“안전하게 고준위 방사성폐기물을 처분하는 것은 글로벌 이슈죠. 원자력 에너지가 그린 에너지로 자리매김하기 위해서는 사용후핵연료 처분 방안이 중요합니다.”
과학기술정보통신부가 주최하고 한국연구재단과 서울경제신문이 공동 주관하는 ‘이달의 과학기술인상’ 4월 수상자인 한국원자력연구원 저장처분기술관리부의 이창수(43·사진) 박사는 6일 서울경제와의 인터뷰에서 “후세에도 고준위 방사성폐기물을 안전하게 처리할 수 있는 세상을 만들 수 있도록 노력하겠다”며 이같이 밝혔다.
현재 과학기술정보통신부·산업통상자원부·원자력안전위원회가 공동으로 지난해부터 9년간 약 4,300억 원 규모의 ‘사용후핵연료관리 핵심기술개발사업’을 진행하고 있다.
하지만 지하 수백 m에 고준위 방사성폐기물 처분장을 건설하기 위해 암반을 굴착하면 주변 응력 조건이 변해 초기 상태와 다른 물성을 갖는 굴착 손상 영역이 형성되고 암반 굴착과 처분장 운영 전 환기 과정에서도 지하수 조건이 바뀐다. 처분장 운영 과정에서는 폐기물에서 나오는 붕괴열에 의해 처분 시스템 전반에 걸쳐 온도가 변해 열응력이 생긴다. 처분장 주변 암반에서 유입되는 지하수로 인해 벤토나이트 완충재에서 수리적 거동이 변해 처분 시스템의 압력 조건도 바뀐다. 이 박사는 “처분장이 운영될 때 열적·수리적·역학적인 거동이 상호 영향을 주고받으며 복잡한 열-수리-역학적(THM) 복합 거동이 발생하게 된다”며 “고준위 방사성폐기물 처분장을 건설, 운영하기 위해서는 10만 년 동안 처분 시스템의 안전성과 안정성이 확보돼야 한다”고 설명했다. 따라서 처분장의 THM 복합 거동을 분석하고 예측할 수 있는 전산 시스템이 필요한데 바로 이것을 그의 연구팀이 개발했다.
그는 “많은 부분을 해외 전문가에게 의존할 수밖에 없어 자체 개발에 어려움이 많았다”며 “저희 연구팀이 개발한 THM 복합 거동 열·탄소성 해석 모듈과 해석 시뮬레이터는 스웨덴·스위스·일본·영국 등에서 이뤄진 실험실과 현장 시험을 활용해 국제적으로 검증했다”고 뿌듯해 했다. 이 연구 성과는 한국형 기준 처분 시스템의 THM 복합 거동을 예측했다는 면에서 의미가 크다.
연구팀은 기존 처분장 면적을 약 3분의 1로 줄인 다층 처분장 설계안도 내놓아 눈길을 끈다. 그는 “고준위 방사성폐기물 처분장 건설 인허가를 받은 스웨덴과 실제 처분장을 건설 중인 핀란드에 비해 우리나라는 부지 선정에 많은 어려움이 따른다”며 “기존 처분장 성능은 유지하면서도 면적을 크게 줄인 처분장이 필요하다”고 말했다.
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