핵연료 「개발의 불」 지피자/최선록 생활과학부장(데스크메모)
세상이 정신차릴 수 없을 정도로 너무나 빨리 변하고 있다. 몇해전까지만 해도 공산주의 종주국이자 적성국가였던 소련이 최근들어 우리나라와 무역거래를 활발히 벌이며 학자들의 빈번한 왕래와 문헌 교류 그리고 각 종목 대표선수들을 상호 파견할 뿐 아니라 서울과 모스크바에 영사처를 개설하기에 이르렀다.
더욱이 깜짝 놀랄만한 일은 우리정부가 올해부터 원자력 발전소의 핵연료인 함량 3.5%의 농축 우라늄(U235) 40t을 소련으로부터 수입키로 결정한 점을 들수 있다. 원전가동에 필요한 핵연료 완제품을 공산권 국가에서 도입하기는 이번이 처음으로 큰 의의를 가지고 있다.
○「평화적 이용」신뢰 반증
소련으로부터의 농축우라늄 도입 결정은 단지 한소간의 경제적 교류라는 차원을 떠나 국제적으로 우리나라 원전 가동의 높은 기술수준 확보와 함께 핵연료의 평화적 이용에 대한 높은 신뢰를 얻게되는 것이라고 해석할수 있다.
미국ㆍ소련ㆍ영국ㆍ프랑스ㆍ중국등 핵보유국들은 원전을 가동중인 다른 국가들이 혹시 핵연료를 핵무기로 전용하지 않을까 하는 우려때문에 경계의 눈초리로 늘 감시하고 있다. 15년전 인도와 파키스탄이 원전에 사용중인 핵연료를 빼내 재처리과정을 통해 플루토늄239로 가공,원자탄 제조에 성공한 것은 너무나 잘 알려진 사실이었다.
우리나라는 이미 핵확산금지조약(NPT)과 국제원자력 기구(IAEA)에 가입,핵연료의 평화적 이용 여부에 대해 IAEA로부터 철저한 감시를 받고있다.
핵연료의 이해를 돕기위해서는 천연우라늄을 알아야 한다. 자연계에 존재하는 우라늄에는 보통 U235가 0.71%,U238이 99.2%,U234가 0.006%정도 함유되어 있는데 우리나라에서 대부분 쓰고있는 경수로용 원자로의 핵연료로는 U235를 2∼4%로 농축한 것이다.
한편 월성원전의 중수로용 원자로는 0.71%의 천연 U235를 그대로 사용하고 있으며 연구용 원자로(MRR)는 U235를 20%,핵무기는 U235를 95%이상 농축해 쓰고 있다.
지금까지 국내에 도입된 원자용 핵연료는 호주ㆍ캐나다ㆍ프랑스로부터우라늄 정광을 수입,미국과 프랑스에서 변환과 농축과정을 거쳐 들여왔는데 1kg의 농축 우라늄 값은 1천60달러 정도로 꽤비싼편이다. 그런데 소련에서 올해 도입될 농축 우라늄 가격은 다른나라에서 들여온 것보다 약 50%정도 싼 것으로 알려졌다. 결국 소련으로부터 앞으로 10년동안 농축 우라늄의 도입은 도입선의 다변화를 통해 핵연료 공급의 안정성을 높이고 기존의 장기계약보다 유리한 조건을 확보,핵연료를 원활하게 이용할 수 있게됐다.
일반적으로 천연 우라늄의 채광에서 부터 재가공되기 까지의 핵연료 주기는 복잡한 여러 공정을 거치게 된다. 채광된 우라늄 원광은 정련→변환→농축과정(2∼4%)을 거쳐 성형가공,핵연료로 사용된다. 원자로내에서 핵연료가 연소,핵분열을 일으키고 이때 발생되는 에너지가 터빈을 돌려 발전하게 된다. 일정한 기간동안 연소된 핵연료는 원자로에서 다시 회수,재처리로 방사성폐기물로 남게되며 핵폐기물 처리장에 영구 보존된다.
우리나라는 앞으로 IAEA의 감시하에 원전의 원자로에서 사용된 핵연료를 국내에서 재처리할 계획을 추진중에 있는 것으로 알려졌다.
○연료비축 장기대책을
그러나 냉혹한 국제사회에서 우리나라는 앞으로 핵연료의 충분한 비축에 특별한 관심을 기울여야 한다. 어제의 우방국이 오늘에 와 적국이 될수 있고 오늘의 수교국이 멀지않은 장래에 국교가 단절될 수 있다는 점을 고려해 두는 것이 안전하다.
요는 독자적인 핵연료 자급자족 계획과 상업용 원자로 설계능력및 제작,나아가서는 「꿈의 환상로」라 부르는 고속증식로의 개발을 서둘러야 할때가 왔다.
현재 국내에는 고리원자 1ㆍ2ㆍ3ㆍ4호기를 비롯,월성 1호기,영광1ㆍ2호기,울진 1ㆍ2호기등 모두 9기가 가동중이고 원전발전량은 전체발전량 9백44억7천만 kwH중 절반정도인 4백74억 kwH를 차지하고 있다.
원전발전소의 국내 설계능력과 기자재의 국내 생산은 울진원전의 경우 자체 설계가 절반도 안되는 46%정도이고 기자재는 40%를 국내에서 조달하고 있는 실정이다.
한편 오는 95∼96년에 준공될 영광3ㆍ4호기는 원자로 계통과 핵연료 설계의 50%를 자체적으로 설계하며 공장종합 설계는 75%를 우리손으로 맡고 있다. 또 원전의 보조기기 생산능력은 74.5%,원자로 설비공급은 63.1%,터빈과 발전기의 대부분(94.0%)을 국산품으로 공급할 계획이다.
현재 우리나라는 9기의 원전이 가동중임에도 불구하고 핵연료의 재처리를 포함한 핵연료 주기의 자립과 우라늄 농축기술의 국산화가 이루어지지 않는 취약점을 안고있다.
국내 핵연료의 국산화는 경수로 핵연료의 경우 지난 88년말 2백t 규모의 성형가공 공장을 준공,지난해 여름 20t(고리2호기용 52다발)을 첫 생산,현재 장전하여 연소중에 있다. 그러나 이 핵연료는 해외에서 생산된 우라늄 정광을 변환 및 농축단계를 거쳐 도입,국내에서 성형가공된 것이다.
○전문인력 양성도 시급
또 중수로 핵연료는 87년부터 연료의 일부를 국산화하기 시작,지난해 연간 소요량 1백t 모두 국산연료를 쓰고 있다.
정부는 앞으로 선진국들의 원자로와 핵연료 무기화에 대비,이 분야의 독자적인 연구개발에 과감한 투자를 아끼지 말아야 한다. 또한 고속증식로에 대한 기초 연구와 전문인력 양성 그리고 충북 옥천 괴산 영동지역에 매장된 2만4천t의 저품위(0.035%) 우라늄 235의 개발에도 장기적인 안목에서 낮은 비용으로 생산할 수 있는연구방법을 집중적으로 지원할 때가 왔다.
