한번 쓴 핵연료 재활용은 동일…핵무기용 플루토늄은 추출 못해

한국과 미국이 공동연구하고 있는 파이로프로세싱(건식 재처리)은 한번 쓴 핵연료를 재활용하면서도 기존 핵연료 재처리 방식과 달리 핵무기로 전용될 수 있는 플루토늄 추출을 어렵게 만드는 방식이다. 다시 말해 한국이 자체 핵무기를 보유할 것이라는 미국의 우려를 불식시킬 수 있는 기술로 통한다.



한번 쓴 핵연료를 ‘재활용’하는 파이로프로세싱은 연탄재에서 미처 타지 못한 부분만 모아 새 연탄을 만드는 것에 비유된다.

사용전핵연료는 100% 우라늄으로 구성돼 있고 이를 원자력 발전소에서 핵 분열시키면 소량의 플루토늄(0.9%)과 넵투늄, 아메리슘 등의 핵종(核種)이 새로 만들어진다. 그 외 약 95.6%의 우라늄이 남지만 한국은 이를 전부 핵폐기물로 저장하고 있다. 한참 더 태울 수 있는 연탄을 그냥 연탄재로 버리는 셈이다.

미국이나 프랑스 등 핵 선진국은 사용후핵연료에서 플루토늄과 우라늄을 뽑아내 다시 쓰고 있다. 이 과정에서 질산을 사용하기 때문에 습식 재처리 기술이라고 불린다. 문제는 플루토늄이 핵발전용 우라늄과 달리 핵무기의 원료로 사용될 수 있다는 점이다. 이에 따라 미국은 한국이 이 같은 재처리 기술을 개발하고 보유하는데 반대해 왔다.

사용후핵연료를 질산에 녹여 플루토늄을 뽑아내는 기존의 재처리는 핵무기 원료를 확보하는 것이 주목적이었다. 반면 파이로프로세싱은 폐연료봉을 섭씨 550도로 태운 뒤 전기 분해해 우라늄을 뽑아낸다. 이를 차세대 원전의 재료로 재활용할 수 있게 되면 우라늄 활용도는 지금의 100분의 1배, 방사성은 1000분의1로 줄어든다. 무엇보다 파이로프로세싱을 하게 되면 플루토늄이 우라늄보다 무거운 다른 금속들과 뒤섞여 나오기 때문에 플루토늄만 따로 추출할 수 없다는 점이다. 플루토늄의 순도가 크게 떨어져 핵무기를 만들기가 어려워진다는 것이다. 정부는 그동안 이 같은 파이로프로세싱의 특성을 바탕으로 사용후핵연료에 대한 처리권을 얻으려 했다.

문제는 파이로프로세싱은 아직 개발 중인 기술로 완전히 검증되지 않았다는 데 있다. 한국원자력연구원은 파이로프로세싱 기술을 모의 실험할 수 있는 시설을 갖추고 2020년대 말까지 파이로프로세싱으로 얻은 우라늄을 원료로 쓰는 차세대 원전을 상용화한다는 목표를 가지고 있다. 서균렬 서울대 원자핵공학과 교수는 “파이로프로세싱은 산업 부수적 기술은 있으나 거기서 나오는 플루토늄을 다시 태울 수 있는 아궁이를 따로 만들어야 하는 문제가 있다”고 지적했다.

하종훈 기자 artg@seoul.co.kr