한수원(주)의 원전 설비 운영 효율화, 연료 공급 및 성형가공 기술력 확보, 그리고 사용후핵연료 및 방사성 폐기물의 안전한 관리 체계 구축 doc_id CNTS-00118884481_22

한수원(주)는 선진국형 정비체제 확립과 효율성 제고를 통한 설비의 최적운영을 도모하기 위하여 발전소별로 우수인력을 선발하여 엔지니어링 조직을 확대하였고, 해외 우수원전 및 원전 기자재 제작사에 우수 인력을 장기 파견하여 핵심 시스템 엔지니어를 육성하는 등 글로벌 전문 기술인력을 지속적으로 양성하고 있다. 또한 미국원자력발전협회(INPO)에서 개발하여 미국원전에서 이행중인 설비신뢰도 통합관리 프로세스를 우리회사 정비체제에 맞게 정착함으로써 발전소 운영실적 향상, 설비신뢰도 제고 및 안전문화 정착에 기여하고 있다. 설비신뢰도 통합관리 프로세스는 발전소 설비를 중요도에 따라 분류하여 차별화된 예방정비를 시행하고 설비 성능 감시를 통해 정비효과를 분석 하는 프로세스이다. 한수원(주)는 원자로헤드 관통관 검사를 자체적으로 수행할 수 있도록 장비를 확보하고 교육을 실시하여 검사 신뢰도 및 기술력을 향상시켰다. 더불어 증기발생기 통합성능 관리기술, 공기구동밸브 설계기준 성능평가기술, 감육배관 관리기술 등을 개발하여 원전 설비 기술력을 향상시켰다. 2010년도 계획예방정비는 15개 호기에서 총 764.4일 동안 수행되었다. 평균공기는 28.1일로 지난 3년간의 평균실적 대비 6.8일을 단축한 기록이다. 또한, 울진 5호기의 계획예방정비 공기는 21.5일로써 동일 노형별 최단 공기이다. 한수원(주)는 계획예방정비 공기 최적화를 위해 통합 Upgrade 공정관리 프로그램을 활용하여 공정관리 인력을 절감하고 공정 정확도를 향상시켰다. 또한 원자로 및 터빈 발전기 정비 등 주공정 최적화를 위해, 24시간 작업을 시행하여 주∙야간 동일한 작업효율을 유지할 수 있는 공정기법을 개발하였다. 그리고 정비작업 단계를 분단위로 세분화함으로써 시간 손실을 최소화하였다. 최근 세계의 원전 사업자들은 경쟁력 향상을 위하여 계획예방정비 기간을 지속적으로 단축하고 있으며 해외 우수원전의 경우, 지속적인 기술개발, 규제 및 제도개선 노력으로 15~17일대 계획예방정비를 시행하기에 이르렀다. 이와 관련하여 한수원(주)도 해외 원전의 우수 운영사례 및 공정관리 신기법에 대한 벤치마킹을 시행하였다. 2005년에는 해외 전문기관에 의뢰해 영광4호기를 대상으로 계획예방정비 준비에서 시행까지 정비 전반에 대한 체제진단을 수행하였다. 이로써 원자력 연료제조사업은 한전원자력연료(주)로 일원화 되었다. 이에 따라, 중수로용 원전연료의 경우도 1996년부터 1998년까지 월성 2∙3∙4호기의 신규원전건설에 따른 추가 소요량 증가로 인한 국내 공급용량 부족량을 캐나다 CGE 및 ZPI사로부터 도입하기도 하였다. 한편, 원전건설에 따른 성형가공 수요 증가에 대비하여 한전원자력연료(주)가1998년1월경수로용연간200톤U, 중수로용연간400톤U 규모의 원전연료 성형가공 공장 증설을 완료함에 따라 국내 경∙중수로 성형가공 연간 공급용량은 각각 400톤U으로 확충되었고, 이에 따라 1999년부터 국내 경∙중수로용 원전연료 소요량 전량을 공급할 수 있게 되었다. 또한 2009년초 경수로 성형가공 시설이 연간 550톤U으로 증설됨에 따라 2016년까지는 국내 소요량 전량을 공급할 수 있게 되었다. 경수로연료의 경우 농축된 UF6를 이산화우라늄(UO2) 분말로 재변환 시킨 후 펠렛(pellet) 형태로 압축하고 고온의 가열로에서 소결하여 세라믹 연료를 만든다. 이렇게 소결된 펠렛을 중성자 흡수율이 낮고 내부 식성이 양호한 지르코늄 재질의 봉에 넣어 밀봉한 후 지지격자 및 골격체를 사용하여 수 개의 연료봉을 원전에서 사용 가능한 집합체로 조립하는 일련의 과정을 성형가공이라 한다. 현재 전 세계의 성형가공 소요량은 경수로 원전연료의 경우 약 7,300 톤U, 중수로 원전연료는 2,000~3,000톤U 수준이며, 대부분의 원전 보유국들은 원전연료주기 기술확보를 위해 성형가공 부문의 국산화를 추진하여 자국내 소요량을 공급하고 있다. 현재 고연소 연료개발 및 노심설계기술 향상에 따라 전 세계 성형가공 소요량이 감소하고 있는 추세이며, 전 세계 생산용량(경수로 12,862톤U/년, 중수로 4,190톤U/년)은 소요량을 훨씬 상회하고 있다. 이러한 시장여건 하에서 기존의 대규모 연료공급사들(미국WESTINGHOUSE, 프랑스 AREVA 등)은 자사 시장점유율 확보를 위해 신제품 개발에 주력하고 있으며 상호 기업합병(M&A) 등을 통해 경쟁력을 확보하고 있다. 사용후핵연료란 원전에서 전기를 만들기 위하여 원자로에서 일정기간 핵분열을 하여 연소된 연료를 말하며, 핵분열생성물을 포함하고 있기에 오랜 기간 동안 열과 방사선을 방출한다. 사용후핵연료는 재활용이 가능하기 때문에 재처리하는 국가들도 있고 사용후핵연료 자체를 폐기물로 간주해서 땅속 깊이 영구적으로 직접처분하는 국가들도 있다. 직접처분은 사용후핵연료의 높은 열과 방사능을 장기적으로 안정시키기 위하여 30~50년간 냉각한 후 지하 약 300m~1,000m 깊이의 암반층에 처분하는 것으로 스웨덴, 핀란드, 캐나다 등에서 계획 중이다. 재처리는 사용후핵연료에 남아있는 플루토늄과 우라늄 등 유용한 물질을 분리, 추출하여 원자력발전의 연료로 재활용하기 위한 것으로 영국, 프랑스, 일본 등에서 채택하고 있다. 재처리와 직접처분 중 어떤 관리정책을 채택할 것인가는 그 나라의 에너지 정책, 경제성, 환경문제, 안전성 확보를 위한 기술수준, 국민의 수용태세 등 자국의 상황뿐 아니라, 핵 확산문제와 관련된 정치∙외교적 요소 등 국제적 상황까지 고려하여 매우 신중히 결정되고 있다. 우리나라는 국가정책 방향, 국내∙외 기술개발 추이, 사회적 수용성 등을 고려하여 국내 여건에 적합한 사용후핵연료 중∙장기 관리방안을 수립할 예정이다. 원전의 연료로 사용되는 우라늄은 석탄, 석유 등의 화석연료와 달리 아주 적은 분량으로 다량의 전기를 생산할 수 있으며, 이러한 우라늄은 채광, 정련, 변환, 농축 및 성형가공 등 일련의 가공과정을 거쳐 원자력발전소에 사용가능한 형태인 연료집합체로 제작된다. 이렇게 제작된 원전연료는 원자로에 장전되어 경수로의 경우 3~5년, 중수로의 경우 1년 동안 연소되며, 연소 후 인출된 사용후핵연료는 장기간 냉각 후 영구처분 되거나(Once-through Cycle), 또는 미 연소된 우라늄 및 생성된 플루토늄을 회수하기 위해 재처리과정(Reprocessing and Recycling)을 거친 후 영구처분 된다. 우리나라의 경우, 영구처분이나 재처리에 대한 국가정책이 결정되지 않아 사용후핵연료를 중간 저장하고 있다. 제 253차 원자력위원회(2004년12월17일)에서 사용후핵연료를 2016년까지는 원전 부지 내저장용량을 확충하여 각 원전 부지별로 관리하고, 중간저장시설 건설을 포함한 사용후핵연료 관리방침에 대해서는 국가의 정책방향과 국내외 기술개발 추이 등을 감안하여 결정하되 충분한 논의를 거쳐 국민적 공감대하에서 추진하되 적기에 결정하기로 의결한 바 있다. 교육과학기술부 고시 제2009-37호(방사선 방호 등에 관한 기준)에 의하면 기체 방사성폐기물에 대한 배출 방사능량은 발전소 부지경계에서 배출관리기준 상의 제한값을 초과하지 않도록 규정하고 있다. 또한, 원자력법 시행령에서는 기체배출로 인한 발전소 인근 주민의 방사선 영향이 연간 선량한도를 넘지 않도록 제한하고 있다. 이에 따라 원자력 발전소에서는 이러한 관련 규정을 준수하기 위하여 정기적으로 시료를 채취∙분석하고 기체 폐기물을 외부로 배출하기 전에 방사성물질의 종류 및 농도를 측정하여 발전소 인근 주민이 거주하는 지역에서 배출관리기준을 초과하지 아니함을 확인하고 있다. 외부 배출 중에도 방사선감시기로 연속적으로 감시하며 만약 방사능이 기준치에 도달하게 되면 방사선감시기가 이를 감지하여 배출을 차단시키는 신호를 발생시키게 된다. 방사성 기체 폐기물의 배출로 인해 인근 주민이 받는 영향은 배출 핵종별 방사능량, 기상상태, 반경 80㎞이내 지역사회의 각종 자료를“발전소 인근 주민 방사선량 피폭평가 프로그램(ODCM)”에 입력하여 평가 한다.