한국원자력연구원이 개발한 방사성 콘크리트폐기물 감용 처리설비. [한국원자력연구원 제공]

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국내 연구기관과 기업이 원자력발전소 방사성 콘크리트폐기물을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 세계 최초로 상용화에 성공했다.

콘크리트 방사성폐기물을 절반 이하로 줄여 원전 한기 당 수백억원의 처분 비용 절감이 기대된다. 한국원자력연구원은 ㈜오르비텍과 함께 한국수력원자력의 ‘콘크리트 방폐물 시멘트·골재 분리처리’ 용역을 수주했다.

원자력발전소에서는 방사성 물질로 오염된 콘크리트폐기물이 많이 발생한다. 이때 방사성 핵종은 콘크리트 내부 골재가 아니라 작은 구멍이 많은 시멘트 부분에 주로 존재한다. 특히 발전소 해체 시 1호기당 최소 수천 드럼(200ℓ 기준)이 나올 것으로 예상되며, 별도의 처리 없이 모두 방사성폐기물로 처분하면 넓은 처분장 면적과 높은 비용이 요구된다.

폐기물 내 방사능 분포 특성을 활용하는 대표적인 감용 처리기술은 가열분쇄다. 지난 1990년대 처음으로 영국, 프랑스, 네덜란드 연합으로 실증연구가 수행된 바 있고, 시멘트와 골재 분리에 효과적임을 확인했다.

하지만 이 연구에서는 가열분쇄 처리 후 분리된 골재의 무제한적 재활용 가능 여부는 실증되지 못했고, 분리 효율 최적화, 이차폐기물 제어 등의 문제를 해결하지 못해 상용화에 실패했다.

한국원자력연구원 원자력시설청정기술개발부 이근영 박사 연구팀은 콘크리트폐기물을 적정 조건으로 가열해 굳은 시멘트를 부드럽게 바꾸고 분쇄해 골재와 시멘트를 효과적으로 분리하는 ‘가열분쇄 처리’ 원천기술을 개발했다.

오염된 시멘트만을 분리 처분하면 방사성폐기물을 절반 이하로 줄일 수 있으며, 오염되지 않은 골재는 일반폐기물로 처리할 수 있다. 이 기술을 원전 해체 시 발생하는 대량의 콘크리트폐기물에 적용하면 원전 1호기당 수백억의 처분 비용 절감을 기대할 수 있다.

이번에 용역을 함께 수주한 ㈜오르비텍은 방사선 관리 및 폐기물 처리 등 원자력 분야 전문 기업으로, 2017년부터 연구원과 공동으로 방사성 콘크리트폐기물 처리기술을 개발해 왔다.

㈜오르비텍은 2018년에 연구원의 원천기술을 이전하는 기술실시계약을 체결한 이래, 상용화가 가능한 규모의 장치 개발에 주력해왔다.

공동 연구팀은 특히 우크라이나 체르노빌 원전과 기술개발 협력을 추진, 2021년 직접 체르노빌 원전을 방문하여 실제 방사성폐기물을 대상으로 이 가열분쇄 기술을 실증함으로써 기술 성능을 입증한바 있다.

도은성 오르비텍 대표는 “이번 기술 상용화는 국내 원전 해체사업은 물론 글로벌 시장까지 확장을 기대할 수 있는 발판으로, 성공적인 완수를 통해 후속 사업의 확대를 추진할 계획”이라고 밝혔다.

이번 성과는 과학기술정보통신부 원자력연구개발사업을 통해 2021년 원천기술을 확보한 이후 10년 이상의 국가연구개발사업의 지원으로 완성됐다.

구본혁 기자