Waste that contains or is contaminated with radionuclides arises from a number of activities involving the use of radioactive material. Such activities include the operation and decommissioning of nuclear facilities; the use of radionuclides in medicine, industry, agriculture, research and education. Radioactive waste must be safely disposed in a radioactive waste repository for the protection of public health and the environment. In order to safely dispose of radioactive waste in a repository, it is important to derive an optimal predisposal management scenario because radioactive waste must be processed (i.e. processing (pretreatment, treatment and conditioning), storage and transport) for satisfying waste acceptance criteria (WAC). Optimal scenario of predisposal management of radioactive waste is derived for considering the balancing of exposures of workers and/or those of members of the public, the short term and long term risk implications of different waste management strategies, the technological options available and the costs. However, existing studies for deriving the optimal scenario of predisposal management of radioactive waste have evaluated only the radiation dose of workers and public within given scenarios using fixed value, or have derived optimal single process (i.e. decontamination) of predisposal management using Multi-Attribute Decision Making (MADM) methodology. In this study, optimal predisposal management scenario is derived by evaluating exposures of workers using system dynamics (SD) technique. Radiation dose assessment SD model was modeled using VENSIM® code developed by VENTANA systems Inc.. SD Model has the advantage of being able to respond flexibly when decision makers want to change input data and it has the advantage of being able to track dynamically changing phenomena and visually confirm interdependence. After that, based on the SD model derived from this study, evaluations of exposures of public, cost, and technicality will be added to be utilized when establishing an optimal scenario of predisposal management of radioactive waste considering multi attribute.

최근 국제원자력기구와 방사성폐기물 분야 주요 선도국들은 리스크 차등접근법에 따라 방사성폐기물의 분류기준을 세분화하고 있는 추세이며, 이러한 맥락에서 극저준위폐기물을 새로운 방사성폐기물 범주로서 신설하거나 이에 대한 별도의 최적 관리방안을 모색하고 있다. 국제적으로 운영 사례가 점차 증가되고 있는 주요 국가의 극저준위폐기물 전용 공학적 표층매립형 처분시설들은 방사성핵종의 격리 및 지연성능 측면에서 1960년대 주로 건설된 천층 트렌치형 중·저준위폐기물 처분시설 보다 개선된 것으로 분석되었다. 또한 주요 선도국들의 극저준위폐기물 관리방안은 규제해제 제도, 중·저준위폐기물 처분시설 및 비원자력 폐기물매립장의 활용 가능성, 사회수용성 등에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다. 이와 관련하여, 국내에서도 향후 대형 원자력시설의 해체에 대비하여 극저준위폐기물의 최적 관리방안에 관한 종합적인 검토와 논의를 통해 리스크 차등접근법에 따른 최적화된 관리방안을 사전에 수립하고, 이를 국가 방사성폐기물 관리정책 및 관리계획의 틀 내에서 체계적으로 시행할 필요가 있다.

방사성핵종의 분포유형에 관한 정보에 기초하여 극저준위폐기물의 자체처분 적합성을 통계학적으로 해석할 수 있는 방법론을 개발하였다. 방사성핵종의 분포에 관한 정보를 알 수 없는 경우에 대해서는 널리 알려진 마코프 부등식과 체비셰프 부등식을 적용하여 방사능농도의 산술평균과 허용되는 최대 표준편차의 상관관계식을 제시하였고, 방사성핵종의 농도가 정규분포 또는 로그정규분포를 갖는 경우에 대해서는 확률밀도함수, 누적확률밀도함수 등의 통계학적 관계식을 이용하여 방사능농도의 산술평균과 허용되는 최대 표준편차의 상관관계식을 새롭게 유도하였다. 또한, 자체처분기준 100 Bq/g 및 신뢰수준 95%인 조건에 대한 사례 적용연구를 통하여 방사능농도의 산술평균과 허용되는 표준편차의 범위를 방사성핵종의 분 포유형에 따라 정량적으로 비교·제시하고, 자체처분 대상 폐기물의 방사성핵종 분포유형에 관한 정보가 확보될 경우 동일한 신뢰수준에서 자체처분이 허용될 수 있는 범위가 확장될 수 있음을 통계학적으로 입증하였다.

특정 구획으로 유입된 오염물질이 해당 구획 내부에 순간적으로 균일하게 분포한다는 구획모델에 대한 기본가정의 한계로 인해, 전통적인 단일구획모델로는 불포화대에서 오염물질의 이동현상을 적절하게 예측할 수 없다. 한편 물리적으로 동일한 불포화대를 여러 개의 구획으로 구분한 다중구획모델링 기법은 실제 불포화대에서의 오염물질 이동 지연효과를 적절하게 설명할 수 있으나, 지금까지 일반적인 해석해가 보고된 바 없으며 고려하는 구획의 개수가 증가할수록 모델링에 많은 시간이 소요되는 등의 한계가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이류가 지배적인 조건 하에서 불포화대의 오염물질 이동현상에 대한 다중구획모델을 수립하고 이를 해석적인 방법으로 계산할 수 있는 일반해를 유도한 후, 다중구획모델을 단일구획모델로 근사할 수 있는 수학적 제약조건을 도출하였다. 단순화된 근사방법론의 유효성은 가상적인 조건 하에서 간단한 수치해석적 방법을 통해 검증하였다. 물리적으로 동일한 특성을 갖는 불포화대를 단일 구획으로 가정할 경우, 불포화대로부터 포화대로 유입되는 오염물질의 전이율은 상수가 아닌 시간 종속적인 명목전이율로 표현할 수 있음을 증명하였다. 또한 명목전이율은 불포화대 구획간 전이율에 민감하며 오염층으로부터의 전이율에 대한 민감도는 미미한 것으로 나타났다. 이 연구에서 개발된 단순화된 근사방법론은 많은 시간이 요구되는 다중구획 모델링을 통하지 않고 불포화대 오염물질 이동현상을 신속하고 합리적으로 예측하기 위한 목적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

원자력시설 해체부지를 재이용하는 과정에서 유발될 수 있는 방사선학적 리스크를 사전에 선별하기 위한 목적으로 단순화된 방사선량 평가모델을 개발하고, 이를 Microsoft 스프레드시트와 내장된 Visual Basic 및 마크로 기능을 활용하여 기능별로 모듈화된 평가도구를 구현하였다. 이와 함께 부지 특성자료가 불충분할 경우 신속한 사전평가를 위해 적용할 수 있는 일련의 입력변수 값 목록을 제안하였다. 동일한 조건에서 이 연구에서 개발된 평가도구를 이용해 유도한 사전 선별준위가 RESRAD Ver.6.2를 이용해 계산된 유도농도지침한계 및 독일 방사선방호령에 규정된 핵종별 부지 재이용 기준농도를 합리적으로 근사할 수 있음을 확인하였다.