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ISSN : 1738-1894(Print)
ISSN : 2288-5471(Online)
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology Vol.18 No.1 pp.91-102
DOI : https://doi.org/10.7733/jnfcwt.2020.18.1.91

Review of Waste Acceptance Criteria in USA for Establishing Very Low Level Radioactive Waste Acceptance Criteria in the 3rd Step Landfill Disposal Site

Kihyun Park, Sewon Chung, Unjang Lee, Kyungho Lee*
ORION EnC Co. Ltd., 37, Seongsui-ro 22gil, Seongdong-gu, Seoul, Republic of Korea
Corresponding Author. Kyungho Lee, ORION EnC Co. Ltd., E-mail: khlee@orionenc.com, Tel: +82-2-3424-2032
October 7, 2019 December 9, 2019 March 6, 2020

Abstract


According to the Korea Radioactive Waste Agency’s (KORAD’s) medium and low level radioactive waste management implementation plan, the Domestic 3rd Step Landfill Disposal Facility has planned to accept a total of 104,000 drums (2 trenches) of very low level radioactive waste (VLLW), from the decommissioning site from April 2019 - February 2026 (total budget: 224.6 billion Won). Subsequently, 260,000 drums (5 trenches) will be disposed in a 34,076 m2. Accordingly, KORAD is preparing a waste acceptance criteria (WAC) for this facility. Every disposal facility for VLLW in other countries such as France and Spain, operate their WAC for each VLLW facility with a reasonable application approach, This, paper focuses on analyzing the WAC conditions in VLLW sites in the USA and discusses whether these can be met in domestic VLLW WAC. It also helps in the preparation of WAC for the 3rd Step Landfill Disposal Site in Gyeongju, since the USA has prior experience on decommissioning nuclear waste.



국내 극저준위방폐물 처분시설 인수기준 마련을 위한 미국 처분시설의 인수기준 분석

박 기현, 정 세원, 이 운장, 이 경호*
㈜오리온이엔씨, 서울 성동구 성수이로22길, 37

초록


국내 3단계 매립형 처분시설은 2018년도 한국원자력환경공단의 중^저준위 방폐물관리시행계획에 의하면 주로 원전 해체 현장에서 발생하는 극저준위방폐물을 수용하기 위해 2019년 4월부터 2026년 2월까지 총 104,000드럼(2개 트렌치)을 수용 하기 위해 건설이 계획 중이다(총 2,246억원 투입). 이후 총 5개 트렌치에 260,000드럼이 총 34,076 m2의 면적에 단계적으로 수용되며 따라서 현재 한국원자력환경공단은 관련 인수기준을 마련 중에 있다. 극저준위방폐물 처분시설 인수기준의 경우 프랑스, 스페인 등이 전용 처분시설을 운영하면서 자국의 인수기준을 합리적으로 잘 준용하고 있으나 본 논문에서는 해체방 폐물의 처분에 가장 경험이 많은 미국의 처분시설을 고려하여 국내 매립형 처분시설에 우선적으로 반영되어야 할 사항이 있 는지 분석하였고 이를 통하여 경주내 3단계 매립형 처분시설의 인수기준 마련에 도움이 되고자 하였다.



    Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning
    20193210100060
    © Korean Radioactive Waste Society. All rights reserved.

    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    1. 서론

    2016년 고리1호기의 영구정지 이후 원전 해체가 본격적 으로 시작되면서 해체방폐물의 다량 발생이 예상되고 따라 서 해체방폐물을 수용하기 위한 처분시설의 확충이 시급하 다. 이를 위하여 경주 방폐장의 경우 현재 2단계 표층처분시 설과 3단계 매립형 처분시설은 각각 건설사업을 추진 중 및 개념설계 중에 있으며 3단계 처분시설의 경우, 2027년 1월 극저준위방폐물 수용을 목표로 하고있다. 3단계 처분시설은 전체 260,000드럼을 수용할 수 있는 총 5개 트렌치 형태의 처분시설로 건설될 예정이며 1차로 먼저 2026년 2월까지 2 개 트렌치 처분시설이 104,000드럼을 수용할 수 있게 건설 될 예정이다. 극저준위방폐물(VLLW)의 경우 원전 해체 시 전체 발생 예상량의 약 60% 이상을 차지할 것으로 예상되고 있다(Table 1). 이 중 상당 부분은 소형 금속과 콘크리트 조 각이 차지한다.

    미국의 경우 원전해체에 대한 경험이 가장 많으며 따라 서 원전 해체 현장에서 발생된 해체방폐물을 어떻게 처분 하는지, 인수기준은 어떻게 적용되었는지를 분석하여 국내 3단계 처분시설에서의 인수기준 마련에 참고할 필요가 있다. 미국은 반웰(사우스 캐롤라이나주 소재; 1971년 운영 개시 되었고 공학적 천층처분 방식으로 총 용량 880,000 m3), 리 치랜드(워싱턴주 소재; Hanford Site라고도 함; 1965년 운영 개시되었고 공학적 천층처분 방식으로 용량 1,700,000 m3), 클리브(유타주 소재; 1998년 운영 개시되었고 단순천층처분 방식으로 총 용량 2,460,000 m3) 및 텍사스(텍사스주 소재; Andrews Site 라고도 함; 2012년 운영 개시되었고 공학적 천층처분 방식으로 총 용량 4,350,000 m3) 등 4개 처분장을 갖고 있으며 각각 대상 방폐물 인수에 대한 목적 및 용도 에 맞게 처분장을 운영 중에 있다. 미국은 클리브 처분장이 VLLW에 가까운 방폐물 처분을 주로 담당하고 있다.

    2. 본 론

    2.1 미국 처분장의 인수기준

    2.1.1 방폐물 구분

    미국의 경우, 극저준위방폐물에 대한 범주는 별도로 없 는 대신 Nuclear Regulatory Commission (NRC)는 저방사능 방폐물(low activity waste; LAW)이란 용어를 사용하고 있 다[1]. 일반적으로 LAW는 소량의 잔류방사능(천연방사성핵 종 포함)이 함유된 방폐물을 의미한다. LAW는 10CFR61에 준거하여 허가된 LLW 처분장에서 처리가 가능하다. 미국의 방폐물은 핵주기방폐물과 비핵주기방폐물로 구분할 수 있으 며, 핵주기방폐물은 다시 사용후핵연료, 고준위방폐물, 초우 라늄방폐물(TRU Waste), 저준위방폐물, 우라늄/토륨 정련 방폐물 등으로 구분한다. 현재 상업용 원자로에서 발생하는 저준위방폐물은 핵종별 방사능농도에 따라 Class A, Class B, Class C, GTCC (Greater Than Class C)로 나눠진다[2]. 또한, 비핵주기방폐물은 가속기에서 생산된 방사성물질을 포함한 방폐물과 NORM (Naturally Occurred Radioacitve Material) 로 구별된다(Fig. 1 참조).

    극저준위에 가장 유사한 저준위방폐물 중 Class A 방폐 물은 10CFR20.2002에 따라 대체처분 방식이 허용되는데 주 로 자원보존복원법(Resource Conservation and Recovery Act, 미국 환경보호국 시행령, 1976.10.21 효력발생)에 따라 방폐물 유형에 따라 유해방폐물 또는 지역 내 고체방폐물 처 분장에 처분이 이루어 지고 있고 원자력시설 부지 내 또는 부지 외 사유지에서도 처분이 허용된다. 이와 같이 미국은 Class A 방폐물에 대하여 처분장에 대한 유연성을 많이 부 여하고 있고 인수기준 또한 많은 유연성을 보여주므로 Class A 방폐물에 대한 처분기준을 국내 매립형 처분시설에서 참 조로 할 수 있는지에 대하여 검토할 필요가 있다(Table 2).

    2.1.2 물리, 화학적 주요 인수기준

    클리브 등 처분시설 인수기준에는 액체방폐물 등을 포함 하는 방폐물은 가능한 부식성을 제거하고 고형화하도록 하고 있으며 유동성 액체는 처분 용기 부피의 1 wt%를 초과하면 안 된다. 미세입자의 경우는 포장용기에서 10 μm 이하의 입 자가 1 wt%를 초과하지 않도록 고정화하거나 200 μm 이하 의 입자가 15 wt%를 초과하지 않도록 고정화를 요구하고 있 다. 방폐물 중 기체는 20℃에서 1.5 기압을 초과하지 않도 록 포장을 요구하며 압축성 기체(10CFR49에서 정의된 기체) 는 반입이 금지된다. 방폐물 인수기준을 만족하기 위한 인위 의 비가연성물질 첨가를 통한 차폐 및 희석은 금지하며 병원 균, 전염성방폐물, 1 wt%이상 킬레이트 등은 고형화 또는 고 정화가 되지 않을 경우 반입이 금지된다. 처분장 수용 가능 무게의 경우 방폐물 포장물은 544 kg 이하여야 하며 박스는 4,082 kg이하여야 한다[4].

    2.1.3 방사선적 주요 인수기준

    미국은 원자력규제위원회의 10CFR61.55 (Classification for Waste Disposal)에 방폐물의 구분에 따른 방사능 농도를 정의하고 있으며 Class A 방폐물에 대하여도 장반감기(30년 이상) 및 단반감기 핵종을 구분하여 기준을 정의하고 있다 (Table 3 및 Table 4).

    미국 Class A 방폐물의 처분을 주로 담당하는 클리브 처 분장의 인수기준은 방사선학적 인수기준 조건으로 포장물 의 핵종별 방사능농도, 포장물의 표면선량율, 포장물의 표면 오염도를 주로 확인한다.

    핵종별 방사능 농도는 2개 형태로 구분되며 즉, 최대 방 사능 농도 및 평균 방사능 농도의 값을 요구한다. 미국 클리 브 처분장의 인수기준은 타 처분장과는 달리 인수기준 조건 이 적은데 이는 낮은 준위의 방폐물을 인수하기 때문이다. 또 한 인수기준에는 처분장 내 처리시설에 대한 요건도 포함되 어 있는데 이는 처분장에서 처리가 필요한 방폐물에 대한 요 건을 포함하기 때문이다.

    2.2 처분장별 주요 인수 특성

    저준위 방폐물은 1980년에 제정된저준위 방폐물정책 법(LLWPA: Low-Level Radioactive Waste Policy Act, 1985 년 수정)에 의거해 미국 에너지부와 주정부가 관리하고 있 다. 이 법에 따르면 주 정부들은 연합을 형성해서 NRC의 승 인을 받은 후 몇 개의 장소에 LLW를 공동으로 처분하도록 되어있으며, 현재 총 4곳의 민간 운영 처분시설이 운영되고 있다.

    미국은 주 내 처분을 원칙으로 하나 여의치 않을 경우 지 역적으로 Compact를 형성하여 공동 처분할 수 있도록 하였 다. 본토에는 4개의 Compact로 나뉜다. 극저준위방폐물은 달리 구분하지 않고 있으며 지역별로 일반/산업방폐물 처분 장에 처분할 수 있도록 하고 있다.

    미국 내에서 반웰처분장은 에너지솔루션 또는 자회사인 켐뉴클리어에서 운영을 하고 있으며 주로 미국 동부에 위 치하는 사우스 캐롤라이나주, 코네티컷주 및 뉴저지주서 발 생되는 LLW를 제한하여 처분장에서 인수하여 처분하고 있 다. 0.37 TBq (10 Ci)까지의 Class A, B 및 C LLW를 처분 한다. 본 처분장에서는 고준위 밀봉선원은 배제하고 있다. Richland 처분장은 DOE Hanford 부지로 잘 알려져 있으며 에콜로지사가 운영을 책임진다. 미국 북서부 Compact 및 로 키산맥 Compact 등에서 발생하는 방폐물을 주로 인수하며 Class A, B, 및 C LLW를 처분한다. 단 지역에 관계없이 라듐 과 다른 천연방사성핵종(NORM) 및 가속기에서 발생된 방폐 물은 처분이 가능하다. 클리브 처분장은 에너지솔루션에서 운영을 맡고 있고 전국에서 발생된 Class A LLW 및 mixed LLW를 인수하고 있다. 텍사스 처분장은 2012년 4월 개장되 었고 Waste Control Specialist에서 운영 중이다. 텍사스주 외 의 LLW 방폐물도 별도 승인에 의해 수용되며 Class A, B 및 C를 수용하며 2013년 4월 DOE LLW 및 Mixed LLW를 수용 하기 위해 연방방폐물 시설을 개장하였다[6].

    2.2.1 반웰(Barnwell) 처분장 인수기준[6]

    2.2.1.1 물리, 화학적 주요 인수기준

    국내 극저준위 방폐물의 인수기준에 참고가 될 만한 사 항을 위주로 주요 인수기준을 보면 부피와 무게에서 패키지 크기는 9피트 4인치 L (284 cm) × 7피트 6인치 W (228 cm) × 9피트 2인치 H (279 cm), 무게는 54,000 파운드(24.5 톤) 로 제한된다. 모든 컨테이너는 채움율이 85 %이하여야 하며 목재 박스도 인도가 가능하다. 단 목재 박스는 금속밴드로 묶 어야 한다. 종이나 Cardboard 같은 포장물은 인수되지 못한 다. 일반적으로 처분장에 많이 들어오는 처분용기는 B-25 표 준 용기인 4 gallon 드럼에서 110 gallon 드럼까지 사용 가능 하나 주로 사용되는 것은 200 L (55 gallon) 및 300 L (83 gallon) 드럼이다. 액체방폐물에 대하여는 Vinyl Ester Styrene, Cement, Bitumen, Vinyl Chloride, Auaset Ⅱ-H, Petroset H, MetalPlex Ⅲ을 이용하여 고화 처리를 할 수 있도록 하고 있 고 석유 기반 오일을 고화시킨 고화체는 인수를 하지 않고 있 다. 합성 오일을 고화시킨 고화체는 승인 후 처분 될 수 있다. HIC 용기는 승인 후 처분될 수 있다. 킬레이트 함유 방폐물 은 부피 대비 0.1%, 무게 대비 8%미만을 가져야만 처분 가능 하다. 처분장 운영을 담당하는 Chem-Nuclear Systems은 처 분 대상 방폐물을 산업계(I), 의료계(M), 원자력발전소(NP), 기타(O)로 구분하여 인수 업무를 수행하고 있다[6].

    2.2.1.2 방사선학적 주요 인수기준

    Table 3 과 Table 4에 주어진 핵종별 농도를 만족하도록 요구하고 있으며 40,000 Ci 이상의 처분을 신청을 하는 경우 사전 허가가 필요하고 50,000 Ci 이상은 처분이 불가하다. 반웰 처분장에서는 처분 용기의 선적 전 용기의 표면 오염도 가 50,000 dpm/100 cm2 (beta-gamma) 및 2,200 dpm/100 cm2 (alpha)를 초과하지 못하게 한다. 또한 차량의 표면선 량율은 10 mrem/hr, 1 m거리의 선량율은 2 mrem/hr를 넘 지 않도록 한다. 차량의 경우 오염도는 220 dpm/100 cm2 (alpha) 및 2,200 dpm/100 cm2 (beta-gamma)을 넘지 않아야 한다. 예외적으로‘EXCLUSIVE Use’및‘NOT’표기 운반물 에 대하여는 차량 오염은‘For Radioactive Materials Use Only’용기 운반요건의 1/10인 22 dpm/100 cm2 (alpha) 및 220 dpm/100 cm2 (beta-gamma)을 넘지 않도록 하고 있다. 종이, 플라스틱, 오염 금속, 흙, 건물 자갈더미, 공기 필터 등 잡고체(DAW)의 경우 5년 이상의 반감기를 갖는 핵종을 포 함하는 방폐물은 1 μCi/cc 이상의 전체 비 방사능을 갖는 경 우 고정화가 되어야 한다. 기체방폐물의 경우 85Kr 및 133Xe은 DOT 승인 용기로 인수가 가능하며 이때 용기 내부 압력은 1.5 기압, 핵종량은 100 Ci/container 초과하지 못한다. 밀봉 선원에 대하여는 핵종별로 컨테이너 당 최대 방사능을 제한 하고 있으며 예를 들어 14C 경우 15 mCi를 넘지 못하도록 하 고 있다. 액체방폐물은 5년 이상 반감기를 갖는 핵종을 포함 하고 1 μCi/cc 이상의 전체 비 방사능을 갖는 경우 고정화하 도록 요구하고 있다. 방사화 금속을 포함할 수 있는 핵연료 저장조 필터는 59Ni, 63Ni, 94Nb 및 14C의 핵종의 농도를 규명 하여야 하며 절단 처분하여야 한다.

    2.2.2. 클리브(Clive) 처분장 인수기준[7]

    2.2.2.1 물리, 화학적 주요 인수기준

    미국 유타주의 클리브처분장은 대표적인 저준위 방폐물 (Class A) 처분장으로서 에너지솔루션사에 의해 운영되고 있 으며, Utah주의 R313-15-1009 (Classification and characterization of Low-level Radioactive Waste)의 요구사항을 준수하도록 요구된다[7].

    클리브 처분장에는 방폐물 처리설비가 있어 Class A 등 급 이하의 고체 및 액상의 모든 방폐물 및 혼합방폐물은 Table 5의 column 3 지역에서 인수하고 있다. 이러한 처리시 설은 화학적 안정화, 아말감 처리(수은 대상), 매크로봉합 (납, 전지 및 유해 데브리스 대상), 고화, 진공 열탈착(VTD; Vacuum Thermal Desorption)(유기물 대상) 및 데브리스 분 산 세척(유해 데브리스 대상) 등이며 처분장 내 관련 시설이 설치된다.

    고체상태의 방폐물은 유리수가 방폐물 부피의 1 wt% 이 하이어야 하고, 반대로 액체 방폐물은 방폐물(슬러지, 방사 성폐액, 농축폐액 등) 부피의 1 wt% 이상이어야 한다. UAC R313-15-1009(2)(a)(v)에 따라 방폐물은 상온, 상압에서 물 이나 공기와 격렬히 반응하여 폭발이 가능하거나 격렬한 분 해나 반응을 하여서는 안 되며

    UAC R313-15-1009(2)(a)(vi)에 따라 방폐물은 운반, 취 급 및 처분 작업자에게 위험한 독성가스, 증기 또는 연무를 함유하거나 발생시켜서는 안 된다.

    UAC R313-15-1009(2)(a)(vii)에 따라 방폐물은 자연발화 특성을 가져서는 안 되고 자연발화성 물질은 불에 타지 않도 록 처리되어 포장되어야 한다. 표준상태에서 마찰, 수분의 흡수나 자발적 화학적 변화 등으로 인하여 화재 가능성이 있 는 고체물질은 처분될 수 없도록 하고 있다[7].

    방사학적으로 오염된 실험실연구용 동물을 포함하여 처 리되지 않은 미생물, 병원균 그리고 감염성 물질을 함유하고 있는 방폐물은 처분될 수 없고 주사 바늘, 칼, 외과용 수술칼, 실린지, 피펫류 등의 끝이 날카로운 물질은 부피가 큰 용기로 포장할 수 없으며, 의료계통의 방폐물은 미생물 위험성을 제 거토록 처리한 후 처분되도록 요구 하고 있다.

    액상의 수은과 처분허가서에서 기술된 미량의 액체를 제 외하고는 어떠한 액체도 별도로 허가 받지 않은 상태로는 처 분될 수 없다. 처리된 방사성 액체 방폐물은 혼합방폐물 처 분장이나 LLRW 처분장에 처분될 수 있으며 유타 정부에서 허가된 고화물질이거나 흡수제에 의해서만 액체 방폐물을 처리하여야 한다.

    액체 방폐물은 어떠한 액체도 처분되지 않도록 고형화 처리하거나 흡수시켜야 하며 액체 방폐물의 운반과 관련된 규정인 49 CFR 100~180에서 기술한 바와 같이 DOT에 의해 허가된 용기만이 방사능 농도에 무관하게 모든 액체 방폐물 에 사용할 수 있다.허가되지 않은 유리수를 함유한 방폐물은 처분될 수 없으며 UAC R313-15-1009(2)(a)(ii)에 따라, 클리 브 처분장에 처분되는 방폐물은 판지나 섬유로 된 용기로 포 장되어서는 안된다.

    중성자 선원(예, Be과 병행하여 210Pu, 241Am, 226Ra)도 처 분될 수 없고 소각재는 공기 중으로 분산되지 않도록 처리되 어야 한다. 착화합물을 0.1 wt%보다 많이 함유하고 있는 방 폐물은 처분될 수 없다. 유리수는 최대 1%를 초과할 수 없으 며 물이 아닌 경우 그때마다 허가가 필요하다.

    운반의 경우 40 ft 이상의 컨테이너는 원칙적으로 사용할 수 없으나 사전 승인 후 40 ft 이상의 컨테이너도 사용 가능 하다. 일반적으로 bulky방폐물이 아닌 경우 포장은 49CFR 173.24 (General Requirements for Packaging and Packages) 을 따른다.

    Containerized Class A LLRW는 CWF (Containerized Waste Facility)에 처분될 수 있다.

    DOT의 49 CFR 173과 공간 기준을 만족하는 용기 즉, 방폐물내의 공간과, 방폐물과 포장물 사이의 공간은 가능한 한 극소화되어야 하며, 어떠한 경우에서도 용기 내 부피의 85% 이상을 채워야 한다. 본 기준의 공간율을 초과하는 고 건전성 용기(HIC)는 별도로 승인을 받아야 한다.

    위 기준의 공간율을 초과하며 DOT의 49 CFR 173을 준 수하는 용기와 대형 구성물들은 별도로 승인을 받아야 한다. 지나치게 큰 DOT 용기(215 ft3이상)들도 위 조건 중 공간기 준을 만족한다면 처분장에서 취급 장비로 처분될 수가 있다.

    혼합방폐물은 클리브 처분장에서 처리나 처분될 수 없 다. 즉 방사성이 아닌 유해 방폐물, 물과 공기와 격렬히 반 응하거나 폭발적인 반응을 형성하는 물질, 자연발화성의 방 폐물이나 물질, DOT Forbidden, Class 1.1, Class 1.2 and Class 1.3, 쇼크에 민감한 방폐물과 물질, 압축공기의 실린 더 및 Utah waste codes F999 & P999에 해당하면 처분 될 수 없다. 고체방폐물은 주로 토양, 슬러지, 건조상태의 방폐물, 금속류, 나무, 유리 및 폐수지 등이나 이로 국한되지는 않는 다. 이런 방폐물 형태는 처분장의 인허가 사항 때문에 토양 이나 debris 방폐물 형태로 분리되며, 토양 및 토양류 방폐물 은 다음의 조건을 만족하는 특성을 가져야 한다. 즉 3/4인치 이하의 크기를 갖는 압축성 토양 및 토양류 물질은 무게비율 로 70% 이상이어야 하고, 4인치이하의 크기를 갖는 압축성 토양 및 토양류 물질은 무게비율로 100%이어야 하며 건조질 량 기준으로 밀도는 70 lbs/ft3 (1.12 g/cm3) 이상이어야 한다.

    토양 및 토양류의 수분 함유량은 3%를 초과하여서는 안 되고 최대 건조 밀도와 수분 함유량 측정은 ASTM D-698 “( Standstand Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil using Standard Effort (12,400 ft-lbs/ ft3)”)에 의해 수행된다. 클리브 처분장에 처분되는 debris의 직경은 적어도 10인치 보다는 작아야 하며, 길이는 12피트 보 다는 길지 말아야 한다. 크게 제한치를 넘는 debris는 목록이 작성되고, 이들은 별도로 포장되고 있다.

    3% 이상의 수분을 함유하는 토양 및 토양류 방폐물은 처 분장내에서 작업을 더 요하기 때문에 운반 전에 처분장 운영 자로부터 허가를 받아야 한다. 수분을 함유한 흡수제는 토 양류 특성을 보여서는 아니 되고 토양 내에 Department of Agriculture (DOA)에서 규제하는 물질(잡초, 불개미, 선충 류, 옥수수 포낭 선충류 등)이 함유하고 있는지를 확인할 수 있도록 요청하고 있다.

    특정한 토양이나 토양류의 특성을 충족시키지 못하는 방폐물은 debris 방폐물로 간주되고 Debris방폐물들은 주로 원전 운영이나 해체 과정에서 발생되는 방사학적으로 오염 된 종이류, 배관류, 돌, 유리, 금속, 콘크리트, 나무, 벽돌, 폐 수지, 슬러지, 찌꺼기, 슬래그, 잔류물, 작업자 방호구(PPE) 등이며, 이들은 debris 크기를 규정하고 있다. 표준 크기의 debris를 기준으로 직경을 기준할 때, 10인치보다는 작은 물 질들로 구성된 표준 debris, 그리고 길이를 기준할 때 어느 방 향의 한쪽 길이가 12 피트보다는 작은 것으로 크게 2종류로 구분할 수 있다. 이들 기준을 만족하지 못하는 debris는 대형 debris로 분류된다. 표준 크기의 debris는 인공적으로 만든 처분장 내에 균일하게 배치된다.

    2.2.2.2 방사선학적 인수기준[7]

    방사선적 인수기준에 대한 규정은 Table 3 및 Table 4 에 따르며 Table 4의 경우 Column 별로 관리된다(Table 5). Column은 3개로 구분된다.

    Table 3 및 Table 5에 제시되지 않은 핵종을 함유한 방폐 물은 Class A 방폐물로 분류된다. 방사능 농도가 Table 3에 제시된 값의 0.1배의 값을 초과하지 않는 방폐물은 Class A 방폐물로 분류한다.

    방사능 농도가 Table 5에 제시된 값의 0.1배 및 Table 3 을 초과하지만 Table 3의 10배 및 Table 5의 값을 넘지 않는 다면 이 방폐물은 Class C 방폐물로 분류한다. 클리브 처분 장에서는 Class B와 C는 처분하지 않는다. 방폐물이 Table 3 및 Table 5의 핵종들로 혼합되어 있다면 총 방사능 농도는 각 분율의 합으로 결정한다.

    방사능 농도가 Table 5의 column 1의 값을 초과하지 않는다면 이 방폐물은 Class A로 분류되며 방사능 농도가 Table 5의 column 1의 값을 초과하고 있지만 column 2와 3을 초과하지 않는다면 이들 방폐물은 각각 Class B와 C로 분류된다.

    UAC R313-15-1009(2)(a)(viii)에 따라, 클리브 처분장에 처분되는 기체방폐물은 20℃에서 1.5 기압을 초과하지 않는 압력으로 포장할 수 있으며, 어떠한 용기에서도 총 방사능은 100 curies (3.7 × 1012 Bq)을 초과해서는 안 된다.

    클리브 처분장에서는 반웰 처분장과 같이 기체방폐물에 대해 용기 내부 압력은 1.5 기압, 핵종량은 100 Ci/container 을 초과하지 못한다. 클리브 처분장에서는 에너지솔루션의 환경보호국의 방폐물 인수조건 29E에 따라 226Ra, 247Bk, 41Ca, 36Cl, 129I, 187Rh, 99Tc의 핵종량을 제한하고 있으며 미국 환경 보호국의“Division of Wasate Management and Radiation Control”의 근거하여 226Ra의 경우 10,000 pCi/g을 초과하지 못하게 한다. 또한 252Cf(5.4 Ci), 60Co(8.1 Ci), 137Cs(27 Ci), 153Gd(270 Ci), 192Ir(22 Ci), 147Pm(11,000 Ci), 75Se(54 Ci), 170Tm(5,400 Ci), 169Yb(81 Ci)에 대하여 주어진 총 핵종량을 초과 시 선적 전 승인을 받도록 하고 있다. Table 6은 운반 차량 또는 용기의 외부 선량율과 표면 오염도의 요건을 보 여준다.

    55Fe 및 63Ni 핵종은 발생 스트림 등 발생 공정이 명확 히 제시되면 척도인자를 이용하여 선량 평가를 할 수 있도 록 하고 있다[7]. 운반용기 기준 50,000 Ci 이상은 처분이 불 가하다.

    2.2.3 텍사스(Andrews) 처분장 인수기준[8]

    2.2.3.1 물리, 화학적 주요 처분 기준

    엔드루스 처분장은 Waste Control Specialists, LLC (WCS) 가 텍사스주(TCEQ; Taxas Commission on Environmaental Quality)의 허가를 받아서 텍사스주와 버몬트주에서 발생한 LLW를 처분하기 위하여 운영하는 것으로서 방폐f물을 인수 하기 위하여 6개의 단계(발생자 인증부터 인도확인까지)로 나뉘어 업무가 진행된다[8]. 용기의 사이즈 및 크기에 제한이 없다. 오염된 종이류, 배관류, 돌, 유리, 금속, 콘크리트, 나무, 벽돌, 폐수지, 슬러지, 찌꺼기, 슬래그, 잔류물, 작업자 방호구 (PPE) 등의 Debris 방폐물은 조각이 될 때 철류는 1/4"보다 작 도록, 구리 알루미늄, 납, 청동 같은 유연한 금속 및 전기 모터 는 처분될 수 없다.

    목재 및 건축 Debris의 최대 크기는 4' × 4' × 2'이다. 콘 크리트의 경우 3' × 3' × 2'를 초과할 수 없고 무게는 1,000 파운드(453 kg)를 초과할 수 없다.

    컨테이너의 경우 75톤 이상의 무게를 수용하기는 하나 사전 승인이 되어야 하며 75톤을 초과 시 추가 비용이 부과 된다. 트레일러 운반의 경우 Enclosed trailer, Flatbed trailer 로 구분되며 각각 7,000 파운드(3.2톤) 및 10,000 파운드 (4.53톤)를 기준으로 하고 있다[8].

    2.2.3.2 방사선학적 인수기준

    방사선학적 인수기준 TECQ는 30 TAC 336.1207(a)에 따라 방사성핵종을 4개 범주로 구분하여 인수기준에 활용하고 있다. Category는 아 래와 같다.

    • CategoryⅠ: 2,000 Ci

    • CategoryⅡ: 20,000 Ci

    • CategoryⅢ: 200,000 Ci

    • CategoryⅣ: 2,000,000 Ci

    컨테이너 용기 내 핵종량은 최대 60,000 Ci/container 를 초과할 수 없도록 하고 있으며 특히 밀봉선원의 경 우 150,000 Ci 이상은 인수될 수 없다. 표면오염도의 경우 Table 7과 같이 제한을 두고 있다. 단 베타 및 감마 방출체의 경우 흡수재(absorber)는 7 mg/cm2을 초과하지 않는 것으로 이용하고 1 cm 거리에서 각각 0.2 및 1 mRad/hr 선량을 초과 하지 않도록 하고 있다.

    2.2.4 리치랜드(Hanford) 처분장 인수기준[8]

    2.2.4.1 물리, 화학적 주요 처분 기준

    리치랜드 처분장의 경우, 미국 맨해튼 프로젝트의 핵심 시설로서 DOE Hanford 부지로 잘 알려져 있으며 US Ecology가 운영을 맡고 있고 미국에서 가장 오염이 심한 곳이며, Hanford site에 존재하는 TRU 방폐물이 미국 군사목적 TRU 방폐물 중 질량으로 50% 이상, 부피로는 70% 이상을 차지하 는 것으로 알려져 있다[7]. 따라서 이곳의 방폐물 관리 활동 이 보다 철저히 이루어지고 있다. 운반용기의 무게는 DOT type A 요건 또는 TRUPACT-Ⅱ 제한에 의해서 제한되도록 하고, 운반용기의 상부 5개의 무게는 하부 5개의 무게보다 적거나 같도록 하고 있다(55 gallon 10개 적재 기준). 용기 의 제원 및 크기에는 제한이 없다. 컨테이너 무게는 2,260 파 운드(1톤)을 넘지 못하도록 하고 있다. 용기에 있어 특이한 사항은 TRU 방폐물 운반 조건에서 Confinement 요건을 주 어 Contact-handled TRU waste의 운반의 경우에 방폐물 주 변에 6개 bag을 위치케 할 수 있는 조건을 두도록 하는 CHTRU Waste Cotent Code Appendix 2.1-4에 근거하여 layer 의 Shipping Category Notation이 6을 넘지 못하도록 하고 있다. 유리수는 가장 바깥 외부 기준 1% 미만이어야 하고 내 부 기준으로는 60 mL 또는 부피 대비 3% 중 큰 것보다는 작 도록 요구한다. 부식성 액체는 중성화되어야 하고 중성화 전, 후 pH 값을 기록하고 액체의 양 및 중성화한 액체의 양을 기 록하도록 하고 있다. Waste Material Type Ⅱ.2 (고체, 무기 방폐물)을 제외하고는 4 L 이상의 비차폐 금속 캔은 처분할 수 없다. 압축 용기 내 압축 가스는 사용할 수 없다.

    2.2.4.2 방사선학적 인수기준

    TRU 방폐물의 경우 운반용기에 대한 제거성 표면 오염은 알파방출 핵종에 대해서 20 dpm/100 cm2 이하이어야 하고 베타 감마 방출핵종에 대해서는 200 dpm/100 cm2 이하가 되 어야 한다[9]. 각 방폐물용기(payload container)의 외부 방 사선 선량율은 접촉에서 ≤ 200 mrem/hr이고 2 m 거리에서 ≤ 10 mrem/hr로 제한되어야 한며, 운반용기는 최대 60,000 Ci를 초과할 수 없다. 제거성 핵종 표면 오염도는 Alpha 및 Beta & Gamma에 대하여 각각 ‹ 20 dpm/100 cm2 및 200 dpm/100 cm2 를 초과하지 못한다[10]. 리치랜드 처분장의 경우, TRU 방폐물의 수용이 많으며 따라서 TRU 방폐물에 대한 인수기준이 많이 구체적으로 제시되어 있다. 예를 들 어 붕괴열 (Decay Heat)은 포장물 당 30 watt를 넘지 못하도 록 요구한다. 또한 239Pu와 같은 경우 등가 방사능(PE-Ci)이 ≤ 80PE-Ci여야 하며 Alpha 농도는 20년 이상의 반감기를 갖 는 핵종에 대하여 › 100 nCi/g이어야 한다. 핵분열성 물질의 양은(239Pu 핵분열성 그램 등가)는 무게비로 ≥ 1 % Be/BeO, ≤ 200 g/30 gal을 요구한다.

    3. 국내 인수기준 현황 및 새 인수기준 동향

    국내의 경우 전용 극저준위 처분장을 경주에 건설하고 자 하고 있으며 1단계로 2019년 4월부터 2026년 2월까지 총 2,246억을 투자하여 34,076 m2 부지에 총 26만 드럼을 저장 할 계획이다. 극저준위방폐물 처분장은 프랑스 및 스페인의 극저준위방폐물 처분장을 모델로 하고 있다.

    현재 동굴형 처분시설의 국내 인수기준은 처분사업자 (한국원자력환경공단)가 원자력안전위원회의 허가를 받아 운영하고 있으나, 표층시설은 현재 인수기준이 규제기관의 인허가 단계에 있으며 극저준위방폐물을 인수할 3단계 매립 형 처분시설에 대해서는 본 처분시설에 맞는 인수기준이 별 도 필요하다. 국내 동굴형 처분시설의 주요 인수기준은 아래 Table 8과 같다.

    극저준위방폐물을 인수하기 위한 새 인수기준의 설정 을 위한 연구가 진행 중이고 조만간 새 인수기준이 마련될 것으로 보인다. 현재는 수용 포장물의 무게 및 형태에 대한 연구가 한수원을 중심으로 이루어지고 있으며 개략적인 계 획은 Table 9와 같다.

    Table 10은 현재 한수원이 보유하고 있는 저장용기의 현 황이다. 이러한 용기들이 처분조건을 맞추어 처분시설에 운 반될 예정이다[11].

    이러한 연구의 결과는 극저준위방폐물의 최적 처분을 위한 토대가 될 것으로 보인다.

    4. 시사점 및 결론

    미국의 경우 Class A 방폐물이 가장 준위가 낮은 경우이 며 따라서 이들을 처분하고 있는 처분장들 중 미국 대표 처분 시설과 계획 중인 국내 극저준위 방폐물의 처분시설에 대한 사항과 비교, 분석하였다(Table 11).

    특히 클리브 및 반웰 처분장이 방사선 준위가 낮은 저 준위방폐물을 많이 처분하고 있어 중점적으로 인수기준을 파악하였다. 미국의 경우 극저준위방폐물은 일반/산업 방폐 물 처분장에 처분할 수 있도록 하는 점이 특이하며 국내의 경 우 이러한 사례를 도입하는 것은 방폐물에 대한 막연한 두려 움을 갖는 주민들의 수용성, 즉 PA (Public Acceptance) 측 면을 고려할 때 이러한 처분에 대한 수용은 불가할 것이다. 미국의 경우 bulky 형태의 방폐물 처분이 원전해체와 더불어 많이 고려되고 있으므로 이러한 측면을 국내 처분시설에 반 영하여야 하며 컨테이너의 대형화, 표준화 및 무게의 상향 등 이 많이 고려되어야 할 요인으로 분석되었다. 국내 해체방폐 물의 발생과 더불어 이러한 미국의 처분 사례는 많이 반영되 어 최적의 인수기준이 마련되어야 하고 미국의 경우 등을 고 려한 주요 극저준위방폐물의 처분을 위한 제안은 Table 12와 같다. 핵종량에 대한 제한은 아직 제시하기는 어려우나 미국 의 경우 총 50,000-60,000 Ci/container를 제시하고 있으므로 이러한 규정을 국내에 어떻게 적용할 것인지에 대한 검토가 필요하다. 따라서 2026년에 가동을 준비하고 있는 극저준위 방폐물 처분시설을 위한 인수기준을 국가 방폐물관리 계획 안에서 준비하여 새 인수기준으로 활용하여야 한다.

    감사의 글

    본 연구는 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지기술평가 원의 지원을 받아 수행된 연구입니다(NO 20193210100060).

    Figure

    JNFCWT-18-1-91_F1.gif

    Categorization of radioactive waste in USA [3].

    Table

    VLLW Quantity at Kori 1 decommissioning [1]

    Classification of Radioactive Waste in USA [3]

    Long-lived Class A waste Radioactive Level [5]

    Short-lived Class A waste Radioactive Level [5]

    Radiological Acceptance Criteria in Clive Disposal Site [7]

    External doserate and surface contamination [7]

    Acceptable Surface Contamination Level [8]

    Waste Acceptance Criteria in Korea [11]

    Planned Packing containers for VLLW

    Status of KHNP’s packing containers

    Comparisons of VLLW Disposal Site Main Characteristics

    Suggestion of Waste Acceptance Criteria Modifications considering optimization for VLLW

    Reference

    1. Ministry of Trade, Industry and Energy, Development of the Technology of Source Terms in Decommissioning, 45-46, 1415140897 (2015).
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    3. J.H. Cheong, “Study on Operation Status and Implications of Sole Disposal Site for VLLW in every Nation”, Proc. of the KRS 2010 Autumn Conference, 8(2), 35-36, Dctober 7-9, 2010, Pusan.
    4. J.H. Cheong, “Analysis of International Trends in Safe Management of Very Low Level Waste Based upon Graded Approach and Their Implications”, J. Korean Radioact. Waste Soc., 9(1), 49-62 (2011).
    5. U.S. Nuclear Regulatory Commission , Licensing Requirements for Land Disposal of Radioactive Waste, NRC Part 61, 61.50-61.84, Washington (2019).
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    9. Chem-Nuclear Systems, Hanford Site Solid Waste Acceptance Criteria, 3-1~3-7, DOE, Washington (2017).
    10. U.S. Nuclear Regulatory Commission, Packing and Transportation of Radioactive Waste, NRC, Part 71, 71.17-71.25, Washington (2019).
    11. Korea Hydro & Nuclear Power, Final Report on the Development of WCP (1st step), 181-338, KHNP A14IE01 (2015).
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