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핵연료주기 외부비용 평가
External Cost Assessment for Nuclear Fuel Cycle 원문보기

Journal of nuclear fuel cycle and waste technology = 방사성폐기물학회지, v.13 no.4, 2015년, pp.243 - 251  

박병흥 (한국교통대학교) ,  고원일 (한국원자력연구원)

초록
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국내 원자력발전은 현재 두 번째로 큰 전력 공급 방법이며 원전의 수 역시 증가되는 것으로 계획되어 있다. 그러나, 원자력발전에 의해 발생되는 사용후핵연료에 대해서는 아직 명확한 관리 정책이 확립되어 있지 않다. 원자로 이 후 핵물질 흐름과 관련된 후행 핵연료주기는 사용후핵연료 관리를 위한 기술들의 집합이다. 따라서, 사용후핵연료 관리 정책은 핵연료주기 선택과 함께한다. 핵연료주기 선택의 중요 항목은 경제성으로 이는 사적비용과 함께 외부비용을 더해 결정되어야 한다. 직접비용 인 사적비용과 달리 간접비용인 외부비용에 대한 연구는 원전에 집중되어 있으며 핵연료주기에 대한 연구는 없는 상황이다. 본 연구에서는 핵연료주기에 적용할 수 있는 외부비용 항목들을 도출하고 정량화를 시도하였다. 핵연료주기 외부비용 평가를 위해 고려될 수 있는 핵연료주기로 OT(직접처분), DUPIC(PWR-CANDU 연결), PWR-MOX(PWR 습식재처리), Pyro-SFR (파이로 처리와 고속로 연계)의 네 가지를 선정하였다. 원자력발전의 외부비용 평가에 고려되었던 항목들을 분석하여 핵연료주기에서 에너지 공급 안보비용, 사고위험비용과 수용성 비용을 외부비용 항목으로 도출하고 추산하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nuclear power is currently the second largest power supply method in Korea and the number of nuclear power plants are planned to be increased as well. However, clear management policy for spent fuels generated from nuclear power plants has not yet been established. The back-end fuel cycle, associate...

주제어

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문제 정의

  • 이 모든 사고 유형을 고려하여 비용을 추산하는 것은 오랜 시간의 노력이 필요하며 다양한 모델을 이용한 접근이 이루어져야 한다. 따라서, 본 연구에서는 상대적으로 연구 자료가 잘 정리된 원전 중대 사고에 대한 위험비용을 핵 연료주기 별로 추산 비교하였다.
  • ExternE나 CASES에서와 같이 일반 운전 상황의 환경 오염에 의한 비용을 평가하기 위해서는 오염물의 확산 범위를 결정해야 하며 이는 원전과 핵연료주기 시설의 위치와 바람의 방향 등 기후 특성이 반영되어야 함을 의미한다. 본 연구는 핵연료주기 사이의 외부비용 차이를 비교하기 위한 연구로 원전과 핵연료주기 시설의 입지를 특정하지는 않았다. 따라서, 일반 운전 상황에서 환경 오염에 대한 비용을 다루지는 않았다.
  • 본 연구에서는 사용후핵연료 관리 정책 결정의 경제성 비교에 기초자료로 사용될 수 있는 외부비용을 핵연료주기를 대상으로 추산, 비교하였다. 이를 위해 분석 대상이 되는 핵연료주기를 네 가지로 정의하고 원자력발전을 대상으로 사용된 외부비용 항목과 방법 중 핵연료주기에 적용 가능한 부분을 도출하였으며 이를 이용하여 핵연료주기별 외부 비용을 추산하였다.
  • 본 연구에서는 사용후핵연료 정책 방향 결정에 필요한 비용 평가 방법의 한 측면으로 핵연료주기의 외부비용 평가를 수행하였다. 오랜 기간 동안 전력 생산의 한 축을 담당한 원자력은 국가 에너지 수급 계획에서 중요한 공급원으로 여겨지고 있다.
  • 본 연구에서는 원자력 발전과 관련된 외부비용 평가 방법을 분석하여 핵연료주기 외부비용 평가에 반영될 수 있는 항목들을 도출하였다. 핵연료주기 외부비용 평가를 위해 고려될 수 있는 핵연료주기로 OT(직접처분), DUPIC(PWRCANDU 연결), PWR-MOX(PWR 습식재처리), Pyro-SFR(파이로 처리와 고속로 연계)의 네 가지를 선정하였다.
  • 결과는 폐기물 양이 반영된 것으로 지속적인 핵물질 재순환이 발생하는 Pyro-SFR 핵연료주기에서 가장 적은 폐기물이 발생되기 때문에 PyroSFR의 수용성 비용이 가장 적게 나타났다. 중저준위 폐기물 처분 비용을 다루었던 문헌과 달리 본 연구에서는 핵연료주 기 최후단에서 발생하는 폐기물들이 고준위 폐기물이므로 이에 대해서는 오차가 발생할 수 있을 것으로 예상되나 핵연 료주기별 차이를 비교할 수 있는 결과로는 판단된다.

가설 설정

  • 원자력 발전과 관련된 외부비용은 1) 일반적인 운전 상황에서 발생되는 비용과 2) 일시적인 사건에서 소요되는 비용으로 구분할 수 있다. 정상 운전 상태에서 발생되는 외부비용 추산을 위해 ExternE나 CASES에서는 발전과정에서 발생되는 환경오염과 그 결과로 유발되는 건강에 대한 위해 정도를 금전적인 가치로 추산하였다.
  • 본 연구에서는 Table 6에서 보인 중저준위 폐기물 처분단가 차이를 대리변수로 하여 고준위 폐기물 수용성에 대한 최소 비용으로 사용하였으며 1 m3 에 1 tHM이 처분되는 것으로 가정하였다. 금속의 밀도는 상당히 높아 1 m3 의 금속은 1t보다 더 많은 무게를 보이지만 최종처분 단계에서는 처리과정에서 발생된 폐기물이 고화체 등과 혼합되어 처분되며 사용후핵연료는 핵 연료 구조체와 함께 처분되기 때문에 이 수치를 가정하였다. 따라서, 고준위 폐기물 처분 단가 차이 단위를 50.
  • 2에서 보인 것과 같이 핵연료주기별 물량 계산에서 처분장에 보내지는 폐기물의 양은 금속의 질량 단위로 제시되었다. 본 연구에서는 Table 6에서 보인 중저준위 폐기물 처분단가 차이를 대리변수로 하여 고준위 폐기물 수용성에 대한 최소 비용으로 사용하였으며 1 m3 에 1 tHM이 처분되는 것으로 가정하였다. 금속의 밀도는 상당히 높아 1 m3 의 금속은 1t보다 더 많은 무게를 보이지만 최종처분 단계에서는 처리과정에서 발생된 폐기물이 고화체 등과 혼합되어 처분되며 사용후핵연료는 핵 연료 구조체와 함께 처분되기 때문에 이 수치를 가정하였다.
  • 이는 문헌[6]에서 사용된 방법을 활용한 것으로 GDP에 전력이 직간접적으로 영향을 미치고 있다고 가정한 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
원자력이 중장기적으로 주요 전력 공급원인 이유는 무엇인가? 2014년을 기준으로 23기의 원전이 네 개 부지에서 가동되어 우리나라는 20,716 MW의 원자력 발전 설비 용량을 보유하게 되었다. 원자력은 화력에 이은 두 번째 규모의 발전 방식으로 2027년까지의 전력 수급계획을 담고 있는 ‘제6차 전력 수급 기본계획’에서 연평균 약 3.4%의 증가가 계획되어 있어 중장기적으로는 주요 전력 공급원으로서의 지위를 유지할 것이 예상된다.
사용후핵연료 처리 및 처분 기술에는 무엇이 있는가? 한편, 원자력발전에 의해 발생되는 사용후핵연료에 대해서는 아직 명확한 관리 정책이 확립되어 있지 않으며 연구 개발 측면에서 정책 결정시 실행할 수 있도록 기술 확보를 위해 사용후핵연료 처리 및 처분 기술이 개발되고 있다. 국가 원자력 기술 개발 계획은 ‘원자력연구개발 계획’에 담겨 있으며 2016년까지를 기간으로 하는 제4차 계획에서는 소듐냉각고속로(SFR) 원형로 설계 추진과 핵비확산성 핵연료 주기(Pyroprocess)기반 기술개발이 반영되었다. 이 두 기술은 서로 연계시켜 순환핵연료주기를 실현시키려는 목적으로 2008년 원자력위원회에서 확정된 ‘미래 원자력 시스템 개발 장기 추진 계획’의 중심 과제들이다.
우리나라의 원자력 발전 설비 용량은 어떻게 되는가? 이러한 정책적 기조 하에서 1978년 고리 원전 1호기 운전이 시작되었으며 이후 국내 원전의 수는 점차 늘어났다. 2014년을 기준으로 23기의 원전이 네 개 부지에서 가동되어 우리나라는 20,716 MW의 원자력 발전 설비 용량을 보유하게 되었다. 원자력은 화력에 이은 두 번째 규모의 발전 방식으로 2027년까지의 전력 수급계획을 담고 있는 ‘제6차 전력 수급 기본계획’에서 연평균 약 3.
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