방사능과 오염된 냉각수 및 방사능 폐기물 처리 위험성
우라늄 채굴 과정, 장비나 기계 등 배출 이산화탄소 배제 못해)
[에너지단열경제]박장수 기자
<원자로의 안전장치>
경수로, 다섯 겹의 방호벽 설치
원자로의 건설에서 최우선으로 고려되고 있는 것이 안전성이다.
원자로는 보통 여러 겹의 안전장치를 가지고 있다.
우리나라에서 가동 중인 원자로의 대부분을 차지하고 있는 경수로는 다섯 겹의 방호벽을 가지고 있다.
첫 번째 방호벽은 핵연료 펠릿이다.
이것은 핵연료인 이산화우라늄 분말을 고온으로 구워 원통형으로 굳힌 것으로 핵분열 시에 나오는 핵분열 산물을 이 속에 가두어 된다.
두 번째 방호벽은 연료 피복관이다.
지르코늄 합금으로 만든 원통형의 관으로 그 속에 연료봉이 들어가게 되는데 연료 펠릿에서 새어나온 방사성 물질은 대부분 이 피복관 안에 갇히게 된다.
세 번 째 방호벽은 원자로 압력 용기이다.
연료 피복관은 수백 개를 한 묶음으로 하여 두께 25센티미터의 철제 압력 용기에 담겨져 있다.
이 압력 용기는 방사성 물질뿐만 아니라 높은 압력과 온도에도 견디도록 설계되어 있다.
네 번째 방호벽은 원자로 격납 용기이다.
원자로 전체가 두께 4센티미터 정도의 철판으로 만들어진 격납 용기 안에 설치되어 있다.
물은 물론 공기마저 새어나오지 못하도록 만든 격납 용기 밖으로는 어떤 방사성 물질도 새어나오지 못하도록 설계되어 있다.
마지막 방호벽은 원자로 건물 자체이다.
격납 용기 밖에는 두꺼운 콘크리트로 원형 돔을 만들어 최후의 방호벽으로 사용하고 있다.
원자로에는 이러한 다중 방호벽뿐만 아니라 각종 자동 안전장치가 설치되어 사고 시에 비상 작동할 수 있도록 하고 있다.
이러한 안전장치에도 불구하고 원자로의 안전 문제는 아직 중요한 문제로 남아 있다. 원자력을 이용한 발전이 중요한 에너지원으로서 널리 사용되기 위해서는 안전 문제를 완전히 해결해야 할 것이다.
핵분열 에너지보다는 작은 핵이 더 큰 원자핵으로 융합할 때 나오는 에너지를 사용하면 많은 문제들이 해결될 것으로 보인다.
그러나 원자핵 융합 시에 나오는 에너지를 사용하기 위해서는 아직 넘어야 할 기술적인 문제가 남아 있다.
많은 나라에서 기술적인 장벽을 극복하기 위해 노력하고 있으므로 머지않아 좀 더 안전한 핵융합 에너지가 널리 사용될 것으로 보인다.
<위험성 및 환경 문제>
방사능과 오염된 냉각수 및 방사능 폐기물 처리 위험성
우라늄 채굴 과정, 장비나 기계 등 배출 이산화탄소 배제 못해
원전이 에너지원으로 이용하는 핵분열과 이로 인해 발생하는 방사능의 위험성이 크다.
원자력 발전소에서 뿜어져 나오는 방사능은 물론이고 오염된 냉각수 및 사용후 방사능 폐기물 문제가 제기되고 있으며 온실가스를 배출하는 화력발전소와 함께 폐기 주장도 나오고 있다. 원자력 발전소는 가동 중에 대기오염 물질 배출량이 타 발전원에 비해 압도적으로 적지만 우라늄 광산에서 채굴 과정 시 화석연료를 기반으로 운영되는 각종 채굴장비나 기계 등에서 배출되는 이산화탄소 양 역시 배제할 수 없다.
원전 존속을 주장하는 측에서는 원자력 발전을 대체할 발전 방식은 현실적으로 화력발전밖에 없으며 그중에서도 공해가 심한 석탄발전이 주종이 될 것을 염려하고 있다.
석탄발전과 LNG 발전은 대규모의 저장고를 필요로 하며 이 시설들은 대표적인 대기오염 유발 시설 및 유사시 위험시설이다.
석탄발전을 위해서 필수적인 석탄부두와 석탄창고는 인근 지역에 심한 분진 공해를 발생시키며 실제로 인천항 주변의 주민들은 이에 견디다 못해 계속적으로 석탄부두, 석탄창고의 이전을 요구하고 있다.
LNG 기지가 도시 인근에 들어설 때도 유사시 또는 폭발시 입을 피해를 우려하여 반대가 극심하기도 했다.
핵융합 발전 기술이 실용화되면 핵분열 원자력 발전이 지니는 대부분의 문제점을 해소할 수 있을 것으로 기대하나 현재의 기술 수준은 어떻게 핵융합 반응을 발전을 할 수 있을 만큼 유지할 것인가에 대한 실마리를 찾는 수준에 그치고 있다.
지역 문제 관점에서는 한국의 경우 수도권 인구 및 대기업들의 전력수요를 위해 지반이 튼튼한 지방에 많이 설치했다고 주장하기도 하나 전력소모가 큰 산업인 중공업, 제철업 등은 주로 원자력 발전소가 밀집된 동남권에서 행해지고 있다.
실제로 수도권 소비 전기의 상당 부분은 인천, 충남 등지에 위치한 화력발전소 등에서 생산된다.
여기에 중국에 특히 원전이 많이 세워질 예정인데 편서풍이 중국에서 한국과 일본 쪽으로 불기 때문에 중국의 원전 사고로 방사능 오염이 일어날 수 있다는 우려도 있다.
<수상 원자력 발전소>
말 그대로 물 위에 원자로를 띄워두고 전력을 연결하는 원자력 발전소다.
원자력 항공모함이나 잠수함처럼 자체추진 능력을 바라서는 안 된다.
현재 러시아가 1척을 건조했다.
중국은 20척을 만든다고 하는데 지상에 건설된 원자력 발전소의 전기 출력을 비교해 보면 원자로 하나의 출력에도 못 미친다.
전기가 부족한 지역에 전력을 공급한다는 개념이다.
<소형 모듈식 원자로>
SMR (Small Modular Reactor) 이라고 불리는 이 형태는 기존 원전의 발전 용량과 크기를 극단적으로 줄인 것으로 주로 발전소를 놓기에는 전력 수요가 부족하고 기존 전력망을 끌어오기엔 비용이 너무 큰 도서산간지역의 전기 공급을 목표로 연구되고 있는 형태의 원자로이다. 매우 작은 크기와 발전 용량 덕분에 냉각수나 기타 복잡한 안전 장치 없이 대류현상등의 자연적인 힘 만으로 냉각이 가능해 운전중에는 물론 각종 자연재해나 사고시에도 안전을 확보할 수 있다.
모듈식이라는 이름대로 여러 공장에서 각각의 파트를 생산하고 현장에선 조립만 하는 식으로 원자로의 규격화 및 그로 인한 건설 단가 하락을 꾀하는 형태이다.
상용화가 될 때는 도서산간지방의 전력 공급 문제는 물론 원전의 발전 비용중 가장 큰 부분을 차지하는 건설 단가를 낮추는데 일조할 수 있다.
안정성면에서도 자연의 힘을 이용하기 때문에 원전 건설 단가의 큰 부분을 차지하는 냉각수 및 안전설비 관련 비용을 획기적으로 줄이면서도 기존보다 더 안전한 형태의 원자로가 될 수 있다.
일각에선 기존의 2~3기의 거대한 원자로로 이루어진 원자력 발전소를 여러 대의 SMR로 이루어진 원자력 발전 단지로 대체하는 모델도 연구하고 있다.
<원전 폐기>
세가지 방식의 폐로
원자력 발전소의 운전허가가 종료되고 수명연장을 하지 않거나, 운전 중이라도 경제성(가동비용), 환경문제 등으로 폐기가 결정되면 원자력 발전소를 허물게 된다. 원자로를 폐기하는 작업을 폐로라고 하며, 폐로에는 세 가지 방식이 있다.
첫 번 째 즉시 해체로 원자로 가동 중단 후 곧 해체를 시작하는 방법이다.
방사선 준위가 낮은 곳부터 제염과 해체를 하는 방법으로 부지복원까지 대략 20~30년 정도 소요를 예상한다.
두 번째는 지연 해체다.
원자로 가동 중단 후 10년 이상을 기다려 방사선 준위가 떨어지기를 기다린 후 해체를 시작한다.
총 소요기간은 대략 50~60년 정도를 예상하고 있다.
즉시해체에 비해 위험도는 낮지만, 가동중단 후 오랫동안 관리를 해야 하기 때문에 비용도 더 들고, 요즘은 거의 즉시해체를 하는 편이다.
세 번째는 영구 밀봉으로 해체를 하지 않고 납(Pb)이나 콘크리트 등으로 밀봉하여 방사선을 차단하여 관리하는 것이다.
방사능이 자연에 스며들 이유가 있어, 체르노빌처럼 방사능 차단 용도로만 쓰인다.
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