안녕하세요. 중학교 2학년 때 가입해서 모든 글을 눈팅하긴 했는데 글쓰기 버튼은 처음 눌러 보는 사람입니다.

https://pgr21.com/?b=26&n=47156 의 댓글을 보고 갑자기 글이 쓰고 싶어졌습니다.

저는 원자력으로 밥 먹고 살기 위해 슬슬 간을 보기 시작하는 대학원 신입생입니다. 신상이 드러날 것을 감수하고 좀 자세히 말하자면 재처리와 핵무기 정책을 연구하고 있습니다.
파이로프로세싱을 하는 것과 하지 않을 때, 재처리해서 만든 연료를 쓰는 4세대 원자로가 성공하느냐 실패하느냐의 여러 시나리오에 따라서 경제성이 어떻게 달라지는가도 본 적이 있고, 핵을 개발하는 데 어떤 조건이 필요하고 어떤 성향의 국가 지도자가 어떤 상황에서 핵무기 개발을 결심하게 되는지를 연구하고 있습니다. 그리고 원자력계와 일반인들 간의 소통을 어떻게 하면 잘할 수 있을까를 항상 생각하고 있습니다. 그래서 원자력에 대한 어떠한 질문도 환영합니다.


요즘 사용후 핵연료(공론화, 재처리, 파이로프로세싱), 우라늄, 플루토늄, 중간저장, 영구처분, 한미원자력협정 등등.. 에 관한 이야기가 많습니다. 이쪽 분야에서는 (특히 후쿠시마 직후부터) 전문가 집단과 대중 사이에 소통이 부족하다는 얘기가 아주 예전부터 많이 들리고 있고, 저 자신도 원자력계가 대중과 어떻게 소통해 나가야 하는지에 대해 관심이 많았지만 피지알의 글쓰기 버튼이 너무 무거워서 한 3년은 망설이고 있었습니다. 방사능비가 이슈가 될 때 글을 한번 써 볼까 생각은 했었는데, 사이트의 분위기가 꽤 이성적이라 키보드배틀을 시작할 만큼 의지가 불타오르지 못했습니다. 그러나 이제는 미천한 제 글쓰기 실력이라도 최대한 늘려보고, 이런 주제로 많은 분과 대화를 나눠보는 것이 좋겠다는 생각이 들어 무거운 글쓰기 버튼을 눌렀습니다.


서론이 너무 길었네요.

먼저 원자력 발전의 역사 중 재처리의 역사에 대해서 조금 말해보고자 합니다. 전공자분들은 엄밀함이 떨어지는 것이 보이겠지만 여긴 학회가 아니니깐 약간의 오류가 있더라도 간단히 설명하도록 노력하겠습니다.


우라늄-235와 플루토늄-239는 핵폭탄을 만들 수 있는 원료입니다. 핵분열이 가능하기 때문입니다. 광산에서 캔 천연 우라늄에는 우라늄-235가 0.7%, 우라늄-238이 99.3%가 있는데 얘를 열심히 원심분리기에 넣고 돌리면 우라늄-235가 아무래도 더 가벼우니까 약간 분리가 되어서 농도가 높아집니다. 왜 이런 멍청한 짓을 하느냐면 235나 238이나 똑같은 동위원소라 화학적 방법으로 분리가 안 되기 때문입니다. 근데 이게 물과 기름 정도가 아니라 235g짜리랑 238g짜리 똑같은 물질을 분리를 시키는 거라서.. 이걸 아주 빠르게!!! 돌리면서, 몇천몇만 번!! 을 돌려서 분리시켜야 우라늄-235가 90%가 됩니다. 이러면 핵폭탄을 만들 수 있습니다. 대신 몇만 개짜리 원심분리기 공장 라인을 구성하는 데 돈이랑 전기가 꽤 듭니다. 그래서 핵은 비쌉니다. 이때 우라늄-235 농도를 90%까지 안 올리고 4.5%까지만 올려서 핵분열을 시켜서 그 열로 물을 끓이는 게 원자력 발전입니다.


과학자들이 원자력 발전을 처음에 구상했을 때는 당연히 사용후 핵연료를 재처리해서 플루토늄을 뽑아서 그걸 우라늄과 섞은 우라늄-플루토늄 믹스 연료를 만들어서 다시 쓰는 방법을 구상했습니다.
이 혼합 연료를 다시 태우면 플루토늄이 처음보다 더 많이 나오게 할 수 있게 계산이 나와서 과학자들이 와 연료를 쓰면 연료가 더 나와! 하고 좋아하고 있었죠. 1960년대까지는 이런 관점이 대세를 이루고 있었습니다. 게다가 핵무기의 재료인 플루토늄이 점점 늘어난다고? 와 우리나라 짱 쎄다!! 하는 인식도 있었습니다. 여기에는 두 가지 문제점이 있습니다. 첫 번째는 그때까지 방사선이 인체에 미치는 영향에 대한 정보가 많이 없었다는 점이고, 두 번째는 미국이 핵무기가 전 세계로 확산되는 걸 정말 싫어했다는 점입니다.


첫 번째 문제는 짧게 다루겠습니다. 아이러니하게도 인류는 히로시마와 나가사키에 떨어진 핵폭탄 때문에 방사선이 인체에 미치는 영향을 알게 되었습니다. 1945년에 핵이 떨어지자마자 과학자들이 히로시마와 나가사키의 피폭자에 대한 전수조사를 실시했지만(12만 명), 이런 분야에서 연구결과가 나오려면 꽤 오랜 시간이 걸립니다. 그래서 재처리 공장에서 나온 방사성 물질을 강에다가 마구 버렸습니다. 이에 대한 글도 나중에 쓸 기회가 있었으면 좋겠습니다. 궁금하신 분들은 엔하위키의 재처리 항목에서 여러 공장들에 대한 문서들을 따라가면서 읽으시거나 (재밌습니다!) BEIR VII라는 문서를 읽어 주세요. 박오복(순천대학교 영문학과), 김익중(동국대학교 의과대학) 교수님께서 한국어로 번역한 것이 있습니다. 이 문서는 방사선이 인체에 미치는 영향에 대하여 정리해 놓은 문서입니다. (BEIR 시리즈는 아직도 업데이트되고 있습니다)
링크 : http://chamkw.eduhope.net/bbs/download.php?board=chamkw_5_2&id=7589&idx=1

이 글에서는 두 번째 문제가 포인트입니다. 인도가 재처리 공장을 만들어서 시험용 원자로에서 나온 사용후 핵연료로 플루토늄을 뽑은 후 그걸 몰래 모아서 핵폭탄을 만들어 버린 것입니다(1974년). 그래서 미국이 경악해서 핵무기 확산을 방지하려고 합니다. 박정희 전 대통령이 프랑스에서 재처리 공장을 수입해서 그걸 그대로 따라하려다가 미국이 스톱을 겁니다. 그래서 그 이후 NPT(핵확산방지조약)에 가입을 하고 재처리를 아예 포기했습니다. 이 과정에서도 많은 일이 있었고, 핵무기를 가진 국가들 사이에서도 핵무기가 전세계로 확산되는 것이 좋냐 나쁘냐에 대한 논쟁이 계속되었고, 프랑스 같은 경우는 몰래몰래 재처리 기술 수출을 하기도 합니다. 이 분야는 제 전공 분야인데, 누군가 관심을 가져 주시면 글을 쓰도록 노력하겠습니다. 재밌게 써 드릴게요... 어쨌든 NPT 이후로 그 전까지 핵무기가 있던 미국, 러시아, 영국, 프랑스, 중국은 핵무기 보유 권한을 가지고, 나머지 국가의 핵무기 보유 및 전달, 핵물질 수출이 금지됩니다. 그리고 미국의 원자력 기술을 수입한 국가들의 재처리/우라늄 농축이 금지됩니다. (우라늄으로도 폭탄 만들면 안 되고, 플루토늄으로도 만들면 안 된다는 겁니다)


이로부터 40년이 지나고, 우리나라는 체르노빌이 터지고 원자력이 잠시 침체된 틈을 타서 원자력 기술을 열심히 개발해서 국산화에 성공합니다. 수출도 합니다. 프랑스가 지어주면 공기가 2~3년 기본으로 늘어나는데 우리나라는 정확하게 딱딱 지어주거든요. 문제는 사용후 핵연료를 처리할 때가 왔는데 아직 어떻게 해야할 지 결정을 못 했다는 겁니다. 원래는 90년대에 70~80년대처럼 그냥 통보하고 폐기물처리장을 지어버리려고 했는데, 이런 방식으론 이제 절대 못 짓죠. 20년 이상 밀려버립니다. 지금 경주에 있는 것은 중저준위 폐기장이고 이건 발전소 들어갈 때 입었던 옷이나 장갑, 신발 같은 걸 버리는 곳입니다. 여기에 대해서도 글을 쓸 기회가 있었으면 좋겠습니다. 아니면 다른 전문가 분께서 글을 써 주셨으면 좋겠습니다. 요즘 방사성 폐기물 처리방안 공모전도 하던데.. 시간은 없고.. 헥헥..


현재 우리나라는 사용후 핵연료를 원자력 발전소 안의 수조에서 보관하고 있습니다. 얘들이 2017년까지 다 찬다고 해서 좀 조밀하게 채우고, 공간 좀 더 확보하고, 옆 발전소의 새로 짓는 풀에 옮기고 해서 2024~2028년 정도까지 예상포화시간을 늘리긴 했는데 빨리 다른 데다가 어떻게 옮기긴 해야 하는 상황입니다. 사용후핵연료를 그대로 땅에 묻으면 방사선이 너무 강해서 10만 년이나 기다려야 방사선이 '충분히'(천연 우라늄 정도로) 줄어듭니다. 근데 이렇게 10만 년 보관할 곳을 2024년까지 완공할 수가 없으니까 일단 지금 선택하려고 하는 것이 중간저장이라는 옵션입니다. 일단 지어 놓고 50년에서 100년 정도 기다려 보면 좀 더 좋은 기술이 나오지 않을까.. 하는 옵션입니다.


어쨌든 궁극적으로 얘들을 처리하긴 해야 합니다. 첫 옵션은 재처리입니다. 우리나라가 플루토늄 뽑아내는 건 절대 못하니깐, 파이로프로세싱이란 기술로 재처리는 재처린데 우라늄/플루토늄/그 외 주기율표에서 우라늄보다 더 뒤쪽에 있는 원소들이 짬뽕된 형태의 고체가 나오니까 순수 플루토늄이 없어서 핵무기를 못 만든다! 하는 주장을 열심히 하고 있습니다. 물론 미국은 그것도 똑같이 재처린데 너희 핵무기 개발하려는 거 아니냐! 라고 하고 있는 상황입니다. 한국에서, 미국에서 열리는 심포지움, 세미나, 학회 등등에 갈 때마다 이걸로 한 3년동안 싸우고 있습니다. 이 문제는 두 가지 기사를 제시해 드리겠습니다.

  (1) http://ecocatholic.tistory.com/70 - 파이로 반대
  (2) http://www.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2013050787561 - 파이로 찬성

파이로프로세싱을 해서 그 과정에서 여러 방사능이 높은 원소들을 화학적으로 빼내서 따로 저장하고(Cs/Sr) 주기율표에서 우라늄보다 더 뒤쪽에 있는 골치아픈 원소들도 분리하면 (Am/Cm) 방사선도 적게 나오게 되고, 한 200~300년만 보관하면 자연 그대로 돌아온다는 사실을 알아냅니다. 또 그냥 묻을 때보다 부피도 1/100 정도로 줄어든다는 사실을 알아냅니다. 얼핏 보면 완벽해 보이죠. 하지만 지금은 기술이 완성되지 않아서 상업적으로 사용하기에는 시기상조이고, 이게 좀 비쌉니다. 그리고 2030년 정도에 가동 예정인 다음 세대 원자로랑 연계를 시켜서 재처리를 해서 만든 연료를 태워서 궁극적으로 플루토늄을 없앤다는 계획을 가지고 있는데, 다음 세대 원자로 (SFR, 소듐 고속로, 그러니까 뜨거운 액체 나트륨으로 원자로의 열을 시키는 것) 가 성공한다는 보장이 없습니다.
* 이 부분에 대해서는 엔하위키가 재밌습니다. 물론 저는 이것보단 덜 위험하다고 생각합니다.. 두 군데 다 견학갔다 왔습니다.
(1) 조요 : https://namu.wiki/w/%EC%A1%B0%EC%9A%94
(2) 몬쥬 : https://namu.wiki/w/%EB%AA%AC%EC%A5%AC

다른 의견으로는 핵분열생성물들을 다시 인공적으로 원자로에서 핵분열을 시켜서 파괴해버리면!! (Transmutation, 핵변환) 모든 문제가 해결되고 위아더월드가 된다는 의견이 있습니다. 얘는 파이로와 SFR보다 기술개발이 더 진행되지 않은 상태인데, 일본과 러시아 측에서는 꽤나 투자를 많이 하고 있는 분야입니다.

이 모든 방안의 문제점으로 제시되는 것은 "비싸다", "성공한다는 보장이 없다", "핵무기 만들려고 그러냐", "핵 마피아 놈들이 최소 30년 동안 놀고 먹을 것을 만들려는 음모이다", "그냥 묻을 기술이 없으니까 말장난하는 것이다" 등이 있습니다.


그럼 재처리를 하지 않고 사용후 핵연료를 그냥 그대로 땅에 영구적으로 묻는 방안을 살펴보겠습니다. 아주 안전하다고 알려진 곳에 가서 암반을 열심히 조사하고, 지하로 300~500m을 판 다음 열심히 묻고 납과 콘크리트로 빈칸을 열심히 채웁니다. 지하수가 못 들어오게 시공을 합니다. 이 상태에서 10만년을 보관해야 합니다. 그런데 사람이 어떻게 10만 년 동안의 안전을 확보합니까? 그래서 이 주제는 원자력 찬/반 진영 모두의 논쟁거리가 됩니다. 반대 측에서는 핵마피아 놈들이 책임질 수 없는 기술을 쓰고 있으니까 / 후대에 책임을 전가할 수 없으니까 원자력 발전 그만하고 빨리 묻어버리자고 하고, 찬성 측에서는 그래서 중간저장시설을 지어서 시간을 번 다음 파이로를 해야 한다고 합니다. 물론 원자력계 내부에서도 핵무기 개발 위험 때문에 그냥 묻어버리자고 주장하시는 분들도 많습니다.
그냥 묻어버리는 방법의 문제점이 하나 더 있는데, 이게 먼 미래에 플루토늄 광산이 되어 버릴 수 있다는 것입니다. 결국 미래 인류가 땅 파면 플루토늄이 나오게 되는 거니까요.


그래서 이런 복잡한 문제를 밀어붙이면 부안 사태가 또 벌어지니깐 정부에선 공론화를 하자고 합니다. www.pecos.go.kr에서 확인하실 수 있습니다. 이에 대해서도 여러 가지 말들이 많지만 제가 글을 더 이상 쓸 힘이 남아있지가 않아 이 주제도 다음에 쓰거나 댓글에서 한가득.. 얘기해 보고 싶습니다. 정보전달 글이 갑자기 설문조사 글이 된 것 같은데, 그냥 많은 분들이 여기에 대해서 관심을 가지고 의견을 내 주셨으면 좋겠습니다. 사실 저도 잘 모르겠어요.