'양날의 칼' 방사능, 폐기물 처리가 '핫이슈'

한국과학창의재단 공동기획
아하! 그렇군! 과학은 내친구 시리즈 7

[아시아경제 김철현 기자]'양날의 칼'이라는 말이 있다. 이익이 되는 동시에 해가 될 수도 있다는 뜻이다. 우리의 생활과 밀접한 관련이 있는 과학기술 중에서도 '양날의 칼'이 있다. 대표적인 것이 바로 원자력이다. '원자력 발전'이나 '원자력 병원' 등 실생활에 유용하게 쓰이는 원자력이 있는 반면에 '원자폭탄', '방사능 폐기물' 등 인류에게 재앙이 되는 원자력도 있는 것이다.

올해는 1959년 한국원자력연구원이 설립되면서 우리나라에 원자력이 태동한지 반세기가 되는 해로, 우리나라는 지난 반세기 동안 원자력발전량 기준 세계 6위의 원자력대국으로 성장했다. 또한 원자력은 '녹색 성장의 주역'으로 주목 받고 있기도 하다.

정부가 지난해 오는 2022년까지 12개의 원전을 추가로 건설해 원자력 발전의 비중을 48%까지 확대 하겠다는 정책을 확정한 것. 이에 따라 우리의 생활에 유용하지만 그만큼 위험도 도사리고 있는 원자력에 대한 과학적 이해와 인식의 전환이 요구되고 있다.

◆원자력의 양면성은 '방사능'

원자력이 가지고 있는 양면성의 핵은 바로 '방사능'이다. 원자력 자체의 위력도 무시할 수 없지만 수백년에서 길게 는 수만년 동안 영향을 미칠 수 있는 방사능에 대한 우려가 큰 것이다.

방사능이란 방사선을 방출할 수 있는 능력을 이르는 말로 프랑스의 물리학자 앙투안 앙리 베크렐(Antoine Henri Becquerel, 1852~1908)이 처음 발견했다고 한다. 우연히 우라늄 광석 옆에 둔 필름이 감광되는 것을 보고 우라늄 광석에서 방사선이 나온다는 것을 처음으로 발견한 것. 베크렐은 이를 바탕으로 1903년 퀴리부인으로 널리 알려진 마리 퀴리와 노벨 물리학상을 공동 수상하기도 했다.

과학계 전문가는 "원자력 에너지의 핵심은 어떤 질량을 가진 원자가 붕괴하면서 질량을 잃고 그만큼이 에너지로 변환되는 것"이라며 "이 때 안정적인 원자는 핵 붕괴를 만들어내기 어려워 우라늄 같은 원자를 이용하는데, 이러한 원자는 너무 불안정해 항상 붕괴하고 있으며 붕괴되는 질량에 해당하는 에너지가 방사능이라는 형태로 방출되는 것"이라고 설명했다.

원자력을 이용할 때면 필수적으로 방사능이라는 부산물이 생기는 셈이다. 이같이 방출된 방사선은 에너지와 전하량이 커서 DNA나 단백질의 주요구조를 망가뜨리기도 한다.

생물의 생식 세포가 다량의 방사선에 노출되면 돌연변이나 기형, 암 등을 유발할 수 있는 것이다. 2차 대전 당시 원자폭탄에 의한 피해나 체르노빌 원자력 발전소 사고 등이 대표적이 예라고 할 수 있다.

하지만 방사선은 그 종류와 세기에 따라 실제 생활에 유용하게 쓰일 수도 있다. 실제로 원자력연구원은 방사선 돌연변이 육종 기술을 이용해 무궁화 신품종을 개발하기도 했다. 의학 부문에서도 방사선이 사용되고 있는 것은 익히 알려진 사실이다.

◆방사능 폐기물 처리가 관건

결국 원자력을 이용할 때 방사선에 오염된 폐기물들이 나오게 되고 이를 처리하는 특수한 '방폐장'을 만드는 것이 중요한 과제가 됐다.

원자력 전문가에 따르면 방사성 폐기물은 함유돼 있는 방사성 핵종의 특성에 따라 고준위 방사성 폐기물과 중저준위 방사성 폐기물로 나뉜다. 고준위 방사성 폐기물이란 원자로의 핵연료를 교체할 때 나오는 연소된 핵연료를 말하는데 보통 발전소 내의 특수 시설에서 보관하게 된다.

하지만 올해 국정감사에서는 발전소내의 특수 시설이 포화상태라는 지적이 나오기도 했다.

교육과학기술위원회 권영진 의원(한나라당)은 '고준위폐기물처리장'이 없는 우리나라의 경우 사용 후 핵연료를 발전소 내의 자체 저장공간에만 보관하도록 규정하고 있지만 현재 고리, 영광, 울진, 월성 등 4개 원자력발전소는 2016년과 2017 년에 저장공간이 포화상태에 이른다고 밝혔다. 원자력 폐기물 처리 공간 문제가 시급한 상황이다.

반면 중저준위 폐기물은 압축 소각해 부피를 줄인 다음 시멘트 속에 넣고 드럼통 안에서 굳히게 된다. 이 드럼통을 큰 압력을 받지 않고 지하수에 누출되는 일이 없도록 점토 등으로 채워진 공간에 넣고 자연 수준으로 방사능이 감소하기를 기다리는 곳이 이른바 방폐장이다.

이같은 중저준위 폐기물도 방사능이 자연 수준으로 감소하기에는 수 백년이 걸리는 것으로 알려졌다.

이 때 전혀 다른 과학 영역인 지질학이 등장하기도 한다. 지형의 변화라든지 지진, 단층, 기후 변화 등을 고려해 방사성 폐기물을 보관해야 하는 것이다.

이같은 문제에 대해 원자력연구원 한도희 박사는 "가동중인 원전에서 한번 타고 나온 '사용후 핵연료'를 또 다시 연료로 반복 사용할 수 있는 '소듐냉각고속로' 개발이 필요하다"고 지적했다. '소듐냉각고속로'를 통해 원자력 발전의 가장 큰 숙제인 고준위 방사성 폐기물의 양을 감축할 수 있다는 얘기다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr