원전 핵연료를 보관할 시설을 시급히 늘려야 하는 문제로 걱정의 목소리가 큰데 기실 최종적인 대책 마련과 밀접하게 연관되어 있다. 일찍이 1950년대부터 미국에서 과학적인 처리 방법을 검토한 이래, 우라늄이 만들어진 땅속에 다시 묻는 게 가장 안전하다는 결론에 도달했다. 해양, 빙하, 우주에 버리는 방법에 대해서는 안전성을 확신할 수 없어 국제협약 등으로 금지되어 있다.
땅속 우라늄으로 만든 핵연료는 원자로 안에서 핵분열 활동을 하면서 높은 방사능과 더불어 뜨거운 열을 내어 전기를 만드는 데 이용된다. 원자로에서 꺼내면 핵분열 활동이 멈추고 시간이 흐를수록 방사능과 열이 줄어든다. 인간으로 치자면 죽은 후 영면의 상태로 돌아가는 것이어서 부활하여 다시 활동할 물질이 아니다. 다만, 이것이 천연의 방사능 수준으로 되돌아가려면 10만년 정도가 걸리기 때문에 이를 우려하는 것이 당연하므로, 이 기간에 인간이 핵연료 물질과 직접 또는 간접적이라도 만나지 않게 하는 것이 문제 해결의 키이다.
김경수 사용후핵연료관리핵심기술개발사업단장
이 고민에 대한 수십 년간의 국제적인 연구 결과가 ‘땅속 깊은 곳에 다시 묻는 것’이 최적의 해법이라는 것이다. 1만년까지는 인간의 기술로 안전하게 보관할 수 있고, 이후 10만년까지의 격리는 지하 암반이 보장해 주기 때문이다. 먼저, 지하수에 부식되지 않는 금속 용기에 핵연료를 담고, 그 주위를 또 지하수가 잘 들어오질 못하도록 30㎝ 두께의 점토로 채워 땅속에 묻으면 실험적으로는 100만년 이상 보관할 수 있다는 데이터를 얻었다.
만에 하나, 과학적으로 예측할 수 없는 이변으로 핵물질이 용기에서 흘러나오더라도 스스로 돌아다닐 수 있는 발이 없다는 약점이 있다. 땅속에서 이것이 움직일 수 있는 유일한 방법은 지하수에 녹아 흐르는 것인데, 대략 지하 300m 아래로 내려가면 지하수 안에 녹아있는 산소가 거의 없어 구리 용기를 부식시키거나 핵물질을 물에 녹게 할 능력이 거의 없다. 즉, 핵물질이 흘러나와도 지하수 안에 대부분이 침전되어 그 자리에 머물고 만다. 설령 아주 조금 녹더라도 지하수의 속도가 워낙 느려 10만년 동안 수백m를 벗어나지 못한다. 그 이유는 지하수는 압력이 낮은 곳으로 흐르는데, 지하 깊은 곳은 압력 차이가 거의 없어 정체 상태이고, 암반이 워낙 견고하여 물이 흐르기에도 악조건이기 때문이다.
우리나라도 1990년대 말부터 강하고 견고한 결정질암반을 대상으로 오랜 기간 연구하여 앞선 나라들처럼 안전하게 처분할 수 있다는 실험자료를 쌓고 있다. 그간의 연구 결과는 ‘화강암반 조건의 지하 500m 깊이에 묻게 될 때 인간생활권에 미치는 방사선적 안전성 평가 결과, 국내외의 법률적인 안전기준을 만족한다’는 것이 핵심이다.
원전을 이용한 우리가 해야 할 최소한의 숙제는 ‘핵연료 귀향 프로젝트’를 시작하는 것이다. 이 짐이 더 무거워지지 않도록 적합한 암반을 찾기 위한 법률 제정은 물론, 후보지 검토 및 지질조사 준비 등을 서둘러야 한다.