[특집] 고준위핵폐기물 우리가 알아야 할 9가지 사실

고준위폐기물? 그게 뭔데?

 
먼저 핵 발전의 원리부터 살펴봐야 합니다. 보통의 화력발전은 석탄이든 가스든 연료를 태워 그 열로 물을 끓여서 증기를 만들고 그 증기로 터빈과 발전기를 돌려 전기를 생산합니다. 핵발전은 우라늄으로 구성된 핵연료를 사용합니다. 핵연료가 핵분열을 시작하면 높은 열을 발생시키는데 냉각재와 압력 등을 이용해 적정한 수준의 온도를 유지하고 그 열로 고압증기를 만들어 전기를 생산합니다. 일정 정도 시간이 지나 핵연료가 충분한 열을 내지 못하면 연료를 교체하는데 사용이 끝난 핵연료를 ‘사용후핵연료’라고 부릅니다. 
 
핵이 분열할 때는 열뿐만 아니라 높은 에너지를 가진 방사선이 나와 주변을 오염시키기도 하고 방사성물질이 묻어서 오염되기도 합니다. 이렇게 오염된 것들을 방사성폐기물 또는 핵폐기물이라고 합니다. 법에 명시된 정의에 따르면 방사성물질 또는 그에 따라 오염된 물질로 폐기 대상이 되는 물질을 말합니다. 핵발전소에서 사용하면서 오염된 작업복, 장갑, 신발, 교체 부품, 필터, 그리고 사용후핵연료 등입니다. 이러한 핵폐기물들은 방사능 농도와 열 발생량에 따라 중저준위핵폐기물과 고준위핵폐기물로 나뉘는데 사용후핵연료는 고준위핵폐기물입니다.
 
 
사용후핵연료는 핵물질 그 자체로 방사능 세기가 가장 높은 핵폐기물이며 그 독성은 이 지구상에서 가장 강합니다. 핵분열로 새롭게 생겨난 수백 종의 방사성물질들은 지구상에 없던 새로운 물질로 매우 불안정해서 안정적인 물질로 바뀔 때까지 계속 핵붕괴를 일으킵니다. 이 과정에서 높은 열과 강한 방사선을 냅니다. 생명체에 치명적인 방사선인 감마선, 알파선 등을 내는 플루토늄, 세슘, 스트론튬 등 방사성물질이 다량 들어있습니다. 특히 넵투늄, 규슘 등은 핵붕괴로 그 물질이 절반으로 줄어드는 기간 즉 반감기가 수백 년에서 수만 년으로 깁니다. 일부에서는 재처리를 통해 사용후핵연료를 다시 사용할 수 있다며 사용후핵연료를 고준위핵폐기물이라 부르길 주저합니다. 하지만 사용후핵연료를 재처리해 자원으로 활용한 나라는 그 어느 곳도 없으며 오히려 재처리 과정에서 핵폐기물량이 더 늘어나고 대형사고 위험도 있습니다. 또한 분리한 핵물질 중 일부는 핵무기 연료로 사용될 수 있고 핵발전소에는 사용되기 위험하기 때문에 이 사용후핵연료는 핵폐기물로 취급해 생태계와 영원히 분리하는 것이 더 안전합니다.   
 

어디에 어떻게 보관하고 있나?

 
해당 핵발전소 임시수조 안에 보관중인 사용후핵연료 핵폐기물 ⓒ연합
 
중저준위핵폐기물의 경우 경주 중저준위핵폐기물 처분시설에서 보관하고 있지만 중저준위핵폐기물보다 방사능 세기와 열이 높은 사용후핵연료 같은 고준위핵폐기물을 보관할 처분장은 현재 없습니다. 현재 사용이 끝난 핵연료는 해당 핵발전소 내에 큰 수조를 설치해 그 안에 임시 보관중입니다. 사용이 끝난 핵연료지만 스스로 열을 발생해 표면온도가 섭씨 4000~5000도까지 올라가면서 녹아내립니다. 이 과정에서 핵연료를 싸고 있는 피복재가 녹으면서 수소가 발생하는데 수소기체는 일정한 농도가 되면 마찰에 의한 작은 불꽃에도 폭발합니다. 또한 녹아내린 핵연료는 그 열로 건물 바닥은 물론 지하 암반까지 뚫고 내려가기도 합니다. 그러다 지하수를 만나면 화산폭발과 같은 증기폭발을 일으킬 수도 있습니다. 
 
이 때문에 사용이 끝난 핵연료가 높은 온도로 올라가지 않도록 지속적으로 관리해야 합니다. 일단 수조 안에 중성자를 잘 흡수하는 붕소를 함유한 물을 깊이 약 10미터 정도 넣고 전기 펌프를 통해 물을 순환시키며 사용후핵연료에서 발생하는 열을 제거하고 있습니다. 이를 습식저장이라고 합니다. 대부분의 원전이 이러한 방식으로 사용후핵연료를 임시보관하고 있습니다. 중수로원전인 월성원전은 핵분열성 우라늄의 양이 적어서 사용후핵연료 내의 방사성물질양이 적습니다. 상대적으로 경수로원전의 사용후핵연료보다 열발생량과 방사능이 낮아서 습식저장조 내에서 5년 정도 보관하다가 어느 정도 열이 식으면 사용후핵연료 다발을 수조에서 꺼내 헬륨 등이 충전된 금속통에 담아 따로 마련한 저장시설에 보관하기도 합니다. 이를 건식저장이라고 합니다. 중수로원전에서 사용하는 핵연료는 핵분열성 우라늄의 양이 적은 만큼 핵발전을 위해서 더 많은 핵연료를 사용하게 되고 그만큼 사용후핵연료도 더 많이 나올 수밖에 없습니다. 그래서 월성원전에서만 습식저장고와 건식저장고를 같이 운영 중입니다.
 

지금처럼 보관하면 되지 않나. 뭐가 문제지?

 
폐쇄된 고리 1호기까지 포함해 2017년 한 해 동안 총 25기의 핵발전소를 가동하면서 발생한 사용후핵연료는 1만3736다발입니다. 1978년 원전을 운영한 이후 지금까지 발생한 사용후핵연료는 총 45만3819다발이나 됩니다. 문제는 각 발전소 안에 마련된 임시수조가 한계에 임박했다는 겁니다. 지금도 넘쳐나는 사용후핵연료를 어찌할 수 없어 수조 안에 칸막이를 세워 조밀하게 저장하고 있는 상황입니다. 고리 1, 2호기와 한울 1, 2호기의 경우 저장용량이 부족해 인근 발전소로 운반해 보관하고 있지만 이마저도 용량이 포화 직전입니다. 
 
이대로라면 2019년 월성원전을 시작으로 모든 핵발전소의 임시저장고가 차례대로 포화됩니다. 사용후핵연료를 임시로라도 보관할 수 없다는 말이죠. 
 
 
 

이 지경이 될 때까지 도대체 정부는 뭘 했나

 
그동안 정부와 원전사업자인 한수원은 사용후핵연료 처분은 미뤄두고 전기 공급을 내세워 핵 발전을 늘려왔습니다. 사용후핵연료 문제는 기술 발달로 가까운 미래에 곧 해결될 것이라는 막연한 기대가 있었던 겁니다. 5년 짜리 정권은 수십 년 이후를 책임지려고 하지 않았고 결국 미래 세대에 사용후핵연료를 떠넘겨온 것입니다. 
 
2003년 핵폐기장 부지 후보로 선정된 부안 주민들의 해상 시위 ⓒ함께사는길 이성수
 
물론 사용후핵연료에 대한 정부 계획이 아예 없었던 것은 아닙니다. 1980년대 정부는 1990년대까지 중저준위 방사성 폐기물과 사용후핵연료로 대표되는 고준위 방사성 폐기물 처분장을 동일 부지에 건설하고 사용후핵연료를 최종 처분한다는 계획을 세웠습니다. 그에 따라 1991년 안면도, 1995년 굴업도, 2003년 부안을 차례로 부지로 선정했지만 결국 큰 사회적 갈등만 남긴 채 백지화 되었습니다. 시급성만 내세우며 부지의 안전성을 확인하지도 않고 또 주민의 동의 없이 무리하게 추진한 것이 원인이었습니다.  
 
2003년 부안 사태를 겪고 정부는 2004년 말 중저준위 처분장과 고준위 중간저장시설을 따로 건설하기로 계획을 바꿉니다. 그나마 논란이 덜한 중저준위처분장을 먼저 건설하기로 한 정부는 처분장 유치지역에 경제적 지원 등을 담은 정책을 제시하며 유치지역 신청을 받았습니다. 이에 경주를 포함한 3개 지역이 유치 신청을 했고 이들 지역별로 주민투표를 실시, 최종적으로 경주가 중저준위 방사성 처분장 부지로 선정되었습니다. 
 
하지만 이 과정에서 심각한 지역 갈등이 빚어지고 민주주의를 역행했다는 논란이 끊이질 않았습니다. 더구나 핵폐기장 부지 선정에서 가장 중요한 부지 안전성보다는 지역주민의 수용성을 더 따지다 보니 활성단층과 지하수가 풍부해서 핵폐기물 보관에는 최악인 경주가 부지로 선정된 겁니다. 공사 중 경주 처분장의 지질학적 자연방벽 조건이 매우 나빠 심각한 우려가 발생하여 공사가 수년간 지연되고 공사비가 1조 원이 추가로 발생했습니다. 현재 경주 처분장은 주민들의 위험성을 감수한 채 사용되기 시작하고 있어 앞으로 300년간 주민들이 위험에 노출될 위험한 상황에 놓여있습니다.
 
핵폐기장 논란이 수십 년간 지속되면서 시민사회는 정부가 일방적으로 핵폐기장 후보지를 정하는 방법 대신에 핵폐기물이 나오는 핵발전소 문제까지 포함하는 사회적 공론화 방식으로 문제를 해결해야 한다고 제안해왔습니다. 그리고 드디어 2013년 박근혜 정부 때 사용후핵연료 관리를 위한 공론화 위원회가 발족됐습니다. 하지만 공론화를 시작하기도 전에 이미 2014년말 공론화 완료, 임기 중 중간 저장시설 착공이라는 내용을 명기해 ‘고준위핵폐기장 부지선정위원회’라는 비판을 받았습니다. 추천된 위원들에도 문제가 있었습니다. 인문사회, 공학 등 추천위원회 추천 인사들의 경우, 시민사회단체에서 추천한 인사들은 전혀 반영되지 않았습니다. 또한, 문제가 많았던 경주 핵폐기장 부지선정위원회에 참여한 위원이 짜여진 시나리오에 맞추어 공론화위원장이 되었고 이후 회의는 파행적으로 운영되었습니다. 위원회 위원 15명 중 6명(지역과 시민사회, 원자력계)이 사퇴하는 일까지 벌어졌습니다. 핵폐기물 공론화 내용도 핵폐기물량을 근본적으로 줄일 수 있는 방법은 논의되지 못하고 기존의 핵발전 확대정책을 인정해주는 꼴이 되면서 결과적으로 핵발전소 부지별 임시저장고 계획 중심으로 논의가 진행되었습니다. 
 
하지만 공론화위원회는 이에 상관없이 2015년 6월 29일 산업통상자원부에 권고안으로 제출했고 이에 따른 갈등이 내재된 상황입니다. 이후 시민들은 대선을 앞두고 탈핵의제 중 하나로 고준위핵폐기물 관리계획 재검토 및 공론화 재실시를 요구했고 문재인 정부는 국정과제 중 하나로 공론화를 통해 사용후핵연료 정책 재검토를 제시한 바 있습니다. 현재 문재인 정부는 재공론화를 통해 사용후핵연료 정책을 재검토한다는 방침을 세운 터입니다.  
 

아휴! 다른 나라는 어떻게 하나

 
 
사용후핵연료를 관리하는 방법은 두 가지입니다. 하나는 사용후핵연료의 열과 방사능이 감소될 때까지 처분장을 만들어 인간의 생활권에서 격리시키는 것이지요. 이를 직접처분 방식이라 합니다. 다른 하나는 사용후핵연료에서 다시 사용할 수 있는 핵물질을 분리해서 재사용하는 방식으로 이를 재처리라고 합니다. 핵발전으로 인해 사용후핵연료를 보유하고 있는 국가는 총 34개 국가이며, 이 중 7개 국가는 직접처분, 4개 국가는 재처리 후 처분 정책을 채택했고, 나머지 국가는 정책 결정을 유보하고 있는 상태입니다. 
 

재처리? 그래 재활용하면 되지 않나

 
재처리를 추진하는 핵산업계와 연구자들은 사용후핵연료를 재처리하면 96퍼센트 재활용할 수 있고, 최종 처분할 폐기물 양도 줄여 비용과 저장시설의 문제를 다 해결할 수 있을 것처럼 주장하지요. 그러나 재처리를 추진해온 국가 중 재처리 경제성을 확보하거나 사용후핵연료 처분의 문제를 해결한 나라는 단 한 곳도 없습니다. 
 
사용후핵연료는 엄청난 열과 함께 방사선을 방출하고 있으며 피복관 안에는 기체, 액체, 고체의 다양한 방사성물질들이 들어있습니다. 재처리를 위해 사용후핵연료를 자르고 녹이는 과정에서 기체 방사성물질이 유출되고 주변과 관련 시설, 부품, 용액들은 모두 핵폐기물이 됩니다. 또한 재처리시설에서 각종 사고, 방사성물질의 유출, 작업자들의 피폭 등으로 인한 위험이 상존합니다. 사용후핵연료의 95퍼센트를 차지하는 우라늄은 방사성물질을 완전히 제거하지 못해서 열이 발생하고 방사선이 나옵니다. 이 우라늄으로 핵연료를 만드는 과정은 우라늄 광석으로 핵연료를 만드는 것보다 복잡하고 어려워져서 비용이 대폭 증가합니다. 이 때문에 사용후핵연료를 재사용하려는 사업자는 거의 없습니다. 사용후핵연료에서 분리한 플루토늄은 전체의 1퍼센트 가량인데 핵무기 연료로 전용될 가능성이 있고 고속로라는 특별한 원자로를 가동해야 사용할 수 있습니다. 그런데 이 고속로는 냉각재가 액체 나트륨이라서 운영도 어렵고 화재와 폭발 위험이 있어서 상용화되지 못했습니다. 비용도 막대해서 개발한 대부분의 나라들이 포기한 상태입니다. 
 
우리나라도 ‘파이로 프로세싱’이라는 습식 재처리 방법에 2000년대 초기부터 집중적인 투자를 해오고 있습니다. 그러나 이미 이 기술은 책상 위에서는 이론이고 현실에서는 비용과 사고의 위험 때문에 핵무기 연료를 얻을 요량이 아니라면 필요 없고 비싼 기술이라고 비난받고 있습니다.  
 

그럼 처분장을 만들면 되잖아

 
현재까지 영구처분 방식으로 심층처분이 가장 적절하다고 알려져 있습니다. 부식과 압력에 견딜 수 있는 처분용기에 담아 지하 500~1000미터 깊이의 자연 암반에 묻는 것이지요. 처분용기와 처분장이 방사성물질 유출을 막는 인공방벽의 역할을 하고 자연 암반은 천연방벽의 역할을 하는 것입니다. 처분장은 인간 생활권에서부터 완벽히 격리할 수 있는 곳이어야 합니다. 10만 년 이상을 보장해 줄 수 있는 천연방벽을 갖고 있고 지진과 화재로부터도 안전한 곳이어야 합니다. 하지만 땅 속 정보를 얻기란 매우 어려운 일입니다. 또한 10만 년 아니 단 1000년 동안이라도 부식과 압력에 견딜 수 있는 처분용기를 만들 수 있을까요? 때문에 전 세계적으로 성공적으로 처분장을 건설해서 운영하는 나라는 없습니다. 물론 사용후핵연료 심층처분장 건설을 추진하고 있는 나라는 있습니다. 
 
핀란드와 스웨덴은 30~40년간 지질조사와 토론과 투표 등으로 부지를 정했습니다. 지하 500미터 화강암반 동굴에 핵폐기물을 처분하는 심지층처분(Deep Geological Disposal, 일명 KBS-3) 방식으로 고준위핵폐기물을 최종 처분하겠다는 것이지요. 이 심지층처분 방식은 1970~80년대에 스웨덴에서 개발한 방식이고 스웨덴 또한 이 방식으로 부지까지 선정한 터입니다. 하지만 최근 스웨덴의 환경법원은 이 심지층처분 방식의 안전성이 충분히 입증되지 않았다고 판결했습니다. 사실 오래 전부터 이 방식에 대한 문제제기가 있었습니다. 처분용기인 구리원통의 부식 가능성 문제입니다. 구리원통이 부식되면 당연히 그 내부의 핵폐기물이 새어 나와 인간 생활권에 치명적인 영향을 줄 수 있다는 것이지요. 
 
지난 박근혜 정부에서도 2051년까지 처분시설을 건설하겠다는 계획을 세웠습니다. 이를 위해 지하연구소 부지를 2020년까지 선정하고 처분장이 확보될 때까지 원전 내 저장시설에 보관중인 사용후핵연료는 저장용량이 초과되기 전에 원전 안에 단기저장시설을 설치해 보관할 수 있도록 하는 계획도 세웠습니다. 지하연구소는 지하 500미터에서 처분장과 유사한 조건에서 사용후핵연료를 안전하게 처분할 수 있는지 연구하는 곳으로 지하연구소 부지가 곧 처분장 부지로 이어질 수 있는 가능성이 매우 큽니다. 이 계획대로라면 불과 2년 안에 처분장 부지가 될 수 있는 지하연구소 부지를 선정해야 합니다. 황당한 것은 우리나라는 활성단층 지도조차도 없습니다. 지난해 활성단층지도 작성 연구에 착수, 2025년에야 완성되는 일정입니다. 안전성을 최우선으로 하기보다 경주 방폐장 때처럼 또 다시 경제적으로나 정치적으로나 힘없는 지역 주민들을 압박하고 돈으로 회유하면서 밀어붙일 가능성이 큽니다. 
 

 

단기저장시설? 그거라면 시간을 벌어볼 수 있잖아.

그리고 사실 정부와 한수원 책임이지

내가 책임질 일은 아니잖아

 
전기에너지로 밤을 휘황찬란하게 밝힌 도시 ⓒ함께사는길 이성수
 
정부는 처분장이 지어질 때까지 핵발전소 부지 안에 건식저장 방식으로 단기저장시설이라는 것을 지어 포화상태에 이른 임시수조를 대체하자고 합니다. 당장에 불안하게 보관되고 있는 조밀 습식저장 문제를 해결하는 데에는 도움이 되겠지만 최종 처분장이 언제 지어질지 모르는 상황에서 주민들의 기약 없는 희생을 또 요구하는 것입니다. 사용후핵연료의 책임이 핵발전소 주민들에게 있을까요? 굳이 책임의 크기를 따지라고 한다면 대책 없이 핵발전을 운영한 한수원과 핵발전소 확대정책을 유지한 정부 책임이 가장 클 것입니다. 또한, 핵전기를 사용한 이라면 그 누구도 전기 생산과정에서 발생한 사용후핵연료로부터 자유롭지 않습니다. 특히나, 당장 원전에서 제공하는 전기가 싸다면서 전기를 물 쓰듯 많이 사용한 대기업의 책임이 큽니다. 핵발전소 전기는 초고압송전탑을 타고 수도권으로 전달됩니다. 대기업 본사들은 대부분 서울에 있습니다. 핵발전소 주변 주민이 아니라 수도권 시민들에게 사용후핵연료에 대한 책임이 더 큽니다. 
 

그럼 어떻게 해야 하나

 
건식저장시설을 만들지 않으면 핵발전소의 핵연료를 교체할 수 없으니 핵발전소는 중단될 수밖에 없습니다. 핵발전소 지역 주민들은 단기저장시설이라는 건식저장시설이 최종처분장이 되는 것이 아닌지 항의하고 있습니다. 그런데 핵발전소 전기를 쓰는 수도권 시민들은 핵폐기물 문제에 대해 무관심합니다. 핵폐기물에 대해 책임질 수 없다면 그 전기를 쓰지 않겠다는 정도의 인식이 필요합니다. 주민들에게 더 이상의 희생을 강요할 수는 없는 노릇입니다. 핵폐기물을 책임질 수 없다면 핵폐기물이 더 이상 나오지 않게 해야 합니다. 핵발전소를 멈추면 됩니다. 양동이에 물이 넘칠 것 같으면 수도꼭지를 잠그듯 핵폐기물이 나오지 않도록 핵 발전을 중단시키는 방법이 근본적인 해결책입니다. 
 
문재인 정부는 안전하고 깨끗한 에너지정책을 천명했고 국회에서는 여야가 합의해서 안전하고 친환경적인 전기를 우선 공급하도록 하는 전기사업법을 개정했습니다. 원전사고 위험이 있고 무책임한 핵폐기물이 나오는 원전은 차례대로 가동을 멈추고 대신 다른 발전소를 가동하고서도 전기가 필요한 부득이한 경우에 가동한다는 세부적인 규칙을 세울 수 있는 근거가 충분합니다.
 
탈원전을 선언한 나라들에게 핵폐기물은 주요한 골칫거리였습니다. 우리나라가 신규 원전을 금지하고 노후원전을 폐쇄한다고 했지만 연간 핵폐기물 발생량은 여전히 늘어나고 있습니다. 핵폐기물 발생량을 줄이는 방법을 강구해야 합니다. 다른 전기가 충분하다면 핵폐기물이 나오는 핵발전소는 우선 중단하는 원칙을 세워야 합니다. 수명이 남아 있어도 조기 페쇄할 수 있어야 하고 가동률도 최대한으로 낮춰야 합니다. 다행히 현재 전력은 부족한 상황이 아닙니다. 오히려 남아돌고 있습니다. 지난 2월 6일 한파로 인해 전력수요가 8823만 킬로와트를 넘어섰습니다. 최근 5년간 최대치를 기록했습니다. 그럼에도 이날 예비율은 14.56퍼센트나 됐습니다. 일 년 중에 전기를 가장 많이 쓸 때도 핵발전 10기 이상 분량의 전기가 여유로 남습니다. 24기 원전 중에 10기가 가동이 중단된 상태인데도 그렇습니다. 
 
 
그리고 이미 발생한 핵폐기물에 대해선 우리 모두가 책임의식을 갖고 문제를 해결해야 합니다. 고준위핵폐기물 처분비용부터 제대로 산정해야 합니다. 10만 년을 견디는 안정적인 지하암반을 찾지도 못한 상태에서 지하암반에 처분하는 비용을 산정한 것은 현실적이지 않습니다. 최소한 10만 년 이상을 안전하게 보관하고 관리하는 고준위핵폐기물 처분비용을 제대로 산정한다면 과연 핵발전 전기가 싸기만 할까요? 시급성만을 내세워 책임과 비용을 미래세대와 지역주민에게 언제까지나 떠넘겨서는 문제가 해결되지 않습니다.    
 
 
글 / 함께사는길과 환경운동연합 에너지기후 공동
 
 

 

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