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사용 후 핵연료를 원자력발전용 연료로 재활용하는 기술이 개발되고 있다. 바로 소듐냉각고속로(SFRㆍSodium-cooled Fast Reactor System) 기술이다. 교육과학기술부와 한국원자력연구원은 오는 2028년까지 SFR를 개발해 누적된 사용 후 핵연료를 태우며 전기를 생산한다는 시안을 마련한 상태다. SFR는 기존의 원자로가 2~4% 농축된 우라늄을 연료로 사용하는 것과 달리 사용 후 핵연료를 재처리해 만든 플루토늄을 연료로 사용한다. 현재 국내에서 가동 중인 원자력발전소 20기 중 16기의 경수로는 우라늄-235와 우라늄-238을 핵연료로 사용한다. 두 물질 중 핵분열을 일으키는 우라늄-235는 플루토늄-239로 바뀌지만 전체 연료의 95.2%를 차지하는 우라늄-238은 핵분열을 일으키지 않고 사용 후 핵연료에 그대로 남아 있게 된다. 따라서 현재의 사용 후 핵연료는 표면만 그슬린 목재ㆍ석탄처럼 연료의 대부분이 태울 수 있는 형태로 남아 있다. SFR는 플루토늄-239를 태울 때 발생하는 고속 중성자를 이용해 사용 후 핵연료의 대부분을 차지하는 우라늄-238을 모두 태워버리는 원자로다. 따라서 원자력발전의 뜨거운 감자인 사용 후 핵연료의 양을 줄이고 최근 가격이 상승하고 있는 우라늄 연료 수급에 숨통을 터줄 수 있다. 기존 경수로가 물(경수)을 냉각재로 사용하는 것과 달리 SFR가 고열에 녹아 있는 상태의 소듐(Sodiumㆍ나트륨)을 냉각재로 사용하는 이유도 플루토늄-239의 고속 중성자를 전력 생산에 이용하기 때문이다. 고속 중성자는 물과 잘 반응한다. 따라서 경수를 냉각재로 사용하면 우라늄-238을 태워야 할 고속 중성자가 제 역할을 못한다. 반면 소듐은 고속 중성자와 반응하지 않는다. SFR를 이용하면 사용 후 핵연료의 양을 20분의1 수준으로, 사용 후 핵연료에 포함된 방사능 물질이 안전한 수준까지 낮아지는 기간을 기존의 30만년에서 300년 수준으로 줄일 수 있다. SFR와 파이로 프로세싱(pyro processing) 기술은 원자력발전의 전력생산 비중을 높이고 포화상태에 이른 사용 후 핵연료 저장시설, 급등하는 우라늄 가격 문제를 동시에 해결해야 하는 우리나라가 서둘러 개발해야 할 과제다. 하지만 SFR 기술을 개발하려면 2028년까지 2조7,000억원 규모의 예산을 투자해야 하고 파이로 프로세싱 연구를 하려면 2014년(예정) 한미 원자력협정을 개정해야 한다. 현행 협정에 따르면 연구 목적으로 사용 후 핵연료에 손을 대도 협정 위반이 된다. 현재 우리나라는 비(非)핵확산협정에 따라 원자폭탄을 제조할 수 있는 핵물질인 플루토늄이 포함된 사용 후 핵연료를 실험이나 상용으로 사용하는 것이 불가능하다. 사용 후 핵연료의 금속 피복을 벗겨내 내용물을 사용하는 것은 핵연료 재처리에 해당하기 때문이다. 북한을 비롯해 중동 국가들이 핵무기 제조 의혹을 받게 된 이유가 바로 핵연료 재처리를 했거나 하려고 했기 때문이다. 파이로 프로세싱 기술은 사용 후 핵연료에서 화학적 방법으로 플루토늄만을 추출하는 습식 재처리 방식과 다른 건식 재처리 기술. 플루토늄과 함께 핵종으로 불리는 방사능 물질을 함께 추출해 사용한다. 파이로 프로세싱을 거친 플루토늄 연료(TRU)는 플루토늄만을 추출해 핵무기용으로 전용하는 것이 어렵고 핵물질 감시체계에 쉽게 감지된다. 따라서 비핵확산 문제의 영향을 받지 않고 사용 후 핵연료를 재처리하는 방법으로 주목을 받고 있다. 이와 관련, 김영식 교과부 원자력국장은 “(원자력발전소에서 생산한 전기 판매대금 중 원자력발전 기술 연구개발에 사용하는) 원자력발전기금 재원을 1㎾당 1.2원에서 2.5원으로 인상하는 내용을 담은 원자력법 개정안을 다음달 입법예고, 연구개발 예산을 확대할 계획이다. 또 내년부터 한미 원자력협정 개정을 위한 준비작업에 들어갈 방침”이라고 말했다.
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