방사성폐기물의 처분방법  
   
 
 

원자력을 이용하는 과정에서 불가피하게 발생되는 방사성폐기물은 궁극적인 관리방법으로서 영구적으로 생태계로부터 격리 처분되어야 한다. 처분방법에 요구되는 격리의 정도는 방사성폐기물의 농도와 종류에 따라 다르다. 방사성폐기물의 처분방법은 크게 중/저준위 방사성폐기물의 경우와 고준위 방사성폐기물의 경우로 구분된다. 우리나라에서는 방사선 안전관리 등의 기술기준에 관한 규칙에 의거 중?저준위 방사성폐기물은 천층처분 시설에, 고준위 방사성폐기물은 심층처분시설에 처분하는 것을 고려하고 있다. 천층처분은 크게 표층처분과 동굴처분으로 나눌 수 있다. 표층처분은 지표면 가까이에 폐기물을 처분하는 방식으로, 이 경우 해당 처분시설은 지표면에 공학적 방벽으로 설치되며 폐쇄 후에는 수 미터 이상의 천연 및 공학적 덮개에 의해 인간 생활권으로부터 격리된다. 동굴처분은 지표면으로부터 수십 미터 이하의 지하에 폐기물을 처분하는 방식으로, 이 경우 해당 처분시설은 처분에 적합한 동굴의 형태로 설치되며 폐쇄 시에는 진입 통로를 메움으로써 인간 생활권으로부터 격리된다.


1. 천층방식

  가. 표층처분
 
   
  지표에서 약 30m 까지의 깊이에 처분하는 방식이다. 인간의 생활환경 가까이에 처분하기 때문에 해양투기, 동굴처분, 심층처분 등과 비교하여 상대적으로 격리정도가 작다. 또한 수백년 경과후 인간활동이 처분된 폐기물이나 처분지에 까지 미치게 될 것을 안전해석 평가상 가정하고 있다. 이 때문에 이 방식을 대상으로 하는 폐기물은 중·단 반감기의 핵종을 주로 함유하는 중·저준위 폐기물이며, 이중에는 장수명 핵종의 함유량을 낮게 억제하는 것이 일반적이다. 표층처분은 영국, 미국에서는 오래전부터 실시되고 있으며, 구소련, 프랑스, 스페인, 일본 등에서도 실시되고 있다.
   
  나. 동굴처분
  동굴처분은 산 등에 터널을 뚫어 건설된 지하처분시설 또는 폐광 등에 폐기물을 처분하는 방식이다. 동굴처분시설은 지하에 위치한 다수의 처분용 동굴 및 이를 지상과 연결하는 통로로 구성되며, 시설내의 갱도는 처분시설 운영중 적절한 방법으로 환기시킨다. 처분용 동굴내에 폐기물을 넣은후 폐기물과 동굴벽사이에 방사성 핵종 흡착능이 좋은 점토등으로 충전시키거나, 콘크리트를 주입시켜 일체화물을 만들며 동굴이 포화되면 입구를 콘크리트 등으로 밀봉시킨다. 이와 같은 과정을 거쳐 모든 처분용 동굴이 포화된후 연결 통로 및 진입 통로를 콘크리트 등으로 밀봉시켜 외부세계로부터 완전히 격리시킨다. 이 방식은 천층처분에 비해 초기 비용이 많이 소요되나, 자연 및 인위적 사고로부터 폐기물의 격리 및 방호효과가 우수하다는 장점이 있다. 동굴처분은 독일, 스웨덴, 핀란드에서 사용하고 있는 방식이다.
   
 


2. 심층방식

  심지층 처분방식은 고준위폐기물(사용후 핵연료 포함)의 처분을 위해 보통 지하 300 ∼ 1,000미터 깊이의 암반에 처분시설을 만들어 위해도가 높은 방사성폐기물을 안전하게 처분하는 영구처분의 개념이다. 공학방벽(engineered barriers)과 자연방벽(natural barriers)의 다중 방벽으로 구성되어 인간의 생활권으로부터 영구적으로 격리하기 위한 처분 방법이다. 해양처분, 우주처분, 빙하처분 등 다양한 영구처분 방식이 존재하지만, 국제원자력기구(IAEA)에서는 경제성과 안정성 등 종합적으로 고려할 때, 심층처분이 가장 적절하다고 권고한다. 전 세계 31개 원전 운영국 중 7개국(핀란드, 스웨덴, 독일, 캐나다, 스페인, 미국, 루마니아)이 직접처분 정책을 채택하여 운영 계획 중이다. 국내 연구개발은 KAERI를 중심으로 이미 20여년 전부터 수행되어 오고 있으며, 현재 세계에서는 최초로 핀란드는 규제당국의 허가를 받아 2015년 11월 심층처분 방식의 영구처분시설 건설허가를 획득하여 심층처분시설 건설 사업을 시작하였다. 또한, 스웨덴도 처분 부지를 확보하여 건설허가를 신청 중에 있다. 최근 미국도 유카산 사업에 대한 규제기관의 안전심사가 재개되고 있는 상황이다.
   
 
   
 
   
 

 
표. 고준위폐기물 처분 해외 현황

국가

1950~
1979

1980~
1989

1990~
1999

2000~
2009

2010~
2019

2020~

핀란드

기초연구

부지선정
착수

상세지질
조사

처분장
부지선정
URL 착수

건설허가
인허가
승인

처분장
운영
(2023)

스웨덴

기초연구
URL 착수
(1차)

전국규모
지질조사

처분장
부지선정
착수
URL 착수
(2차)

처분
시스템
승인

건설허가
신청

처분장
운영
(2025)

프랑스

기초연구

부지선정
착수 및
연기
(정치
쟁점화)

방폐물
관리법
제정
URL 착수

국가계획
수립
상세실험
연구

공론화
건설허가
신청

처분장
운영
(2025)

스위스

URL 착수
(1차)

화강암
부지조사

퇴적암
부지조사
URL 착수
2차

부지선정
착수

부지선정
건설허가
신청

처분장
운영
(2025~
2030)

미국

처분개념
개발
URL 착수
(1차)
(암염층)

방폐물관리
정책법제정
후보부지
선정

유카산
URL 착수

건설허가
신청

건설허가
연기
(BRC를
통한
정책연구)

처분장
운영
(2048)

일본

처분
R&D
시작

처분타당성
보고서발간

URL 착수
(1차)

부지공모
착수
URL 착수
(2차)

부지조사

처분장
부지선정
(2030~
2040)

중국

심지층
처분프로그램
착수

처분장
부지선정
착수

예비부지
선정 및
상세지질
조사

URL 착수
(부지선정
:2014)

처분장
운영
(2050)


출처: 사용후핵연료 관리기술 확보계획 전문가 토론회 발표자료 참조