저장조 포화 임박에 한국, 사용후핵연료 전망치 20% 상향

저장해야 할 핵연료 늘어…첫 저장조 2030년 포화

한국은 원자로의 전체 운영 기간에 사용후핵연료 약 76만2,000다발이 발생할 것으로 예상한다. 신규 원자로 건설과 기존 원전의 운영 기간 연장으로 저장 및 최종 처분이 필요한 방사성 물질이 늘면서 2021년 전망치보다 약 20% 증가했다.

고준위방사성폐기물관리위원회가 3일 공개한 제3차 고준위 방사성폐기물 관리 기본계획안은 2027년부터 2056년까지의 정책 방향을 담았다. 2038년까지 부지를 선정하고, 2050년에는 중간저장시설을 가동하며, 2060년에는 영구처분시설 운영을 시작하는 것이 목표다.

당장의 압박은 훨씬 이른 시점에 시작된다. 한빛 원전 저장조는 2030년, 한울은 2031년, 고리는 2032년에 포화될 것으로 예상된다. 이에 정부는 2030년부터 원전 부지 내 임시 건식저장시설을 단계적으로 가동할 계획이며, 건설 비용은 한국수력원자력(한수원)이 부담한다.

원전 주변 지역사회 입장에서는 사용후핵연료가 앞으로 수십 년 동안 인근에 남게 된다는 의미다. 중앙 중간저장시설이 예정대로 가동되더라도 한빛은 저장조 포화 예상 시점부터 사용후핵연료를 인수할 국가 시설이 문을 열 때까지 약 20년의 공백이 생긴다.

계획안은 2027년부터 2031년까지 관리 사업과 원전 부지 내 저장시설에 최소 2조4,953억원을 투입하는 방안을 제시했다. 국내 고준위 방사성폐기물 관리에 드는 총 예상 비용은 이보다 훨씬 많은 72조8,500억원이다.

위원회는 이제 국가 차원의 일정을 지방자치단체 및 주민과의 합의로 구체화하는 동시에, 운영 중인 원전의 사용후핵연료를 저장할 공간을 충분히 확보해야 한다.

전망치가 늘어난 이유

새 전망치는 보고 연도 3분기까지 발생한 55만2,478다발과 향후 발생할 것으로 예상되는 약 21만다발을 합산한 것이다. 2021년 확정된 제2차 기본계획은 63만5,329다발을 전망했다. 새 전망치의 반올림한 총량을 기준으로 하면 약 12만6,700다발, 19.9% 증가한 수치다.

이번 산정에는 기존 30기 대신 원자로 35기가 포함됐다. 제11차 전력수급기본계획에 따라 신한울 3·4호기와 대형 원전 2기, 소형모듈원전 1기가 추가됐다. 소형모듈원전은 기존 대형 원전보다 호기당 발전량이 적도록 설계된 원전이다.

운영 기간 연장도 전망치에 반영됐다. 위원회는 가압경수로는 약 두 차례, 가압중수로는 한 차례 계속운전을 한다고 가정했다. 두 원자로는 원자로 계통에서 서로 다른 형태의 물을 사용하는 별개의 설계 방식이다.

이 정책은 이미 기존 원전 운영에도 영향을 주고 있다. 2026년 10월 27일 승인된 고리 원전 계속운전에 따라 고리 3호기는 2034년 9월까지, 4호기는 2035년 8월까지 운영할 수 있다. 다만 재가동에 필요한 작업과 검사를 마쳐야 하며, 재가동 목표 시점은 2027년 상반기다.

다발 수는 사용후핵연료의 무게가 아니라 연료 집합체의 개수를 뜻한다. 한국은 여러 종류의 연료 설계를 사용하기 때문에 구성에 대한 추가 정보 없이는 다발 수를 단일 무게로 환산할 수 없다.

저장조가 포화되면 어떻게 되나

사용후핵연료는 사용을 마친 뒤 원자로에서 꺼낸 연료다. 열과 방사능이 남아 있어 운영자는 물로 열을 식히고 방사선을 차폐하는 저장조에 이를 보관한다. 원자로가 운전 중 사용한 연료를 교체하려면 저장 공간이 확보돼 있어야 한다.

최신 저장 현황에 따르면 한빛은 용량의 86.0%, 한울은 76.1%, 고리는 93.4%를 사용하고 있다. 포화 예상 시점이 서로 다른 것은 현재 사용률만이 아니라 이용 가능한 저장 공간과 앞으로 반입될 연료량이 다르기 때문이다.

앞선 전망에 따르면 월성은 2042년, 새울은 2066년에 포화될 것으로 예상된다. 이처럼 포화 시점이 수십 년에 걸쳐 분산돼 있지만 한빛·한울·고리는 훨씬 이른 대응이 필요하다.

건식저장은 사용후핵연료를 저장조에서 충분히 냉각한 뒤 적용하는 다음 단계다. 연료를 보호 차폐 기능이 있는 밀폐 용기에 넣고 공기로 열을 식힌다. 계획안은 이 시설을 기존 원전 부지 안에 설치하는 정책을 유지했다.

월성은 이미 건식저장 경험이 있다. 다른 원전 부지는 저장조에 의존해 왔기 때문에 새 건식저장시설 설치는 주변 지역사회에 큰 변화다. 주민과 지방자치단체는 임시시설로 설명된 시설이 국가 사업이 지연될 경우 사실상 무기한 사용될 수 있다고 우려한다.

국가 부지 선정 방식

위원회는 계획안 공개 이듬해 상반기부터 지방자치단체의 유치 신청을 받을 계획이다. 시·군·구는 먼저 지방의회 동의와 주민 의견 확인을 거쳐야 한다.

입지 제외 기준을 통해 시설을 지을 수 없는 지역을 가려낸다. 이후 후보 지역을 대상으로 2033년까지 기본조사, 2037년까지 정밀조사를 진행하고, 주민투표를 거쳐 2038년 최종 부지를 선정한다.

제안된 절차에는 몇 년 간격을 두고 진행해야 하는 여러 결정이 이어진다.

• 2030년부터: 원전 부지에 임시 건식저장시설을 단계적으로 가동한다.
• 2032년까지: 태백에 지하연구시설을 조성할 계획이다.
• 2033년까지: 후보 지역을 대상으로 기본조사를 진행한다.
• 2037년까지: 주민투표에 앞서 후보 부지를 정밀조사한다.
• 2038년까지: 국가 시설 부지를 선정하는 것이 정부 목표다.
• 2050년: 중앙 중간저장시설 운영을 시작할 예정이다.
• 2060년: 영구처분시설 운영을 시작할 예정이다.

부지는 아직 선정되지 않았다. 유치 신청과 지질조사, 지역 주민투표가 남아 있어 적합한 지질 조건과 시설 유치 의사가 있는 지역사회가 확보돼야 계획 일정도 진행될 수 있다.

지상 저장, 지하 심층 처분

중앙 중간저장시설은 전국 원전에서 사용후핵연료를 받아 선정된 처분 부지에 보관한다. 시설이 가동되면 각 원전의 임시저장시설에 보관된 연료를 옮기기 시작한다.

영구처분시설의 역할은 다르다. 사용후핵연료를 처분 용기에 담아 지하 약 500m 암반에 묻는다. 중간저장은 최종 처분 단계가 이뤄질 때까지 연료를 관리하며 보관하는 것이다.

태백에 조성할 지하연구시설은 지하 연구를 지원하며 핵연료를 반입하지 않는다. 정밀조사가 끝나기 전인 2032년 완공을 목표로 해, 정부가 시설을 유치할 지역을 찾는 동안 연구를 진행할 수 있도록 했다.

2050년과 2060년 목표는 산업통상자원부의 2022년 연구개발 로드맵에도 담겼다. 새 계획안은 이 일정을 유지하면서 관리 시스템이 수용해야 할 핵연료량을 늘렸다.

72조8,500억원은 누가 부담하나

원전 운영자는 발생시킨 사용후핵연료의 양에 따라 수수료를 납부한다. 이 돈은 국가 폐기물 관리 프로그램 재원으로 마련되는 방사성폐기물관리기금에 적립된다.

2031년까지 5년간 기금에서 최소 1조373억원을 부지 조사와 태백 지하연구시설 등의 사업에 배정한다. 한수원은 원전 부지 내 임시저장시설에 1조4,580억원을 추가로 투입할 예정이다.

두 금액을 합하면 계획안의 초기 최소 지출액인 2조4,953억원이 된다. 따라서 단기 예산으로 국가 차원의 처분 부지를 찾고 조사하는 동시에 저장조가 포화되기 전에 기존 원전 부지에 공간을 마련해야 한다.

총 사업비 예상액인 72조8,500억원은 초기 계획 기간을 훨씬 넘어선다. 주요 시설은 첫 조사와 건설 예산 집행 이후 수십 년이 지나서야 가동될 예정이다.

유치 지역사회에 제공될 지원

유치 지역사회 지원안은 최소 3,000억원의 특별지원금으로 시작한다. 주민투표 전에 시설 규모에 따라 금액을 정해, 주민들이 사업 수용 여부를 결정할 때 제시된 지원액을 알 수 있도록 한다.

반입되는 폐기물의 양에 연동된 수수료도 유치 지역과 주변 지역사회 지원에 사용된다. 최소 3,000억원은 중·저준위 방사성폐기물 처리시설에 제공된 지원액을 기준으로 삼았다.

이 기준에는 구체적인 배경이 있다. 연구자 강정민은 2011년 사용후핵연료 분석에서 경주가 2005년 중·저준위 폐기물 처분시설 유치 여부를 주민투표에 부친 사례를 소개했다. 정부는 폐기물 드럼 반입 1개당 63만7,500원과 함께 3,000억원을 선지급하겠다고 제안했다.

경주는 찬성률 89.5%로 유치를 결정했다. 강 연구자는 이 결과에서 지역별 차이도 기록했다. 시설에서 약 6마일 이내에 거주하는 주민의 찬성률은 60% 미만이었고, 투표자 대다수는 산 너머에 살았다.

앞선 사례는 새 지원안에 구체적인 비교 기준을 제공한다. 또한 전체 지방자치단체의 투표 결과뿐 아니라 지원금 배분 방식과 시설 인근 주민들의 의견도 중요한 이유를 보여준다.

수십 년간 이어진 부지 갈등이 새 절차에 반영

강 연구자의 분석에 따르면 1986년부터 1996년까지 중·저준위 폐기물 처분시설과 사용후핵연료 중앙 중간저장시설을 함께 둘 부지를 확보하려는 시도가 다섯 차례 실패했다. 지역사회의 강한 반대가 이를 막았다.

추가로 사업이 무산된 뒤 정부는 두 시설의 부지 선정 절차를 분리했다. 2005년 제정된 법은 중·저준위 폐기물 시설을 유치한 지방자치단체에 사용후핵연료 중앙 중간저장시설까지 유치할 것을 요구하지 못하도록 했다. 이후 월성의 임시저장시설과 중앙 중간저장시설의 차이를 둘러싸고도 논란이 일었다.

강 연구자는 저장조 포화 전망이 수년 전부터 이미 긴박해졌다는 점도 기록했다. 한수원의 과거 전망은 고리 2016년, 울진(현 한울) 2018년, 영광(현 한빛) 2021년, 월성 2017년 포화를 예상했다.

논문은 저장 공간을 늘리는 방안으로 저장조 랙의 고밀도화, 같은 부지에 있는 신규 원전 저장조로의 연료 이동, 건식저장 등을 제시했다. 월성에서는 2005년부터 2010년 2월까지 건식저장 용량이 중금속 기준 4,440톤 늘었다. 이런 조치는 국가 차원의 부지 선정이 해결되지 않은 동안 시간을 벌어줬다.

강 연구자는 지방자치단체와의 협의, 독립 전문가의 참여, 지역 주민의 거부권을 권고했다. 새 제안의 지방의회 동의 요건과 주민투표도 같은 핵심 문제를 다룬다. 사용후핵연료의 향방을 정하는 데 지역사회가 실질적인 역할을 원한다는 점이다.

최종 승인 전 국민 의견 수렴

위원회의 의견 수렴 일정은 4일부터 23일까지 공개 열람을 진행하고, 16일부터 18일까지 대구·부산·광주에서 설명회를 여는 것으로 돼 있다. 공고에는 날짜가 나와 있지만 월은 명시되지 않았다.

김현권 위원장은 안전과 국민 신뢰를 바탕으로 정책을 마련하기 위해 의견 수렴을 거치겠다고 밝혔다.

국민의 다양한 목소리에 귀 기울이고 안전과 투명성을 바탕으로 국민이 신뢰할 수 있는 관리 정책을 마련하겠습니다.

위원회는 의견을 받고 관계기관과 협의한 뒤 계획안을 수정해 원자력진흥위원회의 심의·의결을 요청할 예정이다. 국회 소관 상임위원회에 계획을 보고하는 절차도 포함된다.

국회는 2월 27일 고준위 방사성폐기물 관리에 관한 특별법을 통과시켜 사업을 위한 법적 틀을 마련했다. 앞서 법안 논의 과정에서는 원전 부지 내 저장 용량을 원래 설계 수명 동안 발생할 것으로 예상되는 사용후핵연료량에 묶는 제한이 거론돼, 특히 월성 2·3·4호기의 계속운전을 위한 공간 확보에 우려가 제기됐다.

이번 계획안은 계속운전으로 발생할 연료량을 전망에 반영하면서도 원전 부지 내 저장을 당장의 해결책으로 유지했다. 따라서 국가 처분 부지가 마련되기까지 수년을 기다리기 전에 저장 용량과 원전 운영 계획, 지역사회와의 합의를 조율하는 실무 과제를 해결해야 한다.

핵심 내용

• 한국은 사용후핵연료 약 76만2,000다발을 전망한다. 2021년 전망치보다 약 20% 많다.
• 산정에는 원자로 35기와 설계 수명을 넘겨 계속운전할 때 발생할 연료가 포함됐다.
• 한빛 저장조는 2030년, 한울은 2031년, 고리는 2032년에 포화될 것으로 예상된다.
• 한수원 재원으로 원전 부지 내 임시 건식저장시설을 2030년부터 단계적으로 가동할 계획이다.
• 계획안은 2038년까지 부지를 선정하고 2050년 중앙 중간저장, 2060년 영구처분을 시작하는 것을 목표로 한다.
• 2027년부터 2031년까지 초기 지출은 최소 2조4,953억원이며, 총 사업비 예상액은 72조8,500억원이다.
• 유치 지역사회에는 폐기물 반입량에 연동된 수수료와 함께 최소 3,000억원의 특별지원금을 제공한다.