고준위 방사성폐기물 관리정책과 기술개발 동향 – 한국의 과제와 전략

고준위 방사성폐기물 관리정책과 기술개발 동향 – 한국의 과제와 전략

원자력 발전은 탄소중립 실현과 에너지 안보 측면에서 중요한 역할을 하지만, 이에 따르는 최대 난제 중 하나는 바로 **고준위 방사성폐기물(HLW: High-Level Waste)**의 안전하고 지속 가능한 처리 문제다. 사용후핵연료(Spent Nuclear Fuel)는 고방사능, 고열을 장기간 방출하며, 수만 년 이상 안정적으로 격리되어야 하기 때문에 과학적·기술적 역량은 물론 국민적 신뢰와 사회적 합의도 필요하다. 본 콘텐츠에서는 한국의 방사성폐기물 정책 흐름, 기술개발 현황, 국제 사례와 비교, 관련 기업 및 투자 관점에서 심층적으로 분석한다.

---

1. 고준위 폐기물의 개요와 특징

▶ 정의 및 발생원

• 고준위폐기물은 주로 원자로에서 연소된 사용후핵연료(SNF)로, 재처리 전 상태이거나, 재처리 후 나오는 고준위폐액이 해당된다.

▶ 주요 특징

• 고방사능: 감마선과 중성자를 강하게 방출 → 두꺼운 차폐 필요
• 고열발생: 연소 후에도 수십 kW의 열 방출 지속 → 열 관리 필요
• 장기 방사성 유지: 일부 핵종의 반감기 수만 년 → 수십만 년 안전 보관 필요
• 부피는 작지만 영향은 큼: 전체 폐기물 중 5% 미만이나 방사능 총량의 95% 차지

▶ 주요 처리 방식 개요

• 중간 저장: 수조 저장(수년) → 건식 저장(수십 년)
• 영구 처분: 심지층 처분(500m 이상 지하) + 천연 차폐층 + 인공 장벽 구성
• 재처리/파이로프로세싱: 사용후핵연료를 분리하여 자원화 → 고준위량 축소 가능성

---

2. 한국의 정책 현황과 제도적 흐름

한국은 1980년대부터 중·저준위 폐기물에 대해서는 상당한 진전을 이뤘으나, 사용후핵연료 등 고준위폐기물에 대한 관리정책은 여전히 미완의 과제로 남아 있다.

▶ 주요 정책 흐름

• 1996년~2004년: 부지 공모 방식으로 방폐장 유치 시도 → 반발로 실패
• 2005년: 경주 중·저준위 방폐장 유치 성공 → 고준위는 제외
• 2013년: 사용후핵연료 공론화위원회 구성 → 보고서 발표, 후속 무산
• 2021년: 고준위폐기물 관리 기본계획 확정 → 중간저장시설 2035년, 영구처분장 2060년 가동 목표

▶ 현 제도 및 로드맵 요약

• 2035년까지 중간저장시설 구축
• 2050년까지 영구처분장 부지 선정
• 2060년 영구처분장 운영 개시
• 법제화: 「고준위 방사성폐기물 관리 특별법」 제정 추진

---

3. 기술개발 현황 – 저장, 처분, 재처리

▶ 저장 기술

• 습식 저장: 대부분 원전 내 수조 방식 → 포화 임박 (고리, 월성 등)
• 건식 저장: 원전 부지 내 콘크리트 캐스크 형태 → 안전성 확보됨에도 인허가 지연
• 이동식 저장: 차후 부지 간 이송 대비한 안전 운반 기술 개발 중

▶ 처분 기술

• 심지층 처분 기술
  • 처분 심도 500m 이상, 화강암층이 주요 후보
  • 방사성물질 차폐용 복합 장벽 구성: 구리용기 + 벤토나이트 + 암반
• 열해석/지질모델링: KIGAM 중심 심지층 특성화 연구 수행
• 시추 및 모의 처분시험: 영월 등지에서 탐사 시추 및 파일럿 실험 진행 중

▶ 재처리/파이로프로세싱

• KAERI 중심으로 파이로프로세싱 기술 개발 추진 중
• 사용후핵연료 → 금속연료/트랜스뮤테이션 가능성 탐색
• 미국과의 협력 하에 비확산성 전환 조건 하 연구 진행

---

4. 해외 주요국의 전략 비교

▶ 핀란드: 온칼로 처분장 – 세계 최초 상용 심지층 처분장(2025년 운영 예정)

• 수십 년에 걸친 주민 수용성 확보 노력과 지역경제 보상
• 구리용기 + 벤토나이트 + 화강암 조합

▶ 프랑스: 클레이(점토층) 기반 심지층 처분장 개발 중

• ANDRA 주도, 고속로 연계 폐기물 감량화 연구 병행

▶ 스웨덴: Forsmark 지역 처분장 계획

• 원전 인근 지역에 부지 확보, 주민 투표 통과

▶ 일본: NUMO 통해 부지 공모제 방식 추진 중이나, 지역 반대 지속

▶ 미국: Yucca Mountain 계획 중단 후 임시 저장 강화 및 재처리 재검토

---

5. 한국 내 부지 확보와 사회적 합의 과제

▶ 주민 수용성 문제

• '핵폐기장'에 대한 공포 및 부정적 인식 지속
• 지역 이익공유 방안 미흡
• 과거 부지 공모 실패 사례 반복

▶ 투명성 및 정보 공개

• 과학적 절차와 정치적 결정의 균형 필요
• 독립적 조사 및 공론화 구조 강화 필요

▶ 지역경제 연계 전략

• 지역 인프라 확충, 일자리 제공, 에너지 수급 연계 등 인센티브 설계 필요

---

6. 관련 기업 및 기술역량 정리

기업/기관역할특이사항

KAERI	파이로프로세싱, 심지층 처분 연구	기술 주관 기관, 시뮬레이션 및 소재 개발 수행
한수원	저장 및 건식 캐스크 운영	월성 원전 내 건식저장 운영 중
현대건설	지하 구조물 시공, 시추 설계	시공 경험 보유, 심지층 처분장 설계 참여 가능
포스코퓨처엠	벤토나이트 정제, 차폐소재 개발	천연 차폐재 고도화 기술 확보 중
한국지질자원연구원(KIGAM)	지질 분석 및 열전달 해석	처분 부지 지질조사 전문 기관

---

7. 투자 관점에서의 폐기물 산업 분석

▶ 기회 요인

• 정부 주도 장기 프로젝트(수십 년 단위 예산 확보)
• 고부가가치 특수 소재(구리용기, 벤토나이트 등) 수요 증가
• SMR 등 차세대 원전 확대에 따른 폐기물 처리 수요 병행 확대

▶ 리스크 요인

• 사회적 합의 지연에 따른 일정 차질 가능성
• 민간기업의 진입 제약: 정부 독점 구조의 한계
• 기술 상용화 불확실성(재처리 기술 등)

---

8. 결론 – 기술과 신뢰의 이중 과제

고준위 방사성폐기물 관리는 단순히 기술만의 문제가 아니다. 과학기술적 안전성과 더불어 사회적 수용성과 윤리적 정당성이 함께 갖춰져야 한다. 기술 측면에서 한국은 세계 상위권의 저장 및 처분 연구역량을 보유하고 있으며, 다수의 실증 프로젝트도 병행되고 있다.

그러나 아직도 부지 확보, 주민 수용, 제도적 뒷받침 등 여러 난제가 해결되지 않은 상황이다. 향후 K-원전 수출 확대와 SMR 도입이 본격화되면 폐기물 발생량 또한 증가하기 때문에, 이에 선제적으로 대응할 정책과 기술, 사회적 기반을 구축해야 한다.

지금이야말로 고준위 방사성폐기물 문제를 장기 에너지 전략 차원에서 바라보고, 과학기술, 제도, 국민 신뢰가 융합된 지속가능한 해법을 마련해야 할 시점이다. 이 분야는 향후 수십 년에 걸쳐 천문학적 예산이 투입될 고부가가치 공공투자 산업으로, 전략적 시야에서 접근해야 한다.