[단독] 한국 핵연료 재활용 기술, 미국서 승인

포화상태 폐연료봉 처리 길 열려
'친환경' 소형원자로에 활용 가능

한국원자력연구원 연구진이 파이로프로세싱 실험시설 ‘프라이드(PRIDE)’에서 핵연료 재처리 기술을 개발하고 있다. 한국원자력연구원 제공

원자력발전소의 사용후 핵연료(폐연료봉)를 4세대 원전 소듐냉각고속로(SFR)의 핵연료로 재활용하는 첨단기술인 파이로-SFR 연구 결과를 미국 원전당국이 공식 승인한 것으로 확인됐다. 1978년 첫 원전(고리 1호기) 가동 이후 40여 년간 쌓아만 두던 폐연료봉 1만7500여t을 처리할 길이 처음 열렸다.

▶본지 4월 27일자 A1, 3면 참조

1일 과학기술정보통신부에 따르면 한·미 원자력연료주기공동연구(JFCS) 운영위원회는 미 아이다호연구소, 아르곤연구소와 한국원자력연구원이 지난 10여 년간 연구한 결과를 토대로 작성한 JFCS 보고서를 지난달 최종 승인했다. JFCS 운영위는 미 국무부, 에너지부, 핵안보청과 한국 과기정통부, 외교부, 산업통상자원부, 원자력안전위원회가 참여한다.

JFCS 보고서는 파이로-SFR의 기술적 타당성, 경제적 실현 가능성, 핵 비확산성에 대한 근거를 담은 방대한 연구자료로 1000쪽에 이른다. 구체적 내용은 양국 간 협의에 따라 공개되지 않는다. 보고서는 “파이로-SFR이 상용화를 위한 후속 연구에 들어갈 단계가 됐다”는 내용을 담은 것으로 알려졌다.

파이로-SFR은 핵폭탄 연료인 플루토늄을 추출하는 것이 불가능한 건식 공정이다. 빌 게이츠와 워런 버핏이 지난 6월 ‘미래 에너지산업의 게임체인저’라며 공동 개발을 천명한 원전도 SFR이다.

"韓, 파이로-SFR 원천기술 세계 첫 확보"

사용후 핵연료는 엄청난 방사선을 내뿜기 때문에 여러 저장 단계를 거친다. 먼저 원전 내 수조에 임시로 뒀다가(습식 저장) 5년 정도 지난 후 건식 저장시설(콘크리트 무덤)로 옮겨야 한다. 이뿐만 아니라 추가 중간저장을 거쳐야 하며, 지하 500m 아래 완전히 파묻을 수 있는 특수시설(URL)도 필요하다. 스웨덴, 스위스, 핀란드, 프랑스, 일본 등은 URL 운영을 시작했지만 국내엔 중간저장시설과 URL이 전무하다. 현재 모든 폐연료봉은 원전 내에 쌓아만 두고 있다. 지난 6월 기준 1만7578t이 저장돼 있다.

문제는 저장시설이 감당할 수 없을 정도로 사용후 핵연료 축적 속도가 빨라지고 있다는 점이다. 경북 경주 월성원전 1~4호기 포화율은 6월 98.2%에 육박했다. 당장 내년 3월 ‘강제 셧다운’에 들어갈 판이다. 경북 울진 한울1~6호기는 86.9%, 부산 기장 고리1~4호기와 신고리 1·2호기는 83.8%, 전남 영광 한빛1~6호기는 76.2%에 달한다.

파이로-SFR은 이 ‘골칫거리’를 해결할 길을 열어줬다는 점에서 주목할 만한 성과다. 폐연료봉의 ‘초우라늄 원소(TRU)’를 핵 비확산 기조에 맞게 안전하게 처리해 사용전 핵연료로 재활용할 수 있기 때문이다. TRU는 수만 년이 지나도 강한 방사선을 내뿜는 고(高)독성 장반감기 핵종(플루토늄, 넵투늄, 아메리슘, 퀴륨 등)을 말한다. 파이로-SFR은 폐연료봉의 1%가량을 차지하는 TRU를 추출한 뒤 SFR 원료로 재투입해 탄소 배출 없이 전기를 생산할 수 있다. JFCS 보고서는 특히 한·미 공동 연구진이 1회당 사용후 핵연료 4~5㎏을 처리할 수 있는 파이로-SFR 원천기술을 세계에서 처음으로 확보했다고 평가했다.

과기정통부는 연내 각계 의견 수렴을 거쳐 파이로-SFR 실증연구 및 상용화 계획을 마련할 방침이다. 다만 탈원전을 고수하고 있는 문재인 정부 임기 내 계획이 실현될지는 미지수다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com