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문제 정의
- 본 연구에서는 임시저장시설 인근에 위치하는 일반인들의 방사선학적 안전성 확보를 위하여 일반인 선량제한치를 만족시키는 임시저장시설의 이격거리를 평가하였다. 이격거리를 평가하기 위해 임시저장시설 내 복토로 인한 차폐 영향을 평가하였으며, 임시저장시설 형태 및 크기에 따른 공간방사선량률을 평가하였다.
- 본 연구에서는 임시저장시설의 공간 방사선량률을 평가하기 위하여 상기 제염폐기물의 특성을 고려하였다. 제염폐기물의 구성성분 및 밀도는 국제방사선단위위원회(ICRU) 간행물 53에서 제시하는 토양 1형 자료로 설정하였다[15].
- 본 연구에서는 임시저장시설의 복토로 인한 차폐 영향을 평가하기 위하여 복토두께에 따른 거리 별 공간 방사선량률을 평가하였다. 복토의 구성성분 및 밀도의 경우 앞서 나타낸 오염 토양의 특성과 동일하게 설정하였으며, 복토 두께 조건의 경우 10 cm, 30 cm, 50 cm에 대하여 평가를 수행하였다.
- 본 연구에서는 제염폐기물 임시저장시설 인근에 생활하는 일반인의 방사선학적 안전성 확보를 위하여 임시저장시설의 이격거리를 평가하였다. 이격거리 평가 시 임시저장시설 내 복토층에 대한 차폐영향 평가를 수행하였으며, 임시저장시설의 형태 및 크기에 따라 거리별 공간 방사선량률을 평가하였다.
제안 방법
- 또한 일본 제염 지역의 대부분 주거형태는 목조건물이므로 건물특성에 해당하는 차폐계수인 0.4를 적용하였으며, 배경준위를 0.04 μSv/h로 설정하였다.
- 본 연구에서는 임시저장시설의 복토로 인한 차폐 영향을 평가하기 위하여 복토두께에 따른 거리 별 공간 방사선량률을 평가하였다. 복토의 구성성분 및 밀도의 경우 앞서 나타낸 오염 토양의 특성과 동일하게 설정하였으며, 복토 두께 조건의 경우 10 cm, 30 cm, 50 cm에 대하여 평가를 수행하였다. 임시저장시설의 형태는 지상 보관형, 지하 보관형, 반지하 보관형을 고려하였으며, 크기의 경우 5 × 5 × 2 m, 20 ×20 × 2 m, 50 × 50 × 2 m, 100 × 100 × 2 m, 200 × 200× 2 m로 총 5개의 임시저장시설 크기 조건에 대하여 평가를 수행하였다.
- 7%로 나타났다. 본 연구에서는 상기 결과를 일본재해대책본부 (NERHQ)에서 실측한 임시저장시설의 복토 영향평가 결과와 비교하였다[20]. 비교 결과 복토 두께가 10 cm일 때 5%, 30 cm일 때 1%의 오차를 보였으며, 본 연구의 결과와 유사하게 나타났다.
- 2에 나타낸 바와 같이 임시저장시설 형태에 따라 다르게 설정하였다. 본 연구에서는 위의 조건을 바탕으로 임시저장시설 형태 및 크기에 따른 지표면에서 높이 1 m 지점에서의 거리 별 공간 방사선량률을 평가하였다. 공간 방사선량률 평가는 MCNPX 전산코드와 국제방사선방호위원회(ICRP) 74간행물에서 제시하는 공간 방사선량률 환산인자를 이용하여 실시하였다[17].
- 본 연구에서는 제염폐기물 임시저장시설 인근에 생활하는 일반인의 방사선학적 안전성 확보를 위하여 임시저장시설의 이격거리를 평가하였다. 이격거리 평가 시 임시저장시설 내 복토층에 대한 차폐영향 평가를 수행하였으며, 임시저장시설의 형태 및 크기에 따라 거리별 공간 방사선량률을 평가하였다. 이를 바탕으로 선량제한치를 만족시키는 임시저장시설로부터의 이격거리를 도출하였다.
- Table 3에 선량제한치를 만족시키는 임시저장시설로부터의 이격거리를 나타내었다. 이격거리는 제염폐기물의 방사능농도, 복토 두께, 임시저장시설의 형태 및 크기를 고려하여 계산하였다. 이 중 임시저장시설의 형태 및 복토의 두께가 이격거리 설정 시 가장 큰 영향을 주었다.
- 본 연구에서는 임시저장시설 인근에 위치하는 일반인들의 방사선학적 안전성 확보를 위하여 일반인 선량제한치를 만족시키는 임시저장시설의 이격거리를 평가하였다. 이격거리를 평가하기 위해 임시저장시설 내 복토로 인한 차폐 영향을 평가하였으며, 임시저장시설 형태 및 크기에 따른 공간방사선량률을 평가하였다. 이를 바탕으로 임시저장시설 특성에 따른 일반인 선량제한치를 만족시키는 이격거리를 평가를 수행하였다.
- 이격거리 평가 시 임시저장시설 내 복토층에 대한 차폐영향 평가를 수행하였으며, 임시저장시설의 형태 및 크기에 따라 거리별 공간 방사선량률을 평가하였다. 이를 바탕으로 선량제한치를 만족시키는 임시저장시설로부터의 이격거리를 도출하였다.
- 이격거리를 평가하기 위해 임시저장시설 내 복토로 인한 차폐 영향을 평가하였으며, 임시저장시설 형태 및 크기에 따른 공간방사선량률을 평가하였다. 이를 바탕으로 임시저장시설 특성에 따른 일반인 선량제한치를 만족시키는 이격거리를 평가를 수행하였다.
- 이에 따라 본 연구에서는 일본 공간 방사선량률 기준에서 배경준위를 제외한 0.19 μSv/h를 선량제한치로 선정하였으며, 이에 적합한 임시저장시설 특성에 따른 이격거리를 평가하였다(Fig. 3).
- 이에 따라 일본 전역에 광역의 방사성 오염부지가 발생하였으며, 일본 정부에서는 ‘2011년 3월 11일에 발생한 동북지방 태평양 앞 바다의 지진에 따른 원자력발전소의 사고에 의해 방출된 방사성 물질에 대하여 환경 오염을 대처하기 위한 특별조치법’(이하 방사성 물질 오염대처 특조법)을 제정하여 원자력 재해에 대한 방재 대책 및 환경 복원 방안을 계획하였다.
- 일본에서 제시한 공간 방사선량률 기준인 0.23 μSv/h은 일반인 선량한도인 연간 1 mSv에 대하여 도출되었으며, 실외 거주시간 및 실내 거주시간은 각 8시간, 16시간으로 설정하였다.
- 임시저장시설의 특성에 따른 거리 별 공간 방사선량률을 이용하여 선량제한치를 만족하는 이격거리를 평가하였다. 일본 정부는 제염지역 구분 및 공간 방사선량률 기준을 마련하기 위하여 일반인에 대한 연간 피폭방사선량 계산 시 아래 식을 이용하였다[18, 19].
- 임시저장시설의 형태는 지상 보관형, 지하 보관형, 반지하 보관형을 고려하였으며, 크기의 경우 5 × 5 × 2 m, 20 ×20 × 2 m, 50 × 50 × 2 m, 100 × 100 × 2 m, 200 × 200× 2 m로 총 5개의 임시저장시설 크기 조건에 대하여 평가를 수행하였다.
- Table 1에 본 연구에서 설정한 토양의 밀도 및 구성성분에 대하여 나타내었다. 제염폐기물 내 함유된 방사성 핵종은 134Cs 및 137Cs로 고려하였으며, 이들의 방사성 핵종에 따른 방사능 농도 비율은 후쿠시마 원전사고 초기 비율인 1:1로 설정하였다[16]. Table 2에 본 연구에서 고려한 134Cs과 137Cs의 감마선 에너지 및 방출 분율을 나타내었다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 임시저장시설의 공간 방사선량률을 평가하기 위하여 상기 제염폐기물의 특성을 고려하였다. 제염폐기물의 구성성분 및 밀도는 국제방사선단위위원회(ICRU) 간행물 53에서 제시하는 토양 1형 자료로 설정하였다[15]. Table 1에 본 연구에서 설정한 토양의 밀도 및 구성성분에 대하여 나타내었다.
이론/모형
- 본 연구에서는 위의 조건을 바탕으로 임시저장시설 형태 및 크기에 따른 지표면에서 높이 1 m 지점에서의 거리 별 공간 방사선량률을 평가하였다. 공간 방사선량률 평가는 MCNPX 전산코드와 국제방사선방호위원회(ICRP) 74간행물에서 제시하는 공간 방사선량률 환산인자를 이용하여 실시하였다[17].
성능/효과
- 5에 임시저장시설의 크기가 50 × 50 × 2 m, 제염폐기물의 방사능 농도가 30,000 Bq/kg일 때 임시저장시설 형태에 따른 거리 별 공간 방사선량률을 나타내었다. 공간 방사선량률은 지상 보관형에서 가장 높게 나타났으며, 이어서 반지하 보관형, 지하 보관형 순으로 나타났다. 복토가 없을 경우 반지하 보관형은 지상 보관형에 비해 공간 방사선량률이 38% 감소하였으며, 지하 보관형의 경우 44% 감소하였다.
- 이는 제염폐기물 운반 및 보관 작업자의 작업 편의성을 높여 작업시간을 단축시키고 결과적으로 작업자의 피폭방사선량을 감소시킨다. 또한 지상 보관형은 시설의 유지보수가 용이하며 제염폐기물 양에 따라 유동적으로 시설의 크기를 변경할 수 있다는 장점이 있다. 이 뿐만 아니라 지상 보관형은 제염폐기물의 반출 후 굴착이 이루어진 다른 형태에 비해 부지복원이 용이하다.
- 복토의 두께가 증가함에 따라 이격거리는 감소하였는데, 복토두께가 30 cm인 경우 지상보관형의 이격거리는 농도에 따라 각각 0 m, 2 m, 7 m, 반지하 보관형의 이격거리는 0 m, 1 m, 5 m, 지하 보관형의 이격거리는 0 m, 0 m, 1 m로 평가되었다. 복토 두께가 50 cm일 때 이격거리는 임시저장시설 형태에 관계없이 본 연구에서 고려한 제염폐기물 방사능 농도 구간에서 모두 0 m로 평가되었다.
- 임시저장시설 내 복토로 인한 영향은 공간 방사선량률 결과에 큰 영향을 나타내었다. 복토 두께를 증가시킬수록 공간 방사선량률이 크게 감소하였다. 그러나 복토의 경우 오염되지 않은 토양 및 오염된 토양을 정화하여 사용하므로 복토 두께가 증가할수록 복토 생산에 해당되는 비용 손실이 증가할 것이다.
- 본 연구에서 평가한 선량제한치를 만족시키는 이격거리는 제염폐기물의 방사능 농도, 복토층의 두께에 따라 비교적 넓은 범위를 나타내었다. 사고 이후 오염지역 내 대표적인 제염폐기물의 방사능 농도를 바탕으로 최적화된 복토층 두께를 선정할 수 있으며, 이를 통해 이격거리 범위의 폭을 줄임으로써 본 연구의 유효성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 상기 결과를 일본재해대책본부 (NERHQ)에서 실측한 임시저장시설의 복토 영향평가 결과와 비교하였다[20]. 비교 결과 복토 두께가 10 cm일 때 5%, 30 cm일 때 1%의 오차를 보였으며, 본 연구의 결과와 유사하게 나타났다.
- 4에 지상 보관형 임시저장시설의 크기가 50 ×50 × 2 m, 제염폐기물의 방사능 농도가 30,000 Bq/kg일 때 복토 두께에 따른 거리 별 공간 방사선량률을 나타내었다. 임시저장시설 거리에 따른 공간 방사선량률은 복토 두께가 증가할수록 감소하였다. 복토에 의한 차폐효과는 10 cm일 때 68.
- 복토 두께가 30 cm 일 경우 대부분의 방사선이 차폐되어 제염폐기물의 방사능 농도가 최대인 100,000 Bq/kg 일지라도 10 m 이내에서 선량제한치를 만족하였다. 임시저장시설 형태에 따른 방사선량률은 지상 보관형, 반지하 보관형, 지하 보관형 순으로 높게 나타났다. 크기가 50 × 50 × 2 m이고 복토두께가 0 cm인 경우, 지상 보관형의 평가된 이격거리는 14 m(최소농도), 33 m(최빈농도), 57 m(최대농도)이며, 반지하 보관형의 이격거리는 9 m(최소농도), 24 m(최빈농도), 45 m(최대농도), 지하 보관형의 이격거리는 6 m(최소농도), 16 m(최빈농도), 31 m(최대농도)로 나타났다.
- 임시저장시설의 복토 두께는 공간 방사선량률 결과에 크게 영향을 미쳤으며, 복토에 의한 차폐효과는 10 cm일 때 68.9%, 30 cm일 때 96.9%, 50 cm일 때 99.7%로 나타났다. 복토 두께가 30 cm 일 경우 대부분의 방사선이 차폐되어 제염폐기물의 방사능 농도가 최대인 100,000 Bq/kg 일지라도 10 m 이내에서 선량제한치를 만족하였다.
- 크기가 50 × 50 × 2 m인 지상 보관형에 대해서는 복토두께가 0 cm인 경우 이격거리는 14 m(최소농도), 33 m (최빈농도), 57 m(최대농도)로 각각 평가되고, 복토 두께가 10 cm인 경우 6 m(최소농도), 18 m(최빈농도), 36 m (최대농도), 복토 두께가 30 cm인 경우 0 m(최소농도), 2 m (최빈농도), 7 m(최대농도)로 평가되었다.
후속연구
- 그러나 복토의 경우 오염되지 않은 토양 및 오염된 토양을 정화하여 사용하므로 복토 두께가 증가할수록 복토 생산에 해당되는 비용 손실이 증가할 것이다. 따라서 본 연구의 결과를 바탕으로 임시저장 시설 설계 시 경제적 측면을 고려하여 최적의 복토 두께를 설정할 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구의 결과는 현재 일본에서 운영중인 임시저장시설에 대한 방사선학적 안전성 개선방안으로 활용될 것으로 판단된다. 또한 폐기물 관리 기반 연구 및 방사능방재 관련 연구의 기초자료로도 활용될 수 있을 것이다.
- 해당 결과를 바탕으로 지형적 요소, 유지관리, 부지복원의 용이성, 경제적 측면 등을 고려하여 최적화된 임시저장시설 형태를 설계할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 현재 일본에서 운영중인 임시저장시설에 대한 방사선학적 안전성 개선방안으로 활용될 것으로 판단된다. 또한 폐기물 관리 기반 연구 및 방사능방재 관련 연구의 기초자료로도 활용될 수 있을 것이다.
- 사고 이후 오염지역 내 대표적인 제염폐기물의 방사능 농도를 바탕으로 최적화된 복토층 두께를 선정할 수 있으며, 이를 통해 이격거리 범위의 폭을 줄임으로써 본 연구의 유효성을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과를 바탕으로 임시저장시설 설계 시 인근에 거주하는 일반인 및 작업자들의 방사선 안전성 확보를 위하여 물리적 방호를 수립할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서 평가한 선량제한치를 만족시키는 이격거리는 제염폐기물의 방사능 농도, 복토층의 두께에 따라 비교적 넓은 범위를 나타내었다. 사고 이후 오염지역 내 대표적인 제염폐기물의 방사능 농도를 바탕으로 최적화된 복토층 두께를 선정할 수 있으며, 이를 통해 이격거리 범위의 폭을 줄임으로써 본 연구의 유효성을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과를 바탕으로 임시저장시설 설계 시 인근에 거주하는 일반인 및 작업자들의 방사선 안전성 확보를 위하여 물리적 방호를 수립할 수 있을 것이다.
- 임시저장시설 크기에 따른 이격거리 평가 시 크기의 영향은 미미하게 나타났으며, 이는 적재된 제염폐기물로 인해 자기차폐가 발생하였기 때문이다. 해당 결과를 바탕으로 지형적 요소, 유지관리, 부지복원의 용이성, 경제적 측면 등을 고려하여 최적화된 임시저장시설 형태를 설계할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 현재 일본에서 운영중인 임시저장시설에 대한 방사선학적 안전성 개선방안으로 활용될 것으로 판단된다.
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