연구로 1,2호기 해체과정에서 발생되는 많은 양의 철재폐기물 중 자체처분대상 철재폐기물을 대상으로 재활용하는 경우에 대해서 피폭방사선량을 평가하고, 규제해제농도기준(안)을 도출하였다. 평가도구는 RESRAD-RECYCLE ver 3.06을 이용하여 ICRP60에서 제시하고 있는 유효선량 개념에 근거한 내부피폭 선량환산인자를 수정하였고, IAEA Safety Series 111-P-1.1 및 NUREG-1640을 적용하여 예상되는 최대개인선량 및 집단선량을 평가하였다. 0.4 Bq/g의 철재폐기물에 대한 RESRAD-RECYCLE 전산코드의 평가결과 개인최대선량 및 집단선량은 23.9 Sv/y, 0.11 manSv/y이다. 최종적인 핵종별 규제해제농도기준은 일반평가방법과 세부평가결과를 종합하여 가장 보수적인 평가결과를 추출하여 결정하였다. 그 결과 , C 핵종에 대한 규제해제농도준위는 1.14 Bq/g미만이 되어야 국내 원자력법에서 정하고 있는 처분제한치(최대개인선량 : 10 Sv/y, 집단선량 : 1 manSv/y)를 만족할 수 있다.

원자력시설의 해체 시 발생하게 되는 해체 방사성폐기물을 나누면 크게 금속, 콘크리트, 토양 및 기타 폐기물 등으로 나뉘는데, 이중에서 콘크리트폐기물은 80%이상을 차지하고 있으며, EC(European Commission)의 보고서에 의하면 2060년까지 원자력시설의 해체에 따라 유럽에서만 약 500만 톤의 콘크리트폐기물이 발생할 것으로 예상하고 있다. 상용 원전의 경우 해체 콘크리트폐기물이 약 50∼55만 톤 정도 발생하고 있으며 이들 방사성폐기물은 약 5% 이내로 1기의 상용 원자로를 해체 할 경우 방사성 콘크리트폐기물은 약 25,000 톤이 발생한다. 이는 원전 수명기간에 발생하는 방사성폐기물의 총량을 훨씬 상회하는 물량이다. 이에 원자력 선진국에서는 해체 콘크리트폐기물의 감용 및 재활용에 대한 기술개발이 이미 진행되고 있으며, 국내의 경우에도 2030년 이내 12기의 원전 해체가 예상됨에 따라 해체 콘크리트폐기물을 처리/처분하기 위한 기반기술 확보가 수행되어야 한다. 이러한 기술개발은 방사성 콘크리트폐기물의 부피감용과 환경안전성 및 재활용을 통한 국내 부존자원의 활용 극대화 관점에서 반드시 필요하다. 본 연구에서는 해체 콘크리트폐기물의 재활용에 필요한 핵심기술로서 오염 해체 콘크리트폐기물의 감용 및 재활용하기 위한 기술현황을 논의하였다. 해체 콘크리트폐기물 처리기술에서 가장 중요한 요소기술은 대부분의 방사성 물질이 농축되어 있는 미세분말을 처리하여 재생시멘트, 재생골재 등으로 재활용하는 것이다. 유럽의 경우 해체 콘크리트폐기물의 65%를 방사성폐기물 저장고의 폐기물 드럼이나 컨테이너의 Encapsulation material, 방사성 보호 차폐물을 위한 콘크리트, 제한된 장소에서 새로운 시설의 건설에 이용하고 있다. 일본은 환경적 부담과 방사성폐기물의 감용을 위해서 원자력시설에서 발생하는 콘크리트폐기물의 재활용 기술 연구를 통해 생산된 고품질 재생골재의 특성 및 환경적 영향을 평가하고자 Wall model과 Building model을 세워 일반 콘크리트와 비교 평가 중에 있다. 또한 일부 혼합재는 잡고체 폐기물의 처분을 위한 모르타르로 재활용하고 있는데 이는 일반 혼합재보다 고비용이지만 life cycle cost를 고려할 경우 재활용 시멘트 보다 경제적인 것으로 평가되고 있다.

원자력시설의 해체 시 발생되는 금속폐기물의 양은 전 세계적으로 향후 50년 동안 스테인레스강 약 95 만톤, 탄소강 870 만 톤, 구리 220 만 톤으로 총 1,200 만 톤 정도 발생할 것으로 예측되고 있다. 해체 시 발생하는 금속 조각은 대부분 방사능에 아주 미미하게 오염되어 있기 때문에 이중에서 대부분은 무구속 방출이나 약간의 제염 처리 후 일정한 공정을 거쳐 핵 시설내의 폐기물 저장 용기나 처분 상자, 폐기물 드럼, ISO 컨테이너 등으로 재활용되고 있거나, 앞으로 재활용할 수 있다고 보고되고 있다. 국내 원자력시설 해체 시 다량으로 발생될 것으로 예상되는 금속 조각을 수용하기에는 폐기물 처리장이 매우 부족할 뿐만 아니라, 지속적으로 처분 단가의 증가가 예상되므로 이러한 문제를 해결하기 위해서 방사성 금속폐기물의 효과적인 감용 및 재활용 기술이 요구되고 있다. 금속 폐기물의 감용 및 재활용 기술 중 현재까지 가장 적절한 기술로서 용융 기술이 있다. 유럽을 주축으로 미국과 일본에서 활발히 연구되어져 온 용융 기술은 다른 처분 방법에 비해 부피 감용비가 가장 높아 최종처분시설 공간을 절약할 수 있으며 탄소강, 스테인레스강 및 인코넬 등 많은 양의 금속을 회수하는 것이 가능하다. 또한, 이 기술은 휘발성 핵종(Cs 등)이나 금속과 반응성이 적은 핵종(U, Pu 등)을 슬래그 속에 포집하여 제염하거나, 방사성 핵종들이 주괴에 균일하게 분포하고 금속의 결정 격자속에 고정화시킬 수 있기 때문에 보다 안정화시킬 수 있다는 장점들을 가지고 있다.

원자력발전소가 폐로 단계에 도달하게 될 경우, 다량의 방사성물질 및 폐기물이 발생한다. 특히, 해체 시 발생되는 콘크리트 폐기물은 경제적, 환경적 측면을 고려해서 재사용, 재활용, 처분 등이 관리방법 중 가장 적합한 방법을 선정해야 한다. 원자력시설의 해체 시 발생하게 되는 콘크리트 폐기물은 80%이상을 차지하고 있으며, EC(European Commission)의 보고서에 의하면 2060년까지 원자력 시설의 해체에 따라 유럽에서만 약 500만 톤의 콘크리트 폐기물이 발생할 것으로 예상하고 있다. 이러한 막대한 양의 콘크리트 폐기물에 대해 프랑스, 일본, 벨기에 등에서는 이미 콘크리트 폐기물의 제염 및 저감에 대한 연구가 심도 있게 진행 중에 있으며 프랑스의 경우에는 실험적인 연구를 거쳐서 상용화 수준에 다다른 실정이다. 콘크리트 폐기물은 원자력시설에 제한적으로 재활용이 가능하며, 방사성 폐기물의 저장 및 기반시설의 건설, 방사성 폐기물 처리에 사용되는 콘크리트 고화체, shielding block, backfiller 등으로 사용되고 있다. 해체 콘크리트 폐기물은 용적오염과 표면 오염으로 이루어져 있으며 대부분 표면으로부터 약 1∼10mm 두께로 오염되어 있어 기계적 처리 방법을 통해 방사성 폐기물로서 처리되어야 한다. 방대한 양으로 발생되는 콘크리트 해체폐기물을 자체처분 하거나 재활용한다면 처분 대상 폐기물량의 감소로 인한 처분 비용의 절감 및 처분 안전성의 증대뿐만 아니라 자원의 재활용성을 증대시킨다는 점에서 매우 긍정적인 측면을 나타낸다. 원자력시설의 콘크리트 제염기술로는 물리적 방법을 사용한 제염기술이 주로 사용되며 이를 다시 세분화 하면 표면제염기술과 표면파쇄제염으로 구분된다. 방사성 콘크리트의 물리적 표면제염 공정 및 장치 선정시에는 오염확산 및 작업자의 방사능 피폭 최소화, 제염 폐기물의 최종 처리방법, 제염 작업 최적화를 위한 최단, 최소 작업과 장소, 대상, 목적 등을 고려하여 제염기술이 선정되어야 한다. 이는 곧바로 방사능 구역에서의 작업자의 안전성 향상 및 해체비용 절감과 직결되기 때문이다. 그러나 원자력이라는 특수한 상황에서는 최적의 기술 선정시 경제적인 측면 보다는 안전성에 바탕을 두고, 주위 환경이 오염을 최대한 억제하는 방법에 초점을 맞추어야 할 것이다.

원자력시설의 해체 시 발생하는 폐기물은 금속 조각, 콘크리트, 토양 등 종류도 다양할 뿐만 아니라 발생량 또한 방대하다. EC(European commission)의 자료에 의하면 앞으로 60년 동안 유럽 국가들에 있는 원자력시설의 해체 시 발생되는 금속폐기물의 양이 스테인레스강은 약 30만 톤, 연강이나 탄소강은 약 100만 톤, 알루미늄과 구리는 약 2~3만 톤 정도가 될 것이며, 전 세계적으로는 향후 50년 동안 약 1,200만 톤의 스테인레스강은 약 95만 톤, 탄소강은 870만 톤, 구리 220만 톤이 발생할 것으로 예측하고 있다. 국내적으로도 최초의 원자로인 연구로 2호기 및 우라늄 변환시설의 퇴역으로 제염･해체 사업이 완료되었으며, 현재 연구로 1호기가 해체 중에 있다. 연구로 2호기 및 원자력연구원 내 우라늄변환시설의 해체로 인해 구조재, 배관재 등을 포함하여 수십 톤이상의 금속폐기물이 발생하여 임시 저장 중에 있다. 원전시설에서 규모가 큰 구성품(열교환기, 습분 분리기, 증기발생기) 교체나 해체 시 발생하는 다량의 금속폐기물을 그대로 수용하기에는 부족한 폐기물 처분장 문제뿐만 아니라, 지속적으로 처분 단가의 증가가 예상되므로 방사성 금속 폐기물의 효과적인 감용 및 재활용 기술이 요구된다. 방사성 금속폐기물 감용 및 자체처분기술은 근본적으로 금속 방사성폐기물을 저감하는 기술로 다양한 단위기술의 조합이다. 금속용융제염 기술은 유럽을 추축으로 미국과 일본에서 활발히 연구되었으며 원자력 선진국에서는 대부분 상용규모의 처리시설을 갖추어 원자력시설에서 발생하는 금속폐기물을 처리하고 있다. 국내에서도 2004년부터 금속용융제염 요소기발을 시작으로 파이롯 규모의 금속용융제염 기술개발 및 Scale-up 데이타 회득을 통해 현재는 금속성 해체폐기물 감용 및 실용화 시설 구축 사업을 통해 350 kg/1회 규모의 고주파유도용융로를 원자력연구원내 구축하여 해체폐기물을 용융제염하고 있다. 시설은 금속폐기물 인수 및 절단실, 용융실, 주괴 인출 및 오염검사실, 주괴 임시저장 및 반출실로 구성되어 있다. 용융되는 금속폐기물은 전량 자체처분 대상 폐기물이며 2차폐기물로는 슬래그와 더스트를 포함하여 투입되는 금속폐기물 대비 약 3%이하로 발생되었다. 금속폐기물의 회수율은 약 99% 이다.

This paper describes the domestic and international status for melt decontamination, which has been known as the most effective technology for the volume reduction and recycling of the metal wastes generated from nuclear facilities. The recycle or self disposal of metallic wastes can be considered as one of the waste management options under the circumstances of the capacity limitation of a waste disposal in Korea. The limited recycle or self disposal of the metal wastes through an melt decontamination have the merit from the positive view point of the increase in resource recyclability as well as the decrease in the amount of wastes to be disposed resulting the reduction of disposal cost and the enhancement of disposal safety. Among the scenarios for recycle and reuse of the radioactive metallic wastes, the most feasible and reasonable one is limited reuse option, in which the ingot can be recycled as the products such as the waste drums and ISO containers. Prior to recycle and reuse in the nuclear sector, however, the regulatory criteria for the recycle and reuse of metallic wastes should be established in parallel with the development of the recycling technology.