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- 개발, 건설에 최소 5년이 소요 예상, 공공 투자 비용은 약 2조로 추산. 500메가 와트 급
- 상업용 설비가 도입될 수 있는 가장 빠른 시기로 언급한 해는 2045년
- 자금 조달, 인허가, 건설이 이루어져야 하며 실제 공정을 통해 기술이 입증되어야

원자력 폐기물에서 얻는 에너지: 용융염로로 고준위 폐기물 재활용 목표
"용융염 기술로 장수명 방사성 물질을 단수명 물질로 전환 목표"
 

▲ 지금까지 고준위 방사성 폐기물은 매우 오랜 기간 동안 안전하게 보관되어야 했다. 계획된 용융염로는 이러한 장수명 성분이 변환될 수 있는지, 그리고 그 과정에서 열을 얻을 수 있는지 시험할 예정이다. © BGZ / Mick

에너지 예비원으로서의 원자력 폐기물:

작센주의 한 실험용 용융염로는 기존의 재처리를 거치지 않고도 원자력 발전소의 고준위 방사성 잔류물을 활용할 수 있는지 보여주는 것을 목표로 한다. 계획에 따르면 장수명 방사성 물질을 더 수명이 짧은 물질로 변환하고 그 과정에서 열을 얻을 수 있다고 한다. 그러나 이것이 지층 처분을 실제로 대체할 수 있는지는 아직 입증되지 않았다.

독일에서는 가동이 중단된 원자력 발전소의 고준위 폐기물을 매우 오랜 기간 동안 안전하게 격리해야 한다. 이를 위해 방사성 물질을 환경으로부터 영구적으로 차단할 심지어층 처분장 부지 선정이 진행 중이다.

이러한 방식의 대안 중 하나는 핵변환(Transmutation)이다. 핵반응을 통해 특정 원자핵을 다른 핵으로 변환하는 것이다. 이를 통해 특히 수명이 긴 방사성 성분의 양을 줄일 수 있지만, 새로운 핵분열 생성물과 기타 폐기물은 여전히 남게 된다.

50메가와트급 연구용 원자로 계획

드레스덴 공과대학교(TUD)는 작센주의 자금 지원을 받아 고준위 폐기물 처리에 새롭게 접근하기 위한 타당성 조사를 수행했다. 이제 이 기술의 실현 가능성을 실제로 증명하기 위해 실험용 재활용 원자로인 ‘DEMO’를 제안하고 있다.

계획된 용융염로는 최대 50메가와트의 열출력에 도달하며 20년 동안 운영될 예정이다. 드레스덴 공대는 개발 및 건설에 최소 5년이 소요될 것으로 예상하며, 공공 투자 비용은 약 19억 5천 만 유로(한화 약 2조)로 추산하고 있다.

가능한 부지로는 드레스덴 인근의 로센도르프(Rossendorf) 연구 단지와 루사티아(Lausitz) 지역의 슈바르체 퓌메(Schwarze Pumpe) 또는 복스베르크(Boxberg)가 언급되었다. 그러나 건설을 위한 안정적인 재원은 아직 확보되지 않았다.

기존 재처리 방식 대신 ‘변환’

용융염로에서는 핵연료가 고온의 용융염(소금 용융액) 상태로 사용된다. 드레스덴의 구상에 따르면, 사용후 핵연료와 이미 유리화된 고준위 폐기물을 별도의 복잡한 화학적 재처리 과정 없이 추가적인 핵반응에 활용할 수 있도록 한다.

이러한 반응을 통해 에너지가 열 형태로 방출되는 동시에, 수명이 긴 방사성 원자핵은 다른 핵으로 전환되거나 분열된다. 프로젝트 구상에 따르면 주로 초기 물질의 일부보다 방사성 수명이 더 짧은 핵분열 생성물들이 남게 된다고 한다.

그렇다고 방사성이 완전히 사라지는 것은 아니다. 이와 동시에 이 연구용 원자로는 의료 및 기술 응용 분야에 필요한 방사성 핵종도 공급할 예정이지만, 이 역시 아직은 계획 단계의 목표다.

처분장은 정말로 없애도 될까?

드레스덴 공과대학교는 이 접근법이 기존 기준에 따른 고준위 폐기물 처분장을 불필요하게 만들 수 있을 것으로 보고 있다. 이를 통해 독립적으로 검증 가능한 전체 연구 보고서가 공개되지 않은 상태이기는 하나, 약 50억 유로의 비용 절감 효과를 거둘 수 있다고 전망한다.

연방방사성폐기물관리청(BGE)은 핵변환에 대해 더 신중한 입장을 보이고 있다. 2026년 3월의 일반적인 평가에서 BGE는 변환 이후에도 방사성 잔류물이 남으며, 핵반응 과정에서 추가적인 폐기물이 발생할 수 있다고 강조했다. 따라서 지층 처분은 여전히 필요하다는 입장이다.

이러한 평가는 드레스덴 프로젝트가 제안되기 전에 나온 것이며 구체적인 원자로 설계에 대한 심사는 아니다. 근거가 되는 타당성 조사는 전문이 공개되어 있지 않아, 핵심적인 기술적 가정과 예상되는 폐기물 수지가 불분명한 상태다.

건설 여부는 아직 미정

이 실증로는 상업적 전력 생산을 목적으로 하지 않는다. 대학 측에 따르면, 현재 적용되는 원자력법에 따라 이 시험로의 건설은 가능하지만, 향후 상업용 원자로는 법 개정이 선행되어야 한다.

대학 측이 이러한 상업용 설비가 도입될 수 있는 가장 빠른 시기로 언급한 해는 2045년이다. 그전까지는 계획된 시험로의 자금 조달, 인허가, 건설이 이루어져야 하며 실제 공정을 통해 기술이 입증되어야 한다.

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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