[기획] 고리 1호기, 해체 준비 어떻게?
[기획] 고리 1호기, 해체 준비 어떻게?
  • 송병훈 기자
  • hornet@energydaily.co.kr
  • 승인 2017.05.22 09:48
  • 댓글 0
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한수원, 안전하고 경제적인 해체 준비 만전
즉시해체 방식… 6월18일 영구정지, 13년 이상 소요 전망
관련 기술 확보 역점… 복원 후 부지 재활용 방식도 관심

[에너지데일리 송병훈 기자] 국내 원전 중 최초로 폐로 및 해체가 결정된 한국수력원자력 고리 1호기. 국내 첫 원전인 고리 1호기는 1978년 4월 상업운전을 시작한 이후 2007년 설계수명 30년이 종료됐지만, 계속운전 허가를 받아 수명이 10년 연장된 바 있다.
이후 두번째 계속운전도 예상됐지만, 정부는 지난 2015년 6월 '제12차 국가에너지위원회'에서 한수원측에 폐로를 권고했다. 정부가 한수원측에 고리 1호기 폐로를 권고한 이유에는 원전 해체기술을 조기에 확보, 미래 세계 원전해체 시장 진출에 대비하겠다는 의지도 포함돼 있다.
계속운전과 원전해체, 과연 어떠한 것이 옳았을까에 대한 논의는 아직도 분분하지만, 확실한 것은 이제 우리나라도 원전해체에 대한 실무작업이 시작된다는 것이다. 그리고 향후 어떻게 진행되고, 좋은 결과를 얻을 수 있을까에 대한 궁금증도 크다.
오는 6월18일, 고리 1호기 영구정지까지 1개월도 남지않은 시간. 세계의 원전해체 사례와 한수원의 준비상황을 지면에 담았다.


원자력시설 해체란?

국제적으로 원자력시설의 해체(decommissioning)는 시설의 영구정지 후 방사선 및 비방사선의 영향으로부터 작업자와 일반대중의 보건 및 안정을 확보하고 주변환경을 보호하면서 규제관리로부터 해제하기 위한 모든 기술적, 관리적 행위를 의미한다. 우리나라도 원자력법 개정안에서 원자력시설의 해체를 영구정지 후 해당 시설과 부지를 철거하거나 방사성오염을 제거함으로써 법적용에서 해제하기 위한 모든 활동으로 규정하고 있다.

폐로는 고준위 방사능 물질인 사용후핵연료 제거작업에서 시작되며, 일부 폐로 프로젝트의 경우 오염된 토양, 지하수 정화작업 등 전체 설비 또는 부지의 정화 작업 종료로 마무리된다. 또한 폐로 작업은 부지 내에서의 건설자재(대부분 철근 및 콘크리트)의 취급·포장·안전한 저장 및 처분 뿐만 아니라 방사성을 포함할 수 있는 원자로 주변의 부품과 건물, 기타 구조물의 해체 작업을 포함한다.

현재까지 우라늄 광산 약 100개, 상용원자로 약 110기, 실험로 및 원형로 46기, 연구로 250기 이상, 그리고 다수의 핵연료주기 설비 시설이 가동을 마치고 폐로된 것으로 파악되고 있으며, 이 가운데 일부는 완전히 해체됐다.

국제원자력기구(IAEA)에 따르면 국제적으로 인정되는 폐로 방식에는 즉시해체(Immediate Dismantling, DECON), 지연해체(Deffered Dismantling, Safe Enclosure, SAFSTOR), 차폐격리(Entombment, ENTOMB) 등 세 가지가 있다.

▲ 최초 원전해체 작업이 진행될 한국수력원자력 고리원자력본부 전경
즉시해체는 발전소가 폐쇄된 직후 방사능에 오염된 설비, 건물 및 시설의 일부를 단기간에 개방 가능한 수준으로 제염·해체하는 방식이다. 장수명 방사성핵종 등이 포함된 시설에 적용 가능하며, 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 많은 국가들에서 가장 선호하고 있다.

지연해체는 일정기간동안 차폐 또는 밀폐 상태에서 안전하게 관리, 방사능 준위를 감소시킨 후 제염·해체하는 방식으로, GCR(흑연감속가스냉각로)과 같은 즉시해체가 곤란한 노형에 적용 가능하다. 그러나 이는 규제 감독이 최종적으로 만료되는 시기가 더 늦다. 그 기간은 일반적으로 약 40~60년에 달한다.

차폐격리 방식은 원자력 설비를 전부 제거하지 않고 영구정지 원전을 콘크리트 등으로 매립, 영구밀봉하는 방식으로, 미국에서는 이 방식이 가장 안전하다고 입증된 경우에만 제한적(현재 3기)으로 허용하고 있다.

세계의 주요 원전해체·부지활용 사례

미국 = 1989년 폐쇄된 Rancho Seco 원전(913MW, PWR 1기)은 1995년 원자력규제위원회(Nuclear Regulatory Commission, NRC)가 지연해체 방식의 폐로를 승인했으나, 이후 운영사는 점증적으로 원전을 해체했다. 2009년에 사용후핵연료 저장을 위해 남겨둔 3ha를 제외한 나머지 부지의 해체작업이 완료됐으며, 약 32ha의 부지가 무제한 사용이 가능하도록 개방됐다.

1957년부터 1982년까지 상업가동됐던 60MW급 Shippingport 원자로에는 즉시해체 방식이 채택됐다. Shippingport 원자로 폐로는 상용 규모의 원자로가 안전하고 비용효율적으로 해체되고, 부지 재활용을 위한 개방이 빠른 시일 내에 이루어질 수 있다는 것을 증명하는 사례로 활용되고 있다. 연료 제거 작업은 2년 내에 마무리됐으며, 그로부터 5년 후 무제한적 재활용을 위해 부지가 개방됐다. 큰 규모의 원자로의 경우 압력용기 등의 부품은 절단돼야 하지만, Shippingport 원자로의 경우 압력용기가 작아 절단하지 않고 일괄 철거 후 매설처분됐다.

오레곤州에 위치한 Trojan 원전(1180MW, PWR)의 해체는 운영사 자체적으로 이루어졌다. Trojan 원전은 1993년 폐쇄됐으며, 증기발생기와 원자로 용기 및 내부 구조물이 각각 1995년과 1999년에 제거돼 Hanford 지역에 처분됐다. 사용후핵연료 저장소를 제외한 원전 부지는 2005년 무제한적인 사용을 위해 개방됐으며, 냉각탑은 2006년 철거됐다.

일본 = 일본의 Tokai 원전 1호기는 영국의 Magnox 설계를 채택한 160MW급 원자로로, 1998년까지 32년간 가동된 후 영구 가동 중단됐다. 10년간 안전저장 이후 폐로 2단계(2011년까지)에서는 증기발생기와 터빈이 제거됐으며, 3단계(2018년까지)에서는 원자로 해체, 건물 철거, 부지 재활용 작업이 이루어질 예정이다. Tokai 원전 1호기는 흑연 감속재로 인해 폐로비용이 상당히 증가하고 있다.

후겐(160MW급)은 2008년 2월 폐로계획을 인가받았다. 지금까지 비교적 방사선수준이 낮은 설비(복수기, 주 증기관 등)의 해체를 전개하고 있다. 466개의 사용후핵연료가 부지 내 연료풀에 보관돼 있으며, 2017년까지 사용후핵연료의 반출을 완료할 계획이다. 그러나 반출처인 도카이 재처리시설이 일본의 신 규제기준에 대응해갈 필요가 있어 재가동 시기가 불분명해졌다.

유일하게 폐로가 완료된 JPDR의 부지는 갱지화해 현재 그대로의 상태로 관리되고 있다. Tokai 원전 등의 폐지조치계획에서는 우선 갱지화하나 갱지화를 완료한 부지의 구체적 활용책에 대해서는 제시되지 않고 있다.

▲ 폐로는 고준위 방사능 물질인 사용후핵연료 제거작업에서 시작된다. 사진은 핵연료저장조 모습.
유럽 = 프랑스의 경우 퇴역한 가스냉각 원자로인 Chinon 원전, Bugey 원전, St. Laurent 원전 폐로를 위해 EDF사는 부분 해체를 선택했으며, 최종 해체와 철거는 50년 후로 연기했다.

영국은 폐로 작업이 시작된 원자로 29기 가운데 흑연 감속재를 사용하는 초기의 Magnox형 원자로는 25기다. 최초로 폐로가 시작된 원전 가운데 하나인 Berkeley 원전(138MW 2기)의 냉각수조 냉각수는 제거, 정화, 재충수됐다. 터빈 건물은 해체·철거됐으나, 원자로 건물은 지연해체 중이다. 안전저장된 원자로가 해체된 이후에는 부지를 정리하고 조경작업이 이루어질 예정이다. 영국은 타 원자로에도 동일한 해체 방식을 적용할 계획이다.

러시아는 초기 LWGR 3기, Melekess VK-50 원형로(BWR), Novovoronezh에 위치한 VVER-440 원형로 2기 등 민간 원자로 6기가 폐로됐다. 폐로 원전 대부분은 1981~1990년 사이에 폐쇄됐으며, 현재 해체 작업을 기다리고 있다.

원전해체 부지는 각국의 실정에 따라 다양하다. 즉, 시설을 해체 철거하고 자연으로 되돌리거나 공업용지 활용, 원자력발전 시설 재사용 또는 신 연구로 건설 등으로 활용된 예들이 많다. 고리 1호기 부지의 경우 산업용으로의 재활용이 유력할 것으로 보이지만 최종 결정이 어떻게 이루어질지 관심이다.

고리 1호기 해체 준비작업

한수원은 지난해 6월24일 고리 1호기 영구정지를 위한 운영변경허가 신청서를 원자력안전위원회에 제출했다. 현재 원안위는 이에 대한 안전성 검토중이며, 신청서가 승인되면 약 5년간 사용후핵연료의 냉각 및 안전관리를 수행하게 된다.

현재 한수원은 인접한 고리 2호기 안전운전을 최우선으로 고려한 고리 1호기의 단독 '즉시해체' 계획을 수립중이다. 2015년도에는 원전해체 기본계획 등 회사의 주요 정책결정 위주의 업무를 수행했으며, 2016년도에는 해체사업 현장조직 신설, 해체인력 양성 등 해체사업 여건을 조성하는 업무에 역점을 두었다.

2017년 현재는 고리 1호기 해체계획을 보다 구체화하기 위한 업무, 그리고 원전 해체과정에서 발생된 방사성폐기물을 처리하기 위해 폐기물처리설비의 구축을 계획하고 있다. 이와 함께 최종해체계획서도 준비하고 있다. 최종해체계획서는 영구정지 후 5년 이내에 주민의견 수렴 후 해체승인을 받기 위해 원자력안전위원회에 제출하게 된다.

고리 1호기 해체는 2017년 6월18일 정지 후 5년간 사용후핵연료 냉각 및 안전관리 후 밖으로 안전하게 옮기는 과정이 선행된다. 그 이후 방사성 오염물질 제거와 원자로 시설의 절단·철거, 부지복원 등의 과정을 거치게 된다. 이에는 약 13년 이상의 시간이 소요될 것으로 전망된다.

현재 국내 해체역량은 선진 해체기술국 대비 70% 수준인 것으로 파악되고 있다. 정부와 관계기관들은 국내 원전해체 프로세스에 따라 설계·인허가, 제염, 해체, 폐기물처리, 부지복원 등 5개 분야에서 해체역무별 필요한 상용화기술 58개를 도출한 바 있다. 이와 관련 41개 기술은 확보된 상태이나 17개 기술은 아직 확보하지 못한 상태다.

이에 따라 미확보 기술과 관련 인허가 및 엔지니어링, 폐기물처리 기술은 한수원이 자체 개발하고, 제염, 해체, 부지복원 기술은 한수원 주도하에 산·학·연이 공동개발해 나가기로 했다. 특히 해체공정 우선순위에 따라 고리 1호기 해체전까지 확보한다는 방침이다.

한수원 관계자는 "고리 1호기를 안전하게 해체하기 위해 국내·외 협력네트워크를 구축하고, 해체분야 전문인력을 양성을 추진하는 등 해체준비를 수행하고 있다"면서 "고리 1호기를 보다 안전하고 경제적으로 해체할 수 있도록 사업준비에 만전을 기할 방침"이라고 말했다.
 


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