고출력 마이크로웨이브 장치에 원료화 된 모의 폐기물을 투입해 탄화붕소로 합성한다 (원자력연 제공) © 뉴스1

국내 연구진이 원전운영 방사성폐기물을 처분하지 않고 물질의 특성을 활용해 재사용하는 기술을 개발했다.

원자력발전소에 보관중인 수만 드럼 분량의 방사성폐기물 처리·처분에 새로운 해결책이 될 것으로 기대된다. 한국원자력연구원(원자력연)은 저준위 방사성폐기물을 물리화학적으로 안정적인 탄화붕소(B₄C)로 전환해 중성자흡수체로 새롭게 활용하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

방사성폐기물의 양을 획기적으로 줄여 처분비용을 낮추는 동시에 고가의 중성자흡수체 구입비까지 절감하는 일석이조의 효과를 누릴 수 있는 기술이다.

고방사성폐기물처리연구실 박환서 박사 연구팀에서 개발한 이 기술은 원자력발전소 내 보관 중인 폐활성탄(약 5000드럼, 200L/드럼)과 붕산을 함유한 건조분말(약 2만드럼, 200L/드럼)을 이용한다.

폐활성탄의 구성성분인 탄소(C)와 붕산건조분말 중 붕소(B)를 탄화붕소로 합성해 사용후핵연료 건식저장 시 핵분열을 방지하는 중성자흡수체로 활용한다.

연구팀이 개발한 기술은 운영·해체과정에서 상당량 발생하는 금속류 폐기물 중 극저준위 금속폐기물을 이용해 중성자흡수체를 담는 지지체까지 제조함으로써 폐기물 양을 더욱 줄일 수 있다.지금까지 전세계적으로 극저준위 이하 방사성폐기물 재활용은 단순히 물리적 형태의 전환을 통해 방사성폐기물 처분동굴의 채움재, 관리시설 내 차폐재, 보조 인공구조물 등으로 활용하는 게 전부였다.

하지만, 이번에 개발한 기술은 서로 다른 세가지 방사성폐기물을 합성하고 재구성하여 활용하도록 가치를 부여하는, 기존에는 없던 새로운 방식이다.

.연구진이 탄화붕소 중성자흡수체 시제품을 들고 있다 (왼쪽부터)박환서 고방사성폐기물처리연구실장, 이기락 선임연구원(원자력연 제공) © 뉴스1

탄화붕소로 전환만 해 처분할 경우에도, 현재 폐활성탄과 붕산폐액 건조분말보다 물리화학적 안정성이 뛰어나 특수용기(HIC, High Integrity Can)를 활용하지 않고 경주처분장의 처분인수기준을 만족할 수 있다.

특히, 처분부피를 현재보다 최대 70%정도까지 경감할 수 있어, 3000억원 이상(현재 처분비용 약 1519만원/200L 드럼 기준)의 경제적 효과를 얻을 수 있다.

연구팀은 현재 부피감용을 위한 탄화붕소 전환 처분 기술과, 탄화붕소를 중성자흡수체로 활용하는 기술 실용화 연구를 진행하고 있다.

이후 원전의 해체폐기물 처리와 사용후핵연료 저장에 이 기술을 상용화할 수 있도록 연구에 박차를 가할 계획이다.

고방사성폐기물처리연구실 박환서 실장은 “일반 산업폐기물을 재활용하듯, 방사성폐기물도 또 하나의 유용한 자원으로 발상을 전환하면 국내 방사성폐기물 관리에 커다란 혁신을 가져올 수 있다”며 “향후 지속적인 연구개발을 통해 실용화에 더욱 노력할 것”이라고 밝혔다.


km5030@news1.kr