[사용후핵연료 재처리 방안은 없나] (1) 실태와 문제점

현재 한국은 원전 건설 분야에선 상당한 발전과 성장을 거듭하고 있다. 하지만 점차 늘어나는 '사용후핵연료'에 대한 처리문제는 마땅한 대안이 없다. 이에 파이낸셜뉴스는 한국창의재단과 공동으로 사용후핵연료 처리 실태와 개선 방향을 짚어보는 시리즈를 게재한다. (편집자주)

2009년 12월 27일 아랍에미리트연합(UAE)에서 한국전력 컨소시엄이 '한국형 원전 첫 수출'을 일궈냈다는 희망의 소식이 전 세계로 타전됐다. 단일 프로젝트로는 최대 규모로 기록된 UAE 원전 수주는 한국의 국제적 위상을 한 단계 올려놓았다는 평가를 받았다. 이 프로젝트의 경제적 효과는 수주액 47조원과 11만명의 고용창출 효과를 넘어서기 때문이다.

이처럼 원전을 짓는 것은 진정한 원자력 강국으로 가는 첫 단추다. 하지만 원자력 발전을 위해 사용한 핵연료 재처리 문제를 함께 고민해야 진정으로 강한 원자력 국가가 될 수 있다.

사용후핵연료는 고준위 방사능 물질을 포함한 위험 물질이다. 원전 연료인 우라늄이 핵분열을 하면 일부가 아주 치명적인 플루토늄 넵투늄 아메리슘 등으로 바뀐다. 미국핵규제위원회의 설명에 따르면 원전에서 꺼내 10년간 식힌 사용후 핵연료로부터 1m 거리에서 1시간만 서있어도 치사량의 4배나 되는 방사능에 피폭된다. 플루토늄의 방사능이 자연 상태의 우라늄 수준으로 떨어지려면 30만년이 걸리며, 넵투늄 아메리슘 등은 1만5000년이 걸린다.

사용후 핵연료의 효율적 재처리 문제가 화두로 떠오르는 이유가 바로 여기에 있다. 핵연료 재활용 기술, 고속로 개발, 영구처분장 부지 마련, 한·미 원자력협정 등 복잡한 문제가 얽힌 사용후 핵연료 재처리 대책의 성패는 과연 어디에 달려 있을까. 문제 해결의 정도(正道)는 처음부터 공론화해야 한다는 것이다.

■한·미 원자력협정이 걸림돌

사용후핵연료 정책을 결정하려면 한·미 원자력협정이라는 외교 문제를 함께 풀어야 한다. 1973년 발효된 이 협정은 미국으로부터 수입한 핵연료를 재처리나 변형가공하려면 한·미 양국이 공동 결정하도록 규정하고 있다. 말이 '공동 결정'이지 미국의 핵확산 저지 방침은 확고부동해 재처리는 말도 못 꺼내는 상황이다.

때문에 협정이 끝나는 2014년까지 사용후핵연료를 재처리할 수 없다. 한국원자력연구원 관계자는 "미국이 협정 종료 후에도 외교·보안 등의 이유를 내세워 사용후핵연료를 우리나라가 재처리하는데 동의하지 않을 수 있다"며 "지금부터라도 한국의 독자성을 보다 넓게 확보하기 위한 대책을 마련해야 한다"고 강조했다.

사용후핵연료 재처리는 원자력발전소에서 배출되는 우라늄연료로부터 핵분열생성물을 화학적으로 제거해 플루토늄과 우라늄을 추출하는 용매추출법이 일반적이다.

미국이 사용후핵연료 재처리를 막는 이유는 용매추출법을 통해 순수한 플루토늄을 추출할 수 있기 때문이다. 플루토늄은 원자폭탄의 재료가 될 수 있다.

현재 사용후핵연료 재처리는 프랑스와 영국, 그리고 아시아에서 유일하게 일본이 가능하다. 이들 나라들은 이미 사용후핵연료 재처리를 통해 상당한 수익을 올리는 것으로 알려졌다. 특히 전세계 사용후핵연료 재처리의 90%를 차지하고 있는 프랑스의 경우 매년 10억유로(약 1조5454억원)가량의 수익을 내고 있다.

■늘어나는 사용후핵연료 저장량

사용후핵연료는 높은 방사선과 열을 발생시키는 고독성물질로서 특별한 취급과 처리가 필요하다. 한국원자력연구원에 따르면 2009년 말 현재 약 1만700t의 사용후핵연료가 원자력발전소 내에 저장되어 있다. 또한 2008년 8월 발표된 '국가에너지기본계획'이 추진될 경우 현재 연간 690t가량인 사용후핵연료 발생량이 2023년부터는 1000t을 상회하게 된다. 따라서 2100년에 이르면 그 발생누적량이 10만t을 상회할 것으로 전망된다.

사용후핵연료 10만t을 직접 처분할 경우 처분장의 소요면적은 약 40 ㎢(약1200만평), 즉 여의도 면적의 12배 이상이 필요하다. 2012년 완공예정인 경주 중·저준위폐기물 처분장이 20여개가 더 필요하게 된다.

여기에 경주 중·저준위폐기물 처분장의 확보를 위해 20년 이상이 소요된 점을 감안한다면 사용후핵연료 재처리 문제가 해결되지 않으면 원자력의 지속가능성은 보장받기 어렵다.

■사용후핵연료 '재활용'에 기대

사용후핵연료 재처리가 아닌 새로운 방안 마련도 시급하다. 교육과학기술부가 최근 주장하는 대안은 바로 '파이로프로세싱'과 '소듐냉각고속로' 개발이다. 이는 사용후핵연료 채처리가 아닌 재활용이다.

고체공법으로 처리되기 때문에 '핵연료 건식처리'라고도 불리는 파이로프로세싱은 사용후핵연료를 처리해 다시 원전에서 사용할 수 있도록 하는 기술이다. 사용후핵연료는 1%의 플루토늄과 93%의 우라늄을 포함하고 있기 때문에 거의 무한순환으로 이용할 수 있어 경제성도 향상된다.

무엇보다 파이로프로세싱이 상용화될 경우 고준위 폐기물 부피는 20분의 1로 줄어들고 발열량과 독성도 100분의 1, 1000분의 1로 감소하게 된다.

특히 파이로프로세싱은 핵무기의 원료가 되는 '플루토늄' 분리가 불가능하기 때문에 핵확산금지조약에 위배되지 않는다. 미국도 파이로프로세싱에 대해 우호적이다.

한국원자력연구원 관계자는 " 파이로프로세싱은 플루토늄을 생산하지 않고, 연료를 재활용할 수 있기 때문에 핵무기로 이용될 가능성이 없다"며 "한·미 원자력협정에 어긋나지도 않는다는 대외적 이점도 있다"고 설명했다.

또한 2030년께 상용화될 것으로 예상되는 제4세대 원자로인 소듐냉각고속로의 경우 사용후핵연료 재활용을 전제로 하는 원자로형이다.

/kueigo@fnnews.com김태호기자

■사진설명=한국원자력연구내에 있는 '차세대 관리종합공정 실증시설(ACPF')에서 연구원들이 실험을 하고 있다. ACPF는 사용후핵연료를 재활용해 사용하는 파이로프로세싱의 일부 공정을 실험할 수 있다.

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