‘폐로(廢爐)의 경제학’ … 고리 1호기 해체기술 쌓으면 연 9조원 시장 보인다

‘폐로(廢爐)의 경제학’ … 고리 1호기 해체기술 쌓으면 연 9조원 시장 보인다

완전히 멈춘 원전 전 세계 160개
국내도 2030년까지 12기 수명 끝나
폐로 비용 1기당 1조 넘는 신 산업
경험 있는 나라 미·독·일 등 극소수
정부,600억 들여 노하우 확보 나서
즉시해체 이점 많지만 폐기물 골치

고리 1호기

.‘160’

국제원자력기구(IAEA)가 집계한 영구 정지된 전 세계 원자력 발전소의 수다. 13일 현재 19개국 160기의 원자력 발전소가 가동을 영원히 멈춘 상태다. 19일 0시면 이 통계 숫자에 1이 더해진다. 고리 1호기가 가동 40년 만에 영구정지에 들어가기 때문이다. 한국도 이날부터 원전 해체 즉 ‘폐로(廢爐)’를 준비하는 스무 번째 국가가 된다.

원전 해체는 간단한 일이 아니다. 원자로 가동 정지는 시작일 뿐이다. 이후 ▶해체 준비(해체계획 수립 등)▶사용후핵연료 냉각·반출▶제염(방사능 오염물질 제거) 및 시설물 철거▶

부지 복원의 4단계를 거쳐야 한다. 모든 과정을 마치는 데 빨라도 최소 15년이 필요하다. 시간만 오래 걸리는 게 아니다. 고난도 작업이다. 방사능에 오염된 원전 시설과 설비를 안전히 제거해야 한다. 사용후핵연료 등 폐기물 처리도 만만치 않다.
 
땅도 원전이 지어지기 전 상태로 돌려놓고 다른 용도로 쓸 수 있어야 한다. 토양이 완전히 복원되는 데는 30~40년이 걸릴 것이란 전망도 나온다. 1967년에 영구정지된 미국 CVTR 원전은 완전 해체에 42년이 걸렸다. 전 세계에서 영구 정지된 160개 원전 중 해체를 완료한 건 19곳뿐이다.

비용도 만만치 않다. 산업통상자원부가 추산한 고리 1호기 해체 비용은 6437억원이다. 방사성 폐기물·구조물 및 사용후핵연료 처리, 원전 해체 작업에 들어가는 사회적 갈등비용 등을 고려하면 1조원을 넘을 것이라는 게 전문가들의 분석이다. 이 비용도 해체 기간이 길어지면 늘어나게 된다. 원전해체 비용은 방사성폐기물관리법에 따라 2년마다 재산정된다.
 
그런데도 폐로는 숙명(宿命)이다. 원전은 무한정 운용할 수 없다. 원전의 수명은 보통 30~40년이다. 2030년엔 국내에 가동 중인 원전 중 설계 당시 정한 원전 수명(설계수명)을 넘기는 곳이 12기로 늘어난다. 고리 1호기를 시작으로 정부가 폐로 프로젝트에 착수한 이유다. 

이 과정에서 뜻밖의 과실을 따먹을 수 있다.  ‘폐로 산업’ 발전 가능성이다. 원전 해체는 세계적 현상이다. 1956년 영국에서 최초로 상업용 원전을 운행한 이래 현재까지 611개의 원전이 지어졌고, 현재 449곳이 가동중이다.

하지만 2020년을 전후로 1960~80년대에 지어진 원전 대부분이 한계 수명에 이르게 된다. 한국원자력연구원에 따르면 2015~2019년까지 76곳, 2020년대엔 183곳, 2030년대에도 127곳의 원전이 한계수명에 다다를 전망이다. 거대한 원전 해체 시장이 열리는 셈이다.
 
영국 컨설팅 회사 딜로이트는 2030~2049년의 원전 해체시장의 규모를 총 185조원, 연평균 9조 2000억원이 될 것으로 전망했다.

김희령 울산과학기술원 원전해체핵심요소 기술연구센터장은 “IAEA는 전 세계에 가동 중인 원전을 모두 해체하는 데 약 1848억달러(약 200조원)가 들 것으로 추산한다”며 “연구용 원자로, 핵연료주기시설 등 각종 부대 장치를 해체하는 것까지 포함하면 관련 시장은 약 9000억달러(약 1000조원)에 이를 것”이라고 말했다.
 
시장에선 미국을 제외하면 뚜렷한 선두 주자가 없다. 원전 해체는 관련 기술 개발 뿐 아니라 해체 경험이 중요하다. 원전 해체를 해 본 경험이 있는 나라는 미국, 독일, 일본 뿐이다. 김창락 국제원자력대학원대학교 교수는 “원전 해체 기술 선진국인 영국, 프랑스도 시험용 원자로만 해체해 봤다”며 “원전 해체 시장은 폭증할 수요를 고려하면 도전해볼 만한 ‘블루오션’”이라고 말했다.
 
기술 개발을 통해 다른 산업 발전도 꾀할 수 있다. 김희령 센터장은 “원전 해체는 기계·건설·조선분야의 절단·철거 기술에 방사능 오염 제거 기술을 접목한 것”이라며 “원전 해체 과정에서 파생한 기술을 화학·기계 분야에 활용할 수 있다”고 말했다.
 
한국의 원전 해체 기술 경쟁력은 선진국에 비해 떨어진다. 한국원자력연구원에 따르면 한국은 미국 등 선진국의 80% 정도의 기술수준에 머물러 있다. 한국수력원자력은 현재 원전 해체에 필요한 58개 기술 중 41개만 확보했다.

한수원은 고리 1호기 가동을 중지한 후 해체 계획 수립과 사용후핵연료 냉각·반출 작업 등을 마치고 2022년부터 본격적인 해체에 나설 계획이다. 정부는 남은 5년 동안 관련 기술 확보에 나설 방침이다. 산업통상자원부는 2030년까지 기술개발비 4419억 원 등 총 6163억원을 투입해 원전 해체 기술 확보에 나서기로 했다.
 
기술이 확보된다고 해도 해체 경험은 여전히 부족하다. 한국은 미국에서 들여온 원자로 ‘트리가 마크2’와 ‘트리가 마크3’를 해체한 적이 있다. 하지만 발전용량이 작은 연구용 원자로였다. 상업용 대형 원전을 해체하는 것과는 차이가 크다.

전문가들은 한국이 전무했던 원전 건설·운용 기술을 선진국에서 빠르게 습득해 수출까지 이뤄낸 경험을 살려야 한다고 조언한다. 백원필 원자력연구원 부원장은 “고리 1호기를 원전 해체에 대한 전반적인 기술과 경험을 쌓는 ‘테스트 베드’로 활용해야 한다”며 “이를 바탕으로 향후 수명이 종료되는 다른 국내 원전의 폐로 과정에서 노하우를 쌓아야 한다”고 말했다.

원전해체 해외선…‘즉시해체’ 대세지만 방사성폐기물 처리장 확보가 관건
 
원전 해체 방법은 크게 ‘즉시해체’와 ‘지연해체’ 로 나뉜다. 원전이 정지된 후 원자로 내 핵연료의 열이 식길 기다린 뒤 사용후핵연료를 떼어내 헤체에 나선다는 점은 두 방법이 같다.
 
다른 점은 해체 기간이다. 즉시해체는 15년 내외로 원전 내부의 관련 설비를 모두 제거하고 부지 복원까지 완료한다. 반면 지연해체는 이 기간을 60년 내외로 잡는다. 방사성 물질의 양이 반으로 줄어드는 ‘반감기’를 활용해 원전 시설에 묻은 방사성 물질이 자연스레 줄기를 기다린 뒤 해체에 나서기 때문이다.

즉시해체는 부지를 빠르게 복원해 재사용할 수 있지만, 해체 과정에서 방사능이 유출될 우려가 지연해체보다 크다. 지연해체는 방사선 피폭 확률은 줄일 수 있지만, 오랜 기간 원전을 관리해야 해 큰 비용이 들어간다.
 
주요 원전 선진국들은 지연해체에서 즉시해체 방식으로 정책을 바꾸고 있다. 단기간에 원전 부지를 사용할 수 있고, 원전 해체를 경험한 인력 활용이 가능하다는 점 등이 이유다. 고리1호기도 ‘즉시해체’ 방식으로 폐로 될 예정이다. 즉시해체 방식에서 가장 앞선 나라는 미국이다. 해체가 완료된 15기의 원전 중 13기가 즉시해체 방식을 적용했다.

즉시해체엔 방사성 폐기물 처리시설이 충분한지가 관건이다. 김창락 국제원자력대학원대학교 교수는 “미국이 즉시해체 방식을 적용할 수 있었던 건 고준위 방사성폐기물, 각종 시설 폐기물 관련 처리장을 이른 시일에 마련할 수 있었기 때문”이라며 “다른 국가들은 처리장 확보가 힘들어 즉시해체 방식으로 전환해도 완료까지 가기가 쉽지 않다”고 말했다.
 
실제로 세계 2위 원전 국가 프랑스는 2000년 지연해체에서 즉시해체로 방침을 바꿨지만, 아직 해체가 완료된 원전이 없다. 원전 운용 역사가 가장 오래된 영국은 아예 ‘지연해체’ 방식을 고수하고 있다. 독일은 3기의 원전을 해체 완료했지만 방사성 폐기물은 원전 부지 주위에 저장하고 있다.

일본은 1996년 동력시험로인 JPDR을 완전 해체했지만 상업용 원전과 구조가 유사한 시험용 원자로였다. 일본 최초의 상업용 원전인 도카이 1호기가 1998년 영구정지에 들어갔지만 폐기물 처분 장소를 정하지 못해 폐로 일정이 늦춰지고 있다.
 
김 교수는 “선진국이 즉시해체를 완료하지 못했다는 점은 도전자인 한국에겐 희망적”이라며 “한국도 사용후핵연료 처리장 등을 마련하는 작업이 시급하다”고 말했다..

[중앙일보] 2017.06.15

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문 닫는 고리 1호기… 숙제는 폐연료봉 처리

19일 스톱… ‘원전 쓰레기’ 어디로

닷새 뒤인 19일 0시가 되면 국내 첫 상업용 원자력발전소(원전) 고리 1호기가 40년 동안의 가동을 마치고 영구 정지된다. 고리 1호기는 1978년 4월 상업운전을 시작했다. 2007년 6월 수명이 만료됐으나 정부의 재가동 결정으로 10년간 더 가동됐다. 그러나 ‘사고 전문 원전’이라는 오명을 얻었고, 영구정지는 예상된 수순이었다.

▲ 19일 0시 40년 간의 운전을 마치고 영구정지되는 부산 기장군의 국내 첫 상업용 원전 고리 1호기(맨 오른쪽)의 모습. 서울신문 DB

▲ 한국원자력연구원에서는 원자로 폐로시 필요한 기술 확보를 위해 다양한 연구를 진행하고 있다. 사진은 컴퓨터를 이용해 원전 해체 시뮬레이션 실험을 하고 있는 모습. 한국원자력연구원 제공

고리 1호기의 영구정지에 따라 폐로(廢爐) 해체 기술과 사용후핵연료의 처리 기술 확보 같은 풀어야 할 숙제는 더 많아졌다. 특히 원전 해체 과정에서 나오는 막대한 양의 방사성 폐기물들과 사용후핵연료 처리는 심각한 문제다.

원전 해체기술은 원자로를 포함한 원전 시설과 장비, 건물을 철거해 원전이 지어지기 이전 상태로 부지를 되돌리는 것이다. 원전 운영 주체인 한국수력원자력은 공장부지 수준으로 회복시키는 것을 목표로 12년 정도의 기간이 걸릴 것으로 추정하고 있다.

그렇지만 시민단체와 과학계에서는 고리 1호기가 세워지기 이전 수준으로 토양을 복원시켜야 한다고 주장한다. 학계에선 그럴 경우 20년 이상 걸릴 수 있다고 본다.

원전 해체와 관련한 핵심기술은 38가지 정도로 꼽힌다. 이 가운데 한국은 27개만 확보한 상태다. 방사능 오염지역에 로봇을 투입해 시설물을 원격으로 절단하는 기술 같은 11개 기술은 아직 확보하지 못했다.

원전 해체 과정에서는 폐연료봉처럼 방사능이 강하게 뿜어져 나오는 고준위 방사성폐기물과 원전을 구성한 금속, 콘크리트, 작업자가 사용한 작업복과 장갑 등 고준위 폐기물보다 약한 방사능을 가진 중저준위 방사성폐기물이 나온다.

원전 전체 방사능 중 95% 이상이 폐연료봉에서 나오고 있지만 이들은 원전 냉각 수조에서 열을 식힌 뒤 원전 내 별도 저장시설에서 보관하고 있다.
 
그렇지만 각 원전 사이트의 저장시설도 곧 포화상태에 이를 것이라는 분석이 제기된다. 이 때문에 이들을 따로 보관할 수 있는 고준위 방사성폐기물처분장(방폐장)이 필요하다. 현재 경주에 있는 방폐장은 중저준위 폐기물만 처리하고 있다.

핀란드는 고준위 방사성폐기물 처리 모범국가로 평가받고 있다. 핀란드는 1983년 고준위 방사성폐기물 처리 계획을 세우고 20년간 지질조사와 의견 수렴을 거친 뒤 발트해 올킬루오토섬에 영구처리 시설 ‘온칼로’를 짓기 시작했다. 지하 455m에 만들어지는 온칼로는 2023년부터 고준위 방사성폐기물을 받아들인다. 이 고준위 방사성폐기물들은 10만년 동안 묻힌다.

국내에서도 산업통상자원부를 중심으로 2028년까지 고준위 방사성폐기물 처리장 부지를 선정하고, 실증연구를 거쳐 2053년부터 본격 운영에 들어간다는 계획을 세워놓고 있기는 하다. 그렇지만 대표적인 혐오시설로 꼽히는 방폐장에 대한 지역의 반발로 인해 부지 선정은 물론 선정 이후 과정도 쉽지는 않은 상황이다.

이 때문에 고준위 방폐장 건설 프로젝트와 함께 폐연료봉의 효과적 처리를 위한 연구도 병행되고 있다. 대표적인 것이 파이로프로세싱 기술이다. 파이로프로세싱 기술은 폐연료봉에서 사용 가능한 부분을 추출해 다시 원전 연료로 사용하는 것이다. 이렇게 재활용할 경우 방사능은 1000분의1, 부피는 20분의1로 줄어들게 된다.

미국과 원자력협정에 따라 사용후핵연료 재처리가 전면 금지돼 있었지만 2015년 한·미 공동으로 핵무기 원료인 플루토늄을 추출할 수 없는 건식방법 연구는 가능하다고 협정이 바뀌면서 연구가 본격화하는 분위기다.

탈핵단체 등은 건식 파이로프로세싱 과정에서 고독성 기체가 방출될 가능성이 큰 데다 고속원자로를 건설해야 해 경제성이 떨어진다는 점 등을 들어 반대의 뜻을 굽히지 않고 있다.

[서울신문] 2017.06.13