| |  | | 길이가 4.7㎞에 이르는 이 동굴은 자동차를 타고 들어가야 할 정도로 길고 넓다. | | |
원자력 발전을 하는 세계 각국에 맹독성 원전 폐기물(사용후 핵연료)은 ‘뜨거운 감자’다. 원자력 발전을 하면 어쩔 수 없이 쏟아져 나오고, 그 독성이 워낙 강해 대충 파묻어 버릴 수도 없다. 스웨덴과 스위스·일본은 그 폐기물을 인류와 생태계로부터 안전하게 영원히 격리시켜 파묻는 방법을 수십 년간 연구해 오고 있다. 한국은 원전 가동 30년이 넘은 지난해에야 방사성폐기물관리법을 제정하고, 지난해 말 한국방사성폐기물관리공단을 설립했지만 여전히 연구는 하는 둥 마는 둥이다. 한국보다 훨씬 적은 수의 원전을 가동하는 나라조차도 20여 년 전부터 수천억원을 들여 사용 후 핵연료를 안전하게 파묻는 방법을 과학적으로 검증하는 작업을 해온 것과는 대조적이다. 스웨덴·스위스·일본의 연구 현장을 찾아 한국의 갈 길을 모색해 본다.
맹독성 원전 폐기물은 최소한 10만 년을 생태계로부터 격리시켜야 인류나 자연에 해를 주지 않는 다는 게 지금까지의 연구 결과다. 우주로 날려 버리는 방법, 깊은 바닷속 지각이 또 다른 지각 밑으로 들어가는 곳에 버리는 방법, 지하 깊은 암반 속에 굴을 파고 묻는 방법 등이 거론 됐다. 그중 가장 안전한 방법으로 지하 속 암반에 묻는 것이 꼽혔다. 스웨덴과 스위스도 지하 암반에 수㎞에 달하는 연구용 대형 동굴을 파고 사용후 핵연료를 안전하게 묻는 연구를 20여 년째 해 오고 있다.
|  | | 지하 동굴 바닥에 핵폐기물을 담은 통을 묻어 실험하기 위해 구멍을 파고 있는 스웨덴 에스포암반연구소 연구진. | |
◆스웨덴 에스포암반연구소=에스포암반연구소는 원전 외에는 인적이 뜸한 오스카샴 에스포 섬에 위치한다. 스톡홀름 공항에서 19인승 소형 쌍발 프로펠러 비행기를 타고 1시간 정도 비행해 도달했다. 연구소는 지하에 있었다. 17억5000만 년 전에 형성된 암반이 넓게 퍼져 있는 곳에 지름 5m 크기의 동굴을 지하 450m까지 파 내려가며 연구소를 만들었다. 동굴의 총 연장 길이는 무려 4.7㎞에 달했다. 동굴은 나사 형태로 15도 정도의 경사를 이루며 지하로 들어가도록 만들어졌다. 이 때문에 지하 연구소를 탐방하는 데는 대형 버스를 타고 들어가야 했다. 지하 동굴의 벽면은 모두 암석이며 거대한 지하 연구도시 같았다.
|  | | 스위스 그림젤연구소 동굴에 설치된 각종 실험 장비. 암반을 뚫은 이 동굴의 길이는 1.1㎞이며, 지름은 3.5m다. | |
연구소를 운영하는 비영리회사인 SKB는 1970년대부터 사용 후 핵연료 처리를 연구해온 데 이어 86년부터 실증 지하 연구소 건설에 나섰다. 94년 지하 450m까지 동굴을 파는 데 성공했고 연구시설을 들여 놓기 시작했다. 맨 밑바닥에서는 새로운 실험을 하기 위해 지금도 수평으로 동굴을 파는 작업이 한창이었다.
SKB 매그너스 홀름비스트 부사장은 “지하 암반 속은 아무도 모르기 때문에 직접 동굴을 파 들어가 실험해야 사용후 핵연료를 안전하게 묻을 수 있는 방법을 알아낼 수 있다”고 말했다. 지하암반연구소, 사용후 핵연료 운반선 건조, 중간 저장소 건설 등 사용후 핵연료 처분에 들어간 총 비용은 지금까지 270억 스위덴크로나(약 4조4000억원)에 이른다.
대부분의 실험은 지하 450m 지점에 수평으로 파 놓은 동굴 곳곳에서 이뤄지고 있었다. 갈라진 바위 틈새로 물이 어떻게 이동하는지, 사용후 핵연료를 봉입할 금속통이 어떻게 부식되어 가는지 등을 하나하나 실증 실험을 하고 있었다. 사용후 핵연료를 봉입할 금속통은 길이 약 5m, 두께 5㎝의 구리로 만들며, 그 안에 또 한 겹의 주철을 넣는다. 통 한 개 값은 2억원가량 한다. 동굴 안에는 수직으로 구멍을 파고 집어 넣은 곳을 여러 곳에서 볼 수 있었다.
◆스위스 그림젤연구소=스위스 방사성폐기물 전문업체인 나그라(NAGRA)가 83년 스위스 알프스 산맥 그림젤 협곡에 건설했다. 해발 1730m의 화강암 지대에 동굴을 팠다. 산 정상에서 보면 지하 450m에 해당하며, 연구용 동굴의 길이는 1.1㎞, 지름은 3.5m다. 그림젤 협곡 깊은 곳에 있는 KWO 수력발전소가 미리 파 놓은 동굴을 진입구로 이용하고 있었다. 이 연구소 역시 오지에 있어 스위스 취리히 공항에서 기차와 자동차를 번갈아 타고 서너 시간 간 뒤, 다시 수력발전소 직원용 케이블카를 타고서야 도착할 수 있었다.
이곳엔 스위스 외에 핀란드·프랑스·일본 등 7개국이 공동 연구에 참여하고 있다. 한국원자력연구원도 약간의 연구비를 내고 지난해 9월부터 합류했다.
그림젤연구소는 일반 실험 외에 세계에서 핵물질을 직접 투입해 실증 실험을 하는 유일한 곳이다. 암반에 지름 10~30㎝의 다양한 크기의 구멍을 몇 백m 깊게 뚫고, 거기에 핵물질을 집어 넣은 뒤 어떻게 이동하는지를 연구하고 있다. 또 박테리아 등 미생물이 핵종의 움직임에 어떤 영향을 미치는지를 알아보고 있다.
그림젤연구소 연구책임자인 잉고 블렉슈미트 박사는 “나그라 연구진이 20년 넘게 사용후 핵연료 처분 관련 연구를 해왔지만 스위스의 경우 일정상 2040년께나 실제 매립을 할 수 있을 것”이라고 했다. 그만큼 사용후 핵연료 처분에 대해 정부와 연구진이 신중을 기하고 있다는 얘기다. 스위스의 원전은 5기다.
오스카샴(스웨덴), 그림젤(스위스)= 박방주 과학전문기자
◆사용후 핵연료=원자력 발전소의 원자로에서 타다 남은 우라늄. 원자로에서 처음 꺼내면 섭씨 350도 정도 되며, 물속에서 식혀도 30~40년 동안 섭씨 약 100도 정도의 열과 방사선을 낸다. 10만 년 정도 지나야 자연에 안전한 수준이 된다.
그림젤 연구소 블렉슈미트 박사 “10만 년간 생태계 피해 없게 실험 충분히 해야”
“사용후 핵연료를 묻을 지하 암석층은 예측이 불가능해요. 실증 실험을 충분히 해야 하는 이유기도 합니다.”
스위스 그림젤연구소 잉고 블렉슈미트(사진) 박사는 사용후 핵연료의 처분은 중·저준위 방사성폐기물과는 차원이 다르다며 이같이 강조했다. 묻은 뒤 10만 년이 넘어도 생태계에 해를 끼치지 않게 하려면 암반의 변화를 알아야 하고, 그만큼 튼튼한 용기를 제작해야 한다는 것이다.
그는 “연구 시설은 어느 나라에나 개방하고 있다”며 “사용후 핵연료 처리 문제는 국제적인 문제인 만큼 서로 공조할 필요가 있다”고 말했다. 실제 사용후 핵연료를 묻기 위해서는 갈라진 암반 틈새로 흐르는 물의 움직임, 물의 성질에 따른 핵종의 유동, 처분 용기의 온도에 따른 영향 등 점검해야 할 것이 너무 많다. 그는 지금까지 연구한 결과를 필요한 국가와 공유하기를 원했다. |
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