우라늄 토양 및 콘크리트 폐기물의 동전기 제염 후 방사성폐기물의 시멘트 고화특성을 분석하기 위하여, 시멘트 고화 유동성 시험을 수행하고 시멘트 고화 시료를 제작하였다. 시멘트 고화시료에 대하여 압축강도, pH, 전기전도도, 방사선조사 효과 및 부피증가를 분석하였다. 방사성폐기물의 시멘트 고화의 작업 적정도는 175~190% 정도였다. 시멘트 고화시료의 방사선 조사 후 압축강도는 방사선 조사 전 압축강도 보다 약 15% 감소하였으나, 한국원자력환경공단 인수기준 (34 kgf·cm-2)을 만족하였다. 동전기 제염 후 방사성폐기물의 시멘트 고화 시료에 대한 SEM-EDS 분석결과, 알루미늄상은 시멘트와 잘 결합 한 형상을 나타낸 반면, 칼슘상은 시멘트와 분리된 형상을 나타내었다. 방사성폐기물의 시멘트 고화 부피는 시멘트에 대한 폐기물의 배합과 수분량에 따라 다르게 나타났다. 방사성폐기물의 시멘트 고화 부피(C-2.0-60)는 약 30% 증가였으며 동전기 제염 후 생성된 방사성폐기물의 영구처분은 적절하다고 판단되었다.

건설해체공사와 유사한 특성을 갖는 원전 제염해체공사에서 구조적 리스크 관리는 매우 중요하다(DOE). 하지만 제염해체작업 중 발생할 수 있는 구조적 재난재해 및 위험요소는 크게 고려하지 않고 있다. 이로 인해, 구조적 재난 및 재해에 의해 발생할 수 있는 작업자 리스크 역시 체계적으로 정립되어 있지 않다. 또한, 재난 및 재해 그리고 리스크 분류체계는 작업의 특성(작업프로세스, 활용장비, 작업 위치 등)별로 분류되어 있지 않아 실제 해체공사를 위한 매뉴얼로 활용하기에 무리가 있다. 따라서 차폐 콘크리트 구조물 제염해체공사의 건설해체공사와의 유사성을 기반으로 작업의 특성별로 분류한 리스크를 도출하는 것은 원자력 발전소 해체공사 리스크 관리에 필수적으로 판단한다.

현재 중국을 제외한 전세계에서 가동중인 원전중 50% 이상이 운전을 시작한지 30년 이상으로, 앞으로 해체가 진행될 원전이 대부분이다. 우리나라 역시 고리 1호기를 시작으로 수명연장이 없을 경우 10년 이내에 총 5기의 원전이 폐로될 것으로 예상되며 향후 해체를 진행해야 한다. 가장 먼저 해체가 진행될 고리 1호기에서 나오는 저준위 방사성폐기물의 양은 200L 드럼으로 14,500개에 해당할 것으로 예상되며, 이를 위한 처분 비용은 한수원이 제시한 원전 1기 해체 비용인 6,347억원의 40%에 해당된다. 이 비용을 줄이기 위해선 방사화된 콘크리트나 금속부분을 효율적으로 제거하는 제염기술이 필요하다. 연구용 원자로인 트리가마크-II 및 III와 우라늄변환시설을 해체한 경험이 있지만 소규모 저방사능 시설에만 국한되어 있을 뿐, 원전처럼 방사성물질 농도가 높은 대규모 시설에 대한 경험이 부족하다. 따라서 고리 1호기 해체 시 적용할 제염기술에 대해 다양한 방법으로 검토할 필요가 있다고 생각된다. 이에 본 연구에서는 현재 국내외에서 개발 및 실증된 제염기술에 대해 알아보았다.

원자력시설을 해체하는 과정에서 발행하는 방사성폐기물은 크게 금속, 콘크리트, 토양, 기타 잡고체로 구분되며 이중 콘크리트폐기물이 80% 이상을 차지한다. 상용 원자력발전소의 경우 콘크리트 폐기물은 약 50~55만톤 발생하는 것으로 알려져 있으며, 1기의 상용원전을 해체할 경우 원자로 가동 중 발생된 중성자 조사에 의한 구조물의 방사화 및 방사성 물질의 비산에 따른 오염으로 방사화된 콘크리트폐기물은 약 25,000톤이 발생한다. 발생된 폐기물을 드럼에 포장할 경우 수 만 드럼이 될 것으로 예상되며 그에따른 처분비 역시 천문학적인 비용이 들어갈 것으로 예상된다. 이를 줄이기 위해 방사성 콘크리트폐기물 발생량을 최소화하고 발생한 폐기물을 재활용하여 최종 처분되는 폐기물의 양을 줄이는 연구가 필요하다. 우리나라는 대규모 시설에 대한 해체 경험이 부족하기 때문에 고리 1호기에 적용할 효과적인 제염기술을 선정하기 위해선 상용원전을 해체한 경험이 있는 나라의 제염기술에 대해 알아볼 필요가 있다고 생각된다. 이에 본 연구에서는 상용원전 해체 경험이 있는 나라에서 적용한 제염기술에 대해 알아보고 기술의 장단점을 평가하여 적용 여부와 개선방안에 대해 알아보았다.

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.