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정용훈 카이스트 원자력 및 양자공학과 교수

사용후핵연료(폐연료봉)의 구성 성분을 분리수거할 수 있는 파이로프로세싱 기술이 한·미 공동 연구를 통해 개발, 검증됐다고 최근 언론이 보도했다. 폐연료봉을 분리수거 않고 그대로 지하에 직접처분하는 현재 기술에 더해 아주 중요한 분리수거 대안 기술이 추가됐다는 면에서 크게 환영할 일이다.

파이로프로세싱은 폐연료봉을 구성 물질별로 분리하는 기술로, 물질 분리가 기술적으로 완벽해야 하고, 분리 과정에서 무기로 전용할 수 있는 물질들은 분리하지 못해야 하는 두 가지가 과제였다. 즉, 폐연료봉의 구성 성분 중 5%의 진짜 쓰레기는 깔끔하게 분리하면서 재활용 대상인 95% 안에 있는 플루토늄은 분리하지 못할 수밖에 없도록 하는 게 기술의 핵심이다. 이를 한국원자력연구원과 미국 아이다호국립연구소 및 아르곤국립연구소가 협력해 해결하고 완성도를 확인했다는 것이다.

5%의 쓰레기를 분리처분하면 양이 대폭 줄어 처분장 면적을 줄일 수 있다. 또, 95%의 우라늄과 플루토늄 등의 혼합물은 그대로 연료로 재활용할 수 있어 우라늄 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 이전엔 핵연료의 5% 정도만 활용하고 전체가 폐연료봉으로 배출됐는데, 이제 나머지 95%에 대한 재활용이 가능해졌다. 따라서 같은 양의 전기를 생산하면서 발생할 처분 대상 폐연료봉은 20분의 1 수준까지 줄어들 가능성이 있다.

분리 기술의 완성도도 중요하지만 경제성도 중요하다. 현재 직접처분이 충분히 기술적으로 가능하며 경제성도 문제없는 수준이다. 현 정책대로 계속 운전도 없고 신규 건설도 없이 탈원전 하더라도 생산될 원자력 전기의 총판매가가 600조 원 수준인 데 비해 사후처리비용(해체·방사성폐기물·폐연료봉)은 100조 원에 못 미치기 때문이다.

파이로프로세싱을 거치면 처분 물량이 줄어 처분장 부담이 줄지만, 연료의 재활용을 위해서는 고속로를 사용해야 하므로 기존 경수로 대비 비용이 소폭 늘어날 수 있다. 만약, 기존 방식 대비 비용이 소폭 늘어나는 데 그친다면 처분장 축소로 인한 사회적 비용의 경감 효과 등을 고려한다면 적절한 경제성을 가진다고 볼 수 있을 것이다. 원전을 반대하는 일각의 주장대로 폐연료봉 직접처분 비용이 매우 비싸다면 파이로프로세싱은 당연히 직접처분 대비 상대적 경제성을 가지는 것이며, 폐연료봉 직접처분 비용이 예상대로 크게 비싸지 않다면 현재 직접처분 옵션 그대로 좋은 것이니 직접처분하는 길로 가면 될 것이다. 이제 폐연료봉 관리에 있어서 기술적 옵션이 하나 더 생김으로 인해 우리는 미래의 불확실성에 대비할 수 있는 와일드카드가 하나 생긴 것이다. 핵비확산성에 있어서도 미국 국립연구소에서 직접 시행된 실험을 바탕으로 결론이 도출될 것이므로 그 우려에 대한 공동 연구진의 기술적 판단이 정부의 최종 결론과 크게 다르지 않으리라고 기대한다.

이처럼 원자력 기술도 다른 기술과 같이 진보하고 있다. 현재 3세대 원전은 과거의 1, 2세대 원자력발전소와는 다르다. 미래의 원전은 지금은 상상할 수 없는 수준으로 발전할 것이다. 현 정부의 탈원전 정치는 제자리걸음을 하고 있지만, 원자력 기술은 사고가 없어지는 방향으로, 폐연료봉 관리가 더 쉬워지는 방향으로 계속 진보하고 있다.