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【과학상식 제329호】원전 해체와 관련 산업 전망

작성자

신종오

등록일

2016.07.17

조회

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【과학상식 제329호(양광남)15.9.30】 원전 해체와 관련 산업 전망

   차세대 블루오션 산업, 국내 기술 수준 은 선진국 70% 수준
[요약]
  ○ 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 주요국들이 원전 가동 중단, 건설계획 연기, 취소로 원전 해체 시장이 원전 관련 산업의 블루오션으로 부상하고 있음.
  ○ 원전해체는 크게 △운전정지 △해체준비 △제염 △절단/철거 △폐기물처리 △환경복원 등의 단계로 나누어짐. 원자력이라는 특수성 때문에 각 과정마다 특수한 전문 기술이 요구되고 해체 기간도 15년에서 60년 정도로 오래 걸림.
  ○ 현재 해체작업을 기다리는 원전은 전 세계에 122기, 국제원자력기구에 따르면 세계 원전 해체 시장 규모는 2030년 약 500조원, 2050년 약 1천조원 규모로 급성장할 전망
  ○ 현재 상업용 원전을 해체해 본 나라는 미국과 독일, 일본뿐. 한국은 소형 연구용 원자로 해체 경험뿐으로 우리 원전 해체 기술 수준은 선진국의 70%에 불과하다는 평가임.
  ○ 우리나라도 원자력 관련 산업의 최대 시장으로 꼽히는 원전 해체 시장에 본격적 진입을 위해 관련 기술개발의 전진기지 역할을 할 기구 설립 등 서두르고 있음.
[본문]
  일본 후쿠시마 원전 사고 이후 주요국들이 원전 가동 중단, 건설계획을 연기 또는 취소하면서 원전해체시장이 원전 관련 산업의 블루오션으로 부상하고 그 기술 확보가 전략적 과제로 떠오르고 있다.
  ‘원전해체’란 원자력이라는 특수성을 빼고는 공장 시설 해체와 똑같다고 볼 수도 있으나, 그 특수성 때문에 방사선이라는 위험 요인이 존재해서 해체과정이 복잡하고 과정마다 전문적인 기술이 요구된다. 그리고 해체 기간도 짧게는 15년에서, 길게는 60년 정도로 오래 걸린다.
  원전해체는 크게 △운전정지 △해체준비 △제염 △절단/철거 △폐기물처리 △환경복원 등의 단계로 나누어진다. 해체준비 단계에는 국민들의 동의를 이끌어내는 임무도 포함되고, 제염 단계는 원자로 내·외부의 방사능 오염물질을 모두 제거하는 과정이다. 절단 및 철거 단계를 거친 대형 금속폐기물과 사용후핵연료의 처분을 위해서는 상당한 규모의 부지가 필요하다. 마지막 과정인 환경복원 단계에서, 사람이 거주할만한 환경으로 돌아왔다는 판단이 내려져야만 원전해체 전체 작업이 마무리된다고 할 수 있다. (상세 내용: 부록 참조)
  현재 가동이 정지되어 해체를 기다리는 원전은 전 세계에 140기이다(일본 후쿠시마 원전 4기 포함). 이 중 18기만 해체됐고, 나머지 122기는 해체 작업을 기다리고 있는 상황이다. 국제원자력기구(IAEA)에 따르면 세계 원전해체 시장 규모는 2030년 약 500조원, 2050년 약 1천조원 규모로 급성장할 전망이다.
  국내 최고령 원전인 고리 1호기는 1978년부터 상업운전을 시작해서 2007년을 기점으로 설계수명인 30년이 만료됐으나 수명연장 작업을 통해 10년이 연장되어 오는 2017년까지만 발전을 계속하고 영구 정지된다. 그리고 국내 원전 중 12기는 2030년 이내에 설계 수명이 만료돼 국내 해체 시장 규모도 14조원에 달할 것으로 조사됐다.
  이 같은 추세에 따라 우리나라도 원자력 관련 산업의 최대 시장으로 꼽히는 원전 해체 분야 진입을 서두르고 있다. 현재 전 세계에서 상업용 원전을 해체해 본 나라는 미국과 독일, 일본뿐이다. 우리나라는 상업용 원전이 아닌 소형 연구용 원자로인 트리가 마크(TRIGA MARK) 2, 3호기를 해체한 경험만 있을 뿐이다. 전문가들은 상업용 원전과 연구용 원자로의 규모를 초대형 화물차와 용달차로 비유하고, 이 둘의 기술적 차이는 상당히 크다고 지적하면서 우리의 전반적인 원전 해체 기술 수준은 경험 많은 선진국의 70%에 불과하다고 평가한다.
  2011년을 기준으로 우리나라는 원전 해체를 위한 38개의 핵심 기반기술 가운데, 오염토양 처리기술 등 17개 기술을 확보한 것으로 파악되었다. 하지만 원전 해체 기술의 핵심이라 할 수 있는 주거지역 오염 복원기술이나 고방사성 폐기물 안정화 기술, 그리고 우라늄 폐기물 처리 기술 등 21개의 고난도 기술에 대해서는 여전히 초보적인 수준에 머물러 있는 실정이다.
  2015년 5월 미래창조과학부는 원전해체의 주체를 정하는 문제나 기술개발 주체인 전문기업 및 인력을 육성하는 정책방안, 그리고 해체 산업을 활성화시킬 수 있는 인프라의 구축 등을 위해 해체 관련 기술 개발의 전진기지 역할을 할 ‘원전 해체기술 종합연구센터’ 설립을 위한 예비타당성 조사에 착수해서 진행 중이다. 원전해체 산업은 블루오션임이 분명해 보인다.
[부록]  원전 해체 과정 및 설명

1. 원자로 뚜껑부터 먼저 철거한다.

2. 뚜껑을 크레인에 매달아 바로 옆의 철거작업장으로 옮긴다.

3. 밀폐된 공간에서 다양한 공구와 로봇을 이용해 원자로를 잘게 쪼갠다.

4. 잘게 자른 원자로 조각은 방사성폐기물 드럼(200L)에 넣어서 밀폐한다.

5. 뚜껑을 해체하고 난 뒤 본체도 같은 방식으로 처리한다.
  로봇 작업은 굉장히 어렵다. 오염된 부위를 정확하게 잘라낸 다음 200L 드럼에 꽉 들어차게 차곡차곡 넣는 일은 사람이 직접할 수 없는 어려운 일이다. 숙달될 때까지 훈련이 필요한데 이를 위해 원자력연구원은 ‘실감형 원격절단 시뮬레이터’를 개발할 계획이다. 최병선 책임연구원은 “고리 1호기 도면을 구해 원자로를 3D 그래픽으로 재구성했다”면서 “원격조종 시뮬레이터는 나중에 실제 원자로를 철거할 때도 똑같이 쓴다”고 말했다.
 38개 기술이 모인 해체 오케스트라
  ‘원전해체의 꽃’은 제염과 철거작업이다. 하지만 두 단계만 있다고 해체할 수 있는 것은 아니다. 먼저 방사선이 어디에 얼마나 남아있는지 정확히 측정해야 한다. 또 제염 후 철거한 폐기물을 용광로에 녹여서 마지막 남은 방사능물질까지 제거해야 하고, 원전으로 오염된 토양을 깨끗이 복원하는 기술도 필요하다. 이런 기술 38개가 깨알같이 모여야 원전을 해체할 수 있다. 여기에는 화학공학, 전자기계, 원자력공학, 로봇공학, 환경공학, 화학, 토목, 건축 등 온갖 과학기술이 총집합돼 있다. 윤지섭 본부장은 “원전해체는 융합과학”이라면서 “본격적인 연구를 하려면 해체센터가 건립되고 현재 20여 명에 불과한 연구인력이 확충돼야 한다”고 말했다.
  세계원전안전해체학회 준비위원장인 서균렬 서울대 원자핵공학과 교수는 “학계에서도 원전해체기술 개발에 관심이 많지만 아직 초기인력 양성 수준”이라고 말했다. 하지만 모든 기술을 확보해야 원전을 해체할 수 있는 건 아니다. 이헌석 에너지정의행동 대표는 “고리 1호기를 만들 때도 우리나라에 아무 기술이 없었다”면서 “그때 미국이 만드는 걸 어깨 너머로 보며 원전건설 기술을 배운 것처럼, 원전해체도 먼저 외국기업과 합작해 진행하면서 부족한 기술을 확보하면 된다”고 말했다.<이미지 출처:한국수력원자력>
[참고자료] 한국원자력연구원, 한국원자력산업회의, 과학동아, 대덕넷 Hello DD, 네이버 등
[정리] 과학상식 보급위원 양광남