쉽게 끌 수 없는 불 ‘원자력’, 고리 1호기의 폐쇄

우리나라 최초의 원자력발전소인 고리원전 1호기가 역사의 뒤안길로 사라지게 됐다. 운영주체인 한국수력원자력㈜이 최근 고리원전 1호기의 수명 재연장 신청을 하지 않기로 결정한 것이다. 이로써 국내 원자력 산업 발전에 지대한 역할을 했던 고리원전 1호기는, 2년 뒤면 가동을 완전히 중단하게 된다. 하지만 가동을 중단한다고 해서 모든 것이 끝나는 것은 아니다. 아니, 오히려 이제까지 경험해 보지 못한 더 험난한 길이 남았다고도 볼 수 있다. 바로 ‘원전해체’와 ‘사용후핵연료 처리’의 길이다. 어째서 낙후된 발전소 시설을 해체하고, 사용 후 남은 연료를 처리하는 것이 왜 험난한 길일까. 

■ 가동시키는 것보다 가동 중단이 더 어려워 

원자력을 흔히 ‘붙일 수는 있지만, 쉽게 끌 수 없는 불’이라고 말한다. 원자력 발전소를 세워 가동하는 것보다, 가동을 중단시키고 완전히 해체하는 과정이 더 어렵고, 시간도 많이 걸린다는 의미다. 실제로 해외 사례를 보게 되면 이 말의 뜻을 쉽게 이해할 수 있다. 미국의 시카고에 위치한 자이온(Zion) 원전은 지난 1998년에 운전을 정지했는데, 17년이 지난 지금까지도 해체 작업을 하고 있다고 한다. 일본의 경우도 마찬가지다. 일본의 최초 상업용 원자로로 유명한 도카이(東海) 원전 1호기는 일본 내에서 가장 먼저 해체 작업을 시작했다. 하지만 작업을 시작한 2000년부터 지금까지 15년 동안 원전의 핵심 부분인 원자로 해체는 시작조차 못 하고 있는 상황이다. 

이처럼 원자력 분야의 선진국이라 할 수 있는 미국이나 일본조차 원전 해체 작업은 순탄치 않은 것이 현실이다. 비록 우리나라가 원전 설계 및 건설 분야에서는 세계적인 수준이지만, 해체 기술만큼은 아직 초보 단계에 머물러 있다. 원자력진흥위원회의 보고서에 따르면 해체와 관련된 38개의 핵심 기반기술 중에서 17개 정도만이 국산화돼 있는 것으로 나타났다. 원자로의 해체 경험도 상업용의 수백분의 1 크기인 연구용 원자로가 유일하다. 과거 한국원자력연구소에서 가동되던 연구용 원자로 ‘트리가 마크3’가 바로 그것이다. 

트리가 마크3는 발전용량이 2메가와트(MW)에 불과한 소형 원자로였는데도, 해체 기간만 1997년부터 2009년까지 무려 12년이 걸렸고, 비용도 170억 원 정도가 투입됐다. 하지만 위기는 곧 기회라는 말처럼, 이번 고리원전 1호기의 해체 작업은 전 세계 시장의 새로운 블루오션으로 떠오르고 있는 원전 해체 시장에 우리나라가 진입할 수 있는 계기를 마련해 줄 것으로 보인다. 특히 폐로(decommissioning) 과정을 직접 체험해 보는 기회는 우리의 원전 해체 기술 경쟁력에 엄청난 도움을 줄 수 있다는 것이 전문가들의 공통된 의견이다. 

■ 사용후핵연료 재처리는 신중하게 접근해야 

폐로 과정이란 영구 정지된 원전 안에 있는 오염물질을 제거하고 발전소 시설을 해체하기까지의 제반 프로세스를 말한다. 물론, 오염돼 있을지도 모를 발전소 부지를 건설 이전의 원래 형태로 복원하는 작업도 이에 포함된다. 폐로의 방식에는 ‘즉시해체’와 ‘지연해체’가 있다. 즉시해체는 보통 영구정지 후 5년 정도의 준비기간을 거친 후 해체하는 방식이다. 기간이 비교적 짧고, 폐기물 관리비용을 줄일 수 있으며 빠른 부지 재생이 가능하다는 장점이 있다. 

반면에 지연해체는 영구정지 후 안전밀폐관리 과정을 거쳐 해체하는 방식이다. 시간이 지남에 따라 방사능이 감소하기 때문에 처리해야 할 방사성 폐기물이 줄어드는 이점이 있으며, 해체 비용을 나눌 수 있어 재정 유연성 확보가 가능하다. 두 방식은 나름대로의 장단점이 있기 때문에, 국내 원자력 전문가들은 폐로 과정을 효율적으로 추진하기 위해서는 즉시해체를 기본으로 하면서도, 지연해체 방법을 혼합하여 사용하는 방식을 권장하고 있다. 

따라서 고리원전 1호기의 폐로 작업도 두 방식을 섞어서 진행할 것으로 보인다. 폐로 과정은 대략 △해체 기획 △원전 특성 분석 및 운전 정지 △해체 설계 △제염 △절단 및 철거 △폐기물 처리 △부지 복원 △부지 규제 해제 등의 순서로 추진되며, 대략 20년 정도가 소요될 것으로 예상되고 있다. 하지만 건물 표면의 오염을 제거하고, 토양을 자연 상태로 완전히 복원하기까지는 대략 30~40년이 걸릴 것이라는 전망도 나오고 있어, 관계자들의 고민이 깊어지고 있다. 
 

그림. 폐로과정(출처 : 원자력연구원)



천문학적인 수준의 폐로 비용 역시 걸림돌의 하나로 꼽힌다. 국내의 경우 최근 방사성폐기물관리비용산정위원회를 통해 원전 1기당 해체비용을 6,033억 원으로 결정한 것으로 발표했다. 일본의 경우는 과거 도카이 원전의 폐로 비용을 약 8,000억 원으로 산정한 바 있다. 

원전의 폐로도 문제지만, 더 큰 문제는 ‘사용후핵연료’의 처리다. 사용후핵연료는 일반 쓰레기와 달리 단순 매립하거나 태울 수 없다. 땅 속 깊은 곳에 묻어도 절대 사라지지 않는다. 사용후핵연료에 들어있는 방사능이 천연 우라늄 수준으로 떨어지려면 약 30만년 정도가 걸리는 것으로 알려져 있다. 따라서 인류가 존재하는 동안에는 생활하는 지역과 완벽하게 분리돼 있어야 한다. 이런 점 때문에 그동안에는 지하 깊은 곳에 저장하는 방식으로 사용후핵연료를 처리해 왔다. 

하지만 기존 처리장의 포화로 인해 새로운 처리장을 마련하든지, 아니면 처리 방식을 바꿔야 하는 상황에 처해 있다. 사용후핵연료의 처리 방식을 바꾸는 것은 기존에 저장하는 방식이 아니라 이를 재처리하는 것이다. ‘파이로프로세싱(pyroprocessing)’이라 불리는 이 기술로 사용후핵연료를 재처리 할 수 있다. 이 기술은 금속연료를 고온으로 녹인 후, 이를 용매로 사용해 우라늄과 플루토늄을 분리해내는 것이다. 

재처리 방식의 경우는 사실 그동안 하고 싶어도 할 수 없었다. 기존의 한·미 원자력협정에 의해 사용후핵연료의 재처리가 금지돼 있었기 때문이다. 그러나 최근 개정된 한·미 원자력협정에 의해 우리나라에서도 사용후핵연료를 재처리 할 수 있는 길이 열렸다. 다만 이 방법은 안전과 경제성면에서 문제가 있어, 상용화까지에는 상당한 시간이 소요될 것으로 보인다. 

따라서 대다수 전문가들은 사용후핵연료의 재처리를 중장기적인 관점에서 논의하되, 단기적으로는 이들을 당분간 안정적으로 저장할 수 있는 습식이나 건식 저장소를 하루 빨리 건설하는 것이 최선이라고 입을 모으고 있다. 

글 : 김준래 과학칼럼니스트

 

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日 원전 오염수, 문제 되는 까닭

“도쿄에서 220km 떨어진 원전에서 누출되고 있는 방사능 오염수의 규모는 올림픽 규격의 수영장을 일주일 만에 채울 만한 수준이다. 이 물은 태평양으로 흘러들고 있지만, 그 위험이 어느 정도나 되는지는 즉시 확인할 수 없는 상황이다.” - 2013년 8월 7일, 로이터

2011년 3월 11일 후쿠시마 원전 사고 발생. 그로부터 2년 6개월 후, 아직 그날의 악몽은 끝나지 않았다. 최근 들어 각종 소셜네트워크(SNS)를 통해 일본 방사능 괴담이 확산되며 사람들의 불안감이 급증하고 있다. 단지 ‘괴담’일 뿐일까. 일본 정부가 밝힌 공식 입장을 비롯해 각종 해외 언론에서 매일 업데이트되는 소식들을 보면 그 위험성이 예상보다 심각하다는 것을 알 수 있다.

2013년 7월 22일, 후쿠시마 원전의 운영사인 도쿄전력은 후쿠시마 제 1원전 내 오염수가 바다로 흘러 들어가고 있다는 의혹을 인정했다. 고준위 방사능 오염수(highly radioactive water)가 하루에 약 300톤씩 바다로 유입되고 있다는 것이다. 8월 19일에는 제1원전 냉각수 저장 탱크에서 초고농도 방사성 물질 오염수가 300톤가량 외부로 새 나갔다고 밝혔다. 게다가 이 오염수가 태평양으로 흘러 들어갔을 가능성에 대해서도 부인하지 않았다. 그로부터 사흘 뒤, 다른 저장탱크 두 곳에서 또 다른 유출이 확인될 만큼 그간 도쿄전력과 일본의 대처는 안일했다.

도쿄전력이 추산한 바에 따르면 유출된 원전 오염수의 방사성 물질은 스트론튬-90이 10조 베크렐(Bq, 1Bq=방사성 핵종이 1초 동안 한 개 붕괴하는 방사능), 세슘-137이 20조 Bq에 달한다(2013년 8월 22일 기준). 기존 도쿄전력이 원전을 정상 가동하던 때의 관리기준인 연간 2,200억 Bq보다 100배 이상 높은 수치다. 게다가 도쿄전력이 추산한 것이라는 점도 감안해야 한다.

결국 일본 원자력규제위원회는 이번 사고의 등급을 1등급에서 3등급으로 상향조정했다. 3등급은 ‘중대한 이상 현상’에 해당하는 것으로, 7등급(심각한 사고)인 후쿠시마 원전 사고가 발생한 이후 가장 높은 수준이다.

인접국가인 우리나라가 느끼는 불안감은 더 클 수밖에 없다. 국민들이 가장 불안해하는 것 중 하나는 일본에서 수입되는 수산물의 안전성이다. 2년 넘게 원전 오염수에 노출된 수생생물들이 버젓이 수입돼 우리 식탁에 올랐을지 모른다는 불안감. 원전 사고로 인한 직접적인 외부피폭의 영향은 거의 없더라도 내부피폭의 위험에 고스란히 노출됐기 때문이다. 후쿠시마 원전 사고와 자주 비교되는 체르노빌 원전사고의 경험을 비춰 보면, 우크라이나 정부는 체르노빌 원전 사고로 인한 방사성 물질 피폭 중 음식물을 통한 피폭이 80~90%라 발표한 바 있다.

이미 몇 달 전, 과학저널 ‘네이처’(2013년 4월 29일자)에는 동일본 내륙의 민물고기까지 세슘에 오염됐다는 연구결과가 실렸다. 일본 시가대학 연구진은 후쿠시마 원전에서 반경 100km 내 은어의 활성 세슘 오염 정도가 1kg당 200Bq, 반경 100~200km 내에서는 1kg당 60~200Bq, 반경 200~300km(도쿄 포함) 내에서는 1kg당 20~60Bq이 검출됐다고 밝혔다. 일본의 세슘 기준치는 60~90Bq로, 사실상 동일본 지역 민물고기 대다수가 오염된 것으로 볼 수 있다고 연구진은 판단했다.

결국 먹거리에 대한 안전 문제를 피할 수 없게 됐다. 국내 식품의약품안전처는 8월 9일 일본 농산물 13개현 26개 품목, 수산물 8개현 50개 품목의 수입을 잠정 중단한다고 밝혔다. 하지만 관세청에 따르면 이미 2012년 일본에서 수입된 명태가 5,446톤이다.

게다가 일본산 수산물의 검역 과정에 허점이 있다. 들어오는 모든 식품을 조사하는 ‘전수조사’가 아니라 일부만 채취해 검사하는 ‘샘플조사’를 한다는 점이다. 수입 수산물 검역을 담당하는 식품의약품안전처는 현재 일본산 수산물과 식품의 방사능 검사결과의 적합여부만 밝힐 뿐 검출된 방사능 수치는 공개하지 않는다. 일본은 원전 사고 이후 음식물, 음용수 등의 방사능 기준치를 세계 기준보다 높여 놓았다. 이 기준은 결국 의학적 안전 기준이 아니라 정부가 정하는 관리 기준이라는 뜻이다.

그간 우리나라는 기준치를 넘지 않으면 괜찮다는 입장이었다. 하지만 세슘이나 스트론튬 등의 방사성 물질은 기준치 이내로 검출돼도 인체에 축적되면 각종 질병을 유발할 수 있기 때문에 수치상으로만 판단하는 것은 위험하다.

세슘-137과 스트론튬-90은 내부피폭 시 가장 문제가 되는 방사성 물질이다. 이미 유출된 양도 많은데다, 생체 내에 고정되기 쉬운 물질이기 때문이다. 세슘은 알칼리금속 원소로 포타슘(칼륨)과 비슷한 생물학적 성질을 갖는다. 때문에 체내에 세슘이 들어가면 우리 몸은 세슘을 필수 원소인 포타슘으로 인식하게 된다. 포타슘은 우리 몸의 물질대사에 꼭 필요한 무기질이다. 이를 세슘이 대체할 경우, 우리 몸에는 이상이 생기게 된다.

세슘의 반감기는 30년이지만, 생물학적 반감기(체내로 들어온 방사성 물질 절반이 대사과정에 의해 몸 밖으로 배출되는데 걸리는 시간)는 70일이다. 얼핏 반감기의 기간이 짧아서 영향이 크지 않다고 생각할 수 있지만 생물학적 반감기는 어디까지나 체내 원소들의 절반이 빠져나가는 데 걸리는 시간일 뿐, 140일이 지난다고 몸 밖으로 전부 배출된다는 개념은 아니다. 세슘이 계속 체내로 섭취된다면 몸 밖으로 배출되지 못한 세슘은 차곡차곡 축적된다.

세슘은 주로 근육에 농축되며 체내에 많이 축적되면 불임이나 골수암, 갑상선암, 유방암 등의 위험이 있다. 임산부의 경우는 더욱 조심해야 한다. 세슘을 섭취했을 경우 자궁, 특히 태반을 통해 태아에게 전달될 수 있고 모유에서도 검출될 수 있다.

스트론튬-90은 알칼리토금속 원소로 체내에서 마그네슘을 대체하기 쉽다. 마그네슘은 탄수화물 대사에 관여하며 에너지 생성 과정에서 중요한 역할을 하는 등 우리 몸의 생리 작용에 중요한 역할을 한다. 스트론튬은 주로 뼈에 축적되며 뼈암, 불임 등을 유발할 수 있다.

일반적으로 인간이 인공․자연방사선에 노출되는 양은 연간 3.73밀리시버트(mSv, 생물학적으로 인체에 영향을 미치는 방사선의 양. 1Sv=매 kg 당 1J의 방사선량)이다. 이중 먹거리를 통해 섭취하는 양은 11.4% 정도라고 한다. 이렇듯 인간은 자연방사능에 항상 노출돼 있기 때문에 적은 양에 지레 불안해 할 필요는 없다는 의견도 있다.

하지만 2012년 11월 ‘생물학 리뷰(Biological Reviews)’발표된 연구결과에 따르면 극히 미미한 양의 자연방사능이라도 인체에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 미국 사우스캐롤라이나대 생물학과 티모시 무쏘 교수와 프랑스 파리남부대 생태시스템진화연구소의 안더스 묄러 연구진은 지난 40년 동안 각국에서 조사된 방사능 피폭 연구결과 46건을 수집해 통계학 모델로 다시 분석했다. 그 결과, 아주 적은 양의 자연방사능이라도 전혀 쬐지 않은 것보다는 인체와 동식물 등 유기체에 부정적인 영향을 끼친다는 것을 알아냈다.

게다가 내부피폭은 외부피폭에 비해 변수가 많다. 같은 양의 음식을 섭취하더라도 어린이가 더욱 위험하다는 점 등 개개인별 피폭에 대한 적응도가 다르기 때문이다. 기준치 미만이라고 안일하게 대처하면 안 될 것이다.

사태의 심각성을 인지한 우리나라도 대책 마련에 서둘고 있다. 외교부는 국민들의 불안감이 심해지자 뒤늦게 오염수 유출에 적극적으로 대처하겠다고 나섰다. 이제라도 국민들의 안전한 먹거리 제공을 위해 신속하고 투명한 대책 마련이 필요한 시점이다.

글 : 유기현 과학칼럼니스트

 

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