표시료를 얻기 위해 주민피폭선량계산지침서에 기술된 방법으로 완전히 혼합되어야 한다. (3) 검출하한치(LLD) 기준이 적용되는 주요 감마방출체는 다음과 같다: Mn-54, Fe-59, Co-58, Co-60, Zn-65, Mo-99, Cs-134, Cs-137, Ce-141 및 Ce-144. 그러나, 상기 방사성핵종들만 고려되어야 함을 의미하는 것은 아니며 상기 핵 종들 외에 판별 가능한 뚜렷한 감마선피크를 갖는 다른 감마선 방출핵종들도 분석되어야 한다. (4) 복합시료는 채취된 액체시료의 양이 배출되는 액체폐기물량에 비례하고, 방출되는 액체폐기물의 대표시료가 채취되어야 한다. (5) 연속배출이란 계통에서 액체폐기물이 비단속적으로 배출되는 동안 입력유량이 해당 계통으로 형성되는 것을 의미한다. (6) 액체배출물내 방사성물질의 농도 및 양이 대표성을 갖기위해서는 배출 유량에 비례하는 시료를 연속적으로 수집하여야 하며, 분석에 앞서 복합시료를 만들기 위해 채취된 모든 시료는 대표성을 갖도록 완전히 혼합되어야 한다. (7) 증기발생기 취출수 및 복수탈염설비 지역섬프의 경우 환경으로 배출시에 한하여 시료채취 및 분석을 실시한다. (8) 복수기피트 섬프의 경우 이차측 오염징후 발생시(복수기 배기감시기 또는 N-16감시 기의 수치가 정상지치시의 3배증가시)에 한하여 시료채취 및 분석을 실시한다.

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