현재 기준개념으로 개발하여 상용화 단계에 있는 심층 동굴 처분기술에 대한 대안으로서 지질학적 조건이 더 안정적인 지하 3~5 km의 심도에 사용후핵연료를 포함한 고준위폐기물을 처분하는 심부시추공 처분기술의 국내 적용 가능성을 예비 평가 하였다. 이를 위하여 심부시추공 처분개념의 기술적 적용성 분석에 필요한 국내 기반암 분포특성 및 심부시추공 처분부지 적합성 평가 기술 분석과 대구경 심부시추기술을 평가하였다. 이들 분석결과를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 설계 기준 및 요건에 적합한 심부시추공 처분용기 및 밀봉시스템 개념을 설정하여 예비 기준 심부시추공 처분 개념을 도출하였다. 그리고 도출된 예비 기준 처분시스템에 대하여 열적 안정성 및 그래픽 처분환경에서의 처분공정 모사 등 다양한 성능평가를 수행하고 이들을 종합하여 심부시추공 처분시스템의 국내 적용성에 대하여 다양한 관점에서의 예비평가를 수행하였다. 결론적으로, 심부시추공 처분시스템은 처분심도와 단순한 방법으로 인하여 안전성 및 경제적 타당성 측면에서 많은 장점이 있지만, 불확실성을 줄이고 인허가를 획득하기 위해서는 이 기술에 대한 현장실증이 필수적이다. 본 연구결과는 사용후핵연료 관리 국가정책 수립을 위한 공학적 근거자료로 활용이 가능하며, 심부시추공 처분기술에 관심을 갖는 방사성폐기물 관리 이해당사자들에게 필요한 정보자료로 제공될 수 있다.
현재 기준개념으로 개발하여 상용화 단계에 있는 심층 동굴 처분기술에 대한 대안으로서 지질학적 조건이 더 안정적인 지하 3~5 km의 심도에 사용후핵연료를 포함한 고준위폐기물을 처분하는 심부시추공 처분기술의 국내 적용 가능성을 예비 평가 하였다. 이를 위하여 심부시추공 처분개념의 기술적 적용성 분석에 필요한 국내 기반암 분포특성 및 심부시추공 처분부지 적합성 평가 기술 분석과 대구경 심부시추기술을 평가하였다. 이들 분석결과를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 설계 기준 및 요건에 적합한 심부시추공 처분용기 및 밀봉시스템 개념을 설정하여 예비 기준 심부시추공 처분 개념을 도출하였다. 그리고 도출된 예비 기준 처분시스템에 대하여 열적 안정성 및 그래픽 처분환경에서의 처분공정 모사 등 다양한 성능평가를 수행하고 이들을 종합하여 심부시추공 처분시스템의 국내 적용성에 대하여 다양한 관점에서의 예비평가를 수행하였다. 결론적으로, 심부시추공 처분시스템은 처분심도와 단순한 방법으로 인하여 안전성 및 경제적 타당성 측면에서 많은 장점이 있지만, 불확실성을 줄이고 인허가를 획득하기 위해서는 이 기술에 대한 현장실증이 필수적이다. 본 연구결과는 사용후핵연료 관리 국가정책 수립을 위한 공학적 근거자료로 활용이 가능하며, 심부시추공 처분기술에 관심을 갖는 방사성폐기물 관리 이해당사자들에게 필요한 정보자료로 제공될 수 있다.
As an alternative to deep geological disposal technology, which is considered as a reference concept, the domestic applicability of deep borehole disposal technology for high level radioactive waste, including spent fuel, has been preliminarily evaluated. Usually, the environment of deep borehole di...
As an alternative to deep geological disposal technology, which is considered as a reference concept, the domestic applicability of deep borehole disposal technology for high level radioactive waste, including spent fuel, has been preliminarily evaluated. Usually, the environment of deep borehole disposal, at a depth of 3 to 5 km, has more stable geological and geo-hydrological conditions. For this purpose, the characteristics of rock distribution in the domestic area were analyzed and drilling and investigation technologies for deep boreholes with large diameter were evaluated. Based on the results of these analyses, design criteria and requirements for the deep borehole disposal system were reviewed, and preliminary reference concept for a deep borehole disposal system, including disposal container and sealing system meeting the criteria and requirements, was developed. Subsequently, various performance assessments, including thermal stability analysis of the system and simulation of the disposal process, were performed in a 3D graphic disposal environment. With these analysis results, the preliminary evaluation of the domestic applicability of the deep borehole disposal system was performed from various points of view. In summary, due to disposal depth and simplicity, the deep borehole disposal system should bring many safety and economic benefits. However, to reduce uncertainty and to obtain the assent of the regulatory authority, an in-situ demonstration of this technology should be carried out. The current results can be used as input to establish a national high-level radioactive waste management policy. In addition, they may be provided as basic information necessary for stakeholders interested in deep borehole disposal technology.
As an alternative to deep geological disposal technology, which is considered as a reference concept, the domestic applicability of deep borehole disposal technology for high level radioactive waste, including spent fuel, has been preliminarily evaluated. Usually, the environment of deep borehole disposal, at a depth of 3 to 5 km, has more stable geological and geo-hydrological conditions. For this purpose, the characteristics of rock distribution in the domestic area were analyzed and drilling and investigation technologies for deep boreholes with large diameter were evaluated. Based on the results of these analyses, design criteria and requirements for the deep borehole disposal system were reviewed, and preliminary reference concept for a deep borehole disposal system, including disposal container and sealing system meeting the criteria and requirements, was developed. Subsequently, various performance assessments, including thermal stability analysis of the system and simulation of the disposal process, were performed in a 3D graphic disposal environment. With these analysis results, the preliminary evaluation of the domestic applicability of the deep borehole disposal system was performed from various points of view. In summary, due to disposal depth and simplicity, the deep borehole disposal system should bring many safety and economic benefits. However, to reduce uncertainty and to obtain the assent of the regulatory authority, an in-situ demonstration of this technology should be carried out. The current results can be used as input to establish a national high-level radioactive waste management policy. In addition, they may be provided as basic information necessary for stakeholders interested in deep borehole disposal technology.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
즉, 심부시추공 처분기술을 적용하기 위해서는 원자력환경과 지하 5 km 심도의 지질 및 지화학 조건이 심부시추공 처분에 적합한가를 우선 확인하여야 하며, 대구경 장심도 굴착장비 및 조사장비와 이들 장비의 운용기술이 확보되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 적합성과 관련 기술의 확보 가능성에 대한 분석을 수행하였다.
따라서, 본 연구에서는 현재 수행하고 있는 지열산업에서의 시추 및 탐사기술과 심층 동굴 처분시스템 개발기술과 연계하여 지질학적 조건이 더 안정적인 지하 3~5 km의 심도에 고준위폐기물을 처분하는 심부시추공 처분기술의 국내 적용 가능성 및 타당성을 예비 평가하고자 하였다. 이를 위하여 국내 기반암 분포특성 및 심부시추공 처분부지 적합성 평가 기술을 분석하고 심부시추기술을 평가하였다.
국내에서 심부시추공 탐사기술 현황은 방사성 폐기물 처분 연구를 수행하는 한국원자력연구원에서는 심도 1,000 m 정도까지의 시추공 탐사가 가능하며, 한국지질자원연구원의 경우 심도 3,000 m 정도까지 탐사할 수 있고 향후 추가적인 기술을 확보하여 5,000 m 이상 심도의 시추공 탐사가 가능하도록 할 계획에 있다[13]. 또한, 심부에서의 지질 및 지하수 화학특성 분석 기술은 심부시추 시 채취한 코어에 대한 탄소 및 우라늄 등 동위원소 분석을 통하여 확보하고자 하였다. Fig.
본 논문에서는 예비 기준 심부시추공 처분개념 및 성능평가를 위하여, 국내 사용후핵연료 발생특성에 대한 연구[15]결과를 근거로 향후 국내에서 주로 발생될 것으로 예상되는 초기농축도 4.5wt% 방출연소도 55 GWd/MtU을 갖는 Plus7 16×16 핵연료를 기준핵연료로 선정하였으며, 이에 대한 심부시추공 처분용기 개념을 설정하였다.
본 연구에서는 지하 5 km 심도까지 시추공을 뚫어 3~5km 구간에 공학적방벽 개념으로 사용후핵연료를 포함하는 고준위 방사성폐기물을 처분하고, 처분구간 상부부터 지표까지 (3 km ~ 지표)의 구간은 벤토나이트, 콘크리트 등으로 밀봉하여 지표 생태계와 완전하게 격리시키는 개념인 심부시추공 처분기술의 국내 적용성을 예비평가 하였다. 즉, 심부시추공 처분기술을 적용하기 위해서는 원자력환경과 지하 5 km 심도의 지질 및 지화학 조건이 심부시추공 처분에 적합한가를 우선 확인하여야 하며, 대구경 장심도 굴착장비 및 조사장비와 이들 장비의 운용기술이 확보되어야 한다.
제안 방법
국내 기반암 특성, 부지적합성 평가 및 시추기술 현황 분석 결과를 바탕으로 국내에서 발생하는 사용후핵연료 또는 발생 가능한 고준위폐기물에 대한 붕괴열, 독성 등 특성을 분석하여, 심부시추공 처분시스템 예비개념을 도출하였다. 이를 위하여 SiC (Silicon Carbide) 이중구조 심부시추공 처분용기 개념과 시추공 밀봉 개념을 설정하고, 이를 종합하였다.
국내 원자력환경 등을 고려하여 설정된 예비 심부시추공 기준 처분시스템 구성요소들에 대한 개념과 지상 및 심부 처분환경에서 처분공정 흐름의 적합성을 분석하기 위하여 Fig. 13에서 보여주는 바와 같이 3차원 그래픽 모델로 구축한 가상환경에서 심부시추공 처분공정을 구현하였다.
국내의 원자력환경, 지질 및 산업환경 등에 대한 분석결과에 따른 예비 기준 심부시추공 처분개념 및 성능평가 결과를 바탕으로 국내 처분대상 폐기물, 지질환경, 굴착기술, 심부환경 조사분석 기술 및 경제성 측면에서 심부시추공 처분기술의 적용 가능성에 대한 예비적인 평가를 수행하였다.
또한, 도출된 예비 기준 처분시스템에 대하여 열적 안정성 평가 및 심부시추공 간격 설정 등 다양한 성능 평가와 그래픽 가상환경에서의 심부시추공 처분공정을 모사하여 설정된 개념의 적절성을 확인하였다. 그리고 이들을 종합하여, 국내 원자력환경, 지질 및 지하수, 안전성, 핵심기술 및 경제성 측면에서의 심부시추공 처분시스템의 국내 적용성에 대한 예비평가를 수행하였다.
다양한 산업의 발전에 따른 에너지 소요를 충족시키기 위하여 비교적 효율적이고 청정한 에너지로 고려되고 있는 원자력발전을 이용하여왔으며, 이를 위하여 안전을 최우선으로 하였다. 원자력발전에 따라 필수적으로 발생하게 되는 방사성폐기물 또한 안전을 가장 중요하게 고려하여 인간 및 자연환경으로부터 완전하게 격리시키고자 하는 노력이 있어왔다.
이들 분석결과를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 설계 기준 및 요건에 적합한 심부시추공 처분용기와 밀봉개념을 설정하고, 이를 종합하여 예비 기준 심부시추공 처분 개념을 도출하였다. 도출된 예비 기준 처분시스템에 대하여 열적 안정성과 심부시추공 간격 분석 및 3차원 그래픽으로 구축한 처분환경에서의 처분공정 분석 등 다양한 성능 평가를 수행하고 이들을 종합하여 심부시추공 처분시스템의 국내 적용성에 대한 예비평가를 수행하였다.
4에서 보여주는 바와 같이 우라늄 계통 동위원소 분석결과를 이용하여 암반 파쇄대에서의 핵종 거동범위와 속도를 계산하고, 단열대 충전광물의 탄소 동위원소를 이용한 지하학 특성 분석을 통하여 주변의 지화학진화과정 도출이 가능하다. 따라서, 지열 이용을 위한 심부시추 부지인 포항, 광주, 나주와 KURT 부지에서의 심부시추공 굴착시 수집한 코어 및 굴착암 시편에 대한 탄소 및 우라늄 등 각종 동위원소 분석을 통하여 심부지하에서의 지질 및 지하수 화학 특성 분석 기술을 확보하여 심부지하의 지화학 진화과정 분석방안을 도출하였다.
심부시추공 처분 안전성 확보를 위한 법적 근거 및 안전성확보 기본요건을 분석하여 처분환경에서의 처분용기 및 처분시스템의 열적 안정성평가 방안을 설정하고, 이에 따른 예비평가를 수행하였다. Fig.
심부시추공 처분개념에 있어서 처분효율에 영향을 주는 인자인 심부시추공 간격 설정 인자를 도출하고 이에 대한 예비 평가를 수행하여 처분면적 측면에서 심층 동굴 처분개념과 비교를 수행하였다.
심부시추공 처분시스템의 기술적 적용성 분석을 위하여 국내 지열개발 산업과의 협력을 통하여 수집한 연구자료를 바탕으로 국내 기반암 분포특성 및 심부시추공 처분부지 적합성 평가 기술을 분석하고 대구경 장심도 심부시추기술에 대한 가능성을 평가하였다. 이들 결과를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 설계 기준 및 요건에 적합한 심부시추공 처분용기 및 밀봉/폐쇄 개념을 설정하여 예비 기준 심부시추공 처분 개념을 도출하였다.
심부시추공 처분용기는 처분환경에서의 설계요건[12]에 적합하도록 구조적 건전성과 내부식성을 갖는 SiC 세라믹 내부용기에 취급용이성 향상을 위한 스테인리스 외부용기 이중구조 개념으로 사용후핵연료 집합체 1개를 적재할 수 있도록 하였다. Fig.
심부시추공 처분장의 위치 결정을 위한 초기 단계부터 시추공 탐사와 적합성 평가를 수행한다. 일반적으로 결정질 기반암에 대한 지하 3~5 km 깊이의 지질학적 정보가 부족한 경우가 많으므로 첫 번째 시추공은 그 깊이에서의 지질, 수리지질, 지사(地史) 등을 특성화하는데 활용된다.
국내 기반암 특성, 부지적합성 평가 및 시추기술 현황 분석 결과를 바탕으로 국내에서 발생하는 사용후핵연료 또는 발생 가능한 고준위폐기물에 대한 붕괴열, 독성 등 특성을 분석하여, 심부시추공 처분시스템 예비개념을 도출하였다. 이를 위하여 SiC (Silicon Carbide) 이중구조 심부시추공 처분용기 개념과 시추공 밀봉 개념을 설정하고, 이를 종합하였다.
따라서, 본 연구에서는 현재 수행하고 있는 지열산업에서의 시추 및 탐사기술과 심층 동굴 처분시스템 개발기술과 연계하여 지질학적 조건이 더 안정적인 지하 3~5 km의 심도에 고준위폐기물을 처분하는 심부시추공 처분기술의 국내 적용 가능성 및 타당성을 예비 평가하고자 하였다. 이를 위하여 국내 기반암 분포특성 및 심부시추공 처분부지 적합성 평가 기술을 분석하고 심부시추기술을 평가하였다. 이들 분석결과를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 설계 기준 및 요건에 적합한 심부시추공 처분용기와 밀봉개념을 설정하고, 이를 종합하여 예비 기준 심부시추공 처분 개념을 도출하였다.
8에서 보여주는 바와 같이 심도에 따라 서로 다른 기능을 갖는 밀봉시스템 개념을 설정하였다. 제안한 밀봉시스템의 특징은 처분구역 상부 약 3km 심도에서 지표까지의 밀봉 구역을 4개의 구역으로 나누고 지하수의 특성을 고려하여 각 구역별 특성을 구분하고 밀봉 물질을 특성화하는 개념이다.
지열을 이용한 난방 및 발전을 목적으로 심부시추공을 굴착한 포항 및 강화 석모도의 지질 및 지온 특성자료를 수집하였으며[10,11], 지열발전 목적의 심부시추기술 실증을 수행하는 광주지역의 관련 자료도 수집하여 분석하였다[7]. 또한, 소규모이지만 국내 유일의 지하처분연구시설(KURT: KAERI Underground Research Tunnel)의 지질 및 지하수 조사를 수집하여 분석하였다.
대상 데이터
또한, 국내 소규모 지하처분연구시설인 KURT 부지 조건인 지표온도 10℃, 지온경사 30℃·km-1를 고려하였으며, 해석 툴은 아바쿠스를 활용하였다.
지열을 이용한 난방 및 발전을 목적으로 심부시추공을 굴착한 포항 및 강화 석모도의 지질 및 지온 특성자료를 수집하였으며[10,11], 지열발전 목적의 심부시추기술 실증을 수행하는 광주지역의 관련 자료도 수집하여 분석하였다[7]. 또한, 소규모이지만 국내 유일의 지하처분연구시설(KURT: KAERI Underground Research Tunnel)의 지질 및 지하수 조사를 수집하여 분석하였다. 상기 4개 지역은 한반도 중남부지질을 대표하는 경기복합체, 옥천지구대, 영남 복합체 및 경상분지 지질 구역에 대한 각각의 대표 지역(Fig.
10은 국내 경수로형 사용후핵연료를 대상으로 한 심부시추공 처분시스템에 대한 열적 안정성 평가를 위한 기하학적 모델을 나타내고 있다. 해석 영역은 심도 2~6 km로 처분구역인 심도 3~5 km 의 상하부로 1 km를 추가한 영역이며, 처분시추공 간격은 기본적으로 시추공간의 열적 영향을 적게 받는 간격인 200 m로서[18] 대칭인 점을 고려하여 1/2로 해석모델을 설정하고, 2D 축 대칭 모델을 이용하였다. 또한, 국내 소규모 지하처분연구시설인 KURT 부지 조건인 지표온도 10℃, 지온경사 30℃·km-1를 고려하였으며, 해석 툴은 아바쿠스를 활용하였다.
성능/효과
4개 지질구역에 대한 분석결과 심부시추공 처분구역으로 고려되는 결정질 암반의 심도는 지하 2,000 m 이하에 위치한 포항지역을 제외하고 대부분 지역에서 지하 수 백 미터 내에 위치하는 것으로 나타났다. 또한, 지온경사는 지표층이 두껍게 분포하고 있는 포항(35~45℃·km-1)를 제외하고 약 25~30℃·km-1로 측정되었으며, 암반의 생성연대는 중생대 쥐라기에서 백악기(110-170 백만 년 정도)로 평가되었다(Table 1).
결론적으로 심부시추공 처분기술은 5 km 심도 결정질 암반에 고준위폐기물을 격리시키는 처분방식과 심도에 따른 안전성, 경제성 등 다양한 측면에서 유리할 것으로 판단되고 있다. 하지만, 이 기술은 현재까지 개념개발 수준의 단계로서 실제 적용을 위해서는 상기 핵심기술 확보 후 현장 실증이 절대적으로 필요하며, 규제기관으로부터 인허가 획득을 위해서는 관련 요소기술 및 안전성에 대한 검증을 통하여 불확실성을 줄여야 한다.
이들 결과를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 설계 기준 및 요건에 적합한 심부시추공 처분용기 및 밀봉/폐쇄 개념을 설정하여 예비 기준 심부시추공 처분 개념을 도출하였다. 또한, 도출된 예비 기준 처분시스템에 대하여 열적 안정성 평가 및 심부시추공 간격 설정 등 다양한 성능 평가와 그래픽 가상환경에서의 심부시추공 처분공정을 모사하여 설정된 개념의 적절성을 확인하였다. 그리고 이들을 종합하여, 국내 원자력환경, 지질 및 지하수, 안전성, 핵심기술 및 경제성 측면에서의 심부시추공 처분시스템의 국내 적용성에 대한 예비평가를 수행하였다.
또한, 지온경사는 지표층이 두껍게 분포하고 있는 포항(35~45℃·km-1)를 제외하고 약 25~30℃·km-1로 측정되었으며, 암반의 생성연대는 중생대 쥐라기에서 백악기(110-170 백만 년 정도)로 평가되었다(Table 1).
심부시추공 처분시스템의 기술적 적용성 분석을 위하여 국내 지열개발 산업과의 협력을 통하여 수집한 연구자료를 바탕으로 국내 기반암 분포특성 및 심부시추공 처분부지 적합성 평가 기술을 분석하고 대구경 장심도 심부시추기술에 대한 가능성을 평가하였다. 이들 결과를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 설계 기준 및 요건에 적합한 심부시추공 처분용기 및 밀봉/폐쇄 개념을 설정하여 예비 기준 심부시추공 처분 개념을 도출하였다. 또한, 도출된 예비 기준 처분시스템에 대하여 열적 안정성 평가 및 심부시추공 간격 설정 등 다양한 성능 평가와 그래픽 가상환경에서의 심부시추공 처분공정을 모사하여 설정된 개념의 적절성을 확인하였다.
이를 위하여 국내 기반암 분포특성 및 심부시추공 처분부지 적합성 평가 기술을 분석하고 심부시추기술을 평가하였다. 이들 분석결과를 바탕으로 심부시추공 처분시스템 설계 기준 및 요건에 적합한 심부시추공 처분용기와 밀봉개념을 설정하고, 이를 종합하여 예비 기준 심부시추공 처분 개념을 도출하였다. 도출된 예비 기준 처분시스템에 대하여 열적 안정성과 심부시추공 간격 분석 및 3차원 그래픽으로 구축한 처분환경에서의 처분공정 분석 등 다양한 성능 평가를 수행하고 이들을 종합하여 심부시추공 처분시스템의 국내 적용성에 대한 예비평가를 수행하였다.
12에서 보여주는 바와 같이 최소 50 m (동일방향 Deviation인 경우)에서 150 m (반대방향 Deviation인 경우)로 판단된다. 이러한 판단 결과에 따라 사용후핵연료 처분을 대상으로 하여 심부시추공 처분개념과 심층 동굴 처분 개념에 있어서의 처분면적 측면에서 비교하여 보면, Table 3에서 보여주는 바와 같이 심부시추공 처분 면적은 심층 동굴 처분 면적과 비교하여 시추공 간격이 150 m 인 경우 약 50% 정도로 감소하고, 시추공 간격인 50 m 인 경우 약 1/10 정도까지 감소하는 것으로 평가되었다.
이상의 심부시추공 처분개념에 있어서 시추공 간격을 설정에 필요한 열적 및 수직도 요건에 대한 열해석 수행 및 수직도에 대한 검토 분석 결과 현재기술로 가능한 시추공 간격은 Fig. 12에서 보여주는 바와 같이 최소 50 m (동일방향 Deviation인 경우)에서 150 m (반대방향 Deviation인 경우)로 판단된다. 이러한 판단 결과에 따라 사용후핵연료 처분을 대상으로 하여 심부시추공 처분개념과 심층 동굴 처분 개념에 있어서의 처분면적 측면에서 비교하여 보면, Table 3에서 보여주는 바와 같이 심부시추공 처분 면적은 심층 동굴 처분 면적과 비교하여 시추공 간격이 150 m 인 경우 약 50% 정도로 감소하고, 시추공 간격인 50 m 인 경우 약 1/10 정도까지 감소하는 것으로 평가되었다.
후속연구
하지만 PWR 사용후 핵연료 집합체를 해체하여 연료봉을 밀집시키는 경우는 실제 시추경험이 있는 시추공 구경으로 축소할 수 있으며, 미국 SNL (Sandia National Laboratory)에서 이에 대한 표준설계를 제시하고 있다[1]. 또한, 국내에서는 소형의 사용후 핵연료인 CANDU 사용후핵연료와 하나로 사용후핵연료가 있어 이들에 대하여 심부시추공 처분 방안을 고려할 수 있으며, PWR 사용후핵연료 파이로공정에서 발생하는 다양한 폐기물 중 고준위폐기물, 고방열폐기물 및 고이동성 장반감기 폐기물에 대하여 심부시추공 처분기술 적용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구결과는 사용후핵연료 관리 국가정책 수립을 위한 공학적 근거자료로 활용이 가능하며, 심부시추공 처분기술에 관심을 갖는 방사성폐기물 관리 이해당사자들에게 필요한 기초적인 설명자료로 활용될 수 있다.
심부시추공 처분기술의 적용을 위해서는 지하 5 km 심도의 지질 및 지화학조건이 심부시추공 처분에 적합한가를 우선 확인하여야 하며, 이를 위해서는 대구경 장심도 굴착장비 및 조사장비, 장비의 운용기술이 확보되어야 하므로, 이에 대한 가능성 분석이 필요하다. 또한, 실제 공학적 현장실증 사례는 없으나 심부시추공 처분개념은 심층 동굴처분개념 대비 기술성, 안전성, 경제성, 수용성 측면의 비교 분석과 국내 환경에서의 적용성에 대한 평가가 수행되어야 한다.
심부시추공 조사/분석 기술은 한국지질자원연구원에서 다양한 목적으로 심부지하 조사분석기술을 확보하기 위한 프로젝트(In-DEPTH)를 수행하고 있다[12]. 이 프로젝트가 완료 되면, 심부시추공 처분에 필요한 상당부분의 조사/분석기술이 확보될 것으로 기대된다.
심부시추공 처분을 위한 핵심기술로는 대구경 굴착기술, 심부환경 조사/분석기술, 시스템 개발 기술, 안전성 평가기술 및 현장실증 기술이 있다. 처분시스템 기술과 안전성 평가 기술은 심층 동굴 처분을 위한 연구개발을 지속적으로 수행해 왔으므로, 이 기술을 적용하는 것이 가능할 것으로 판단된다. 현장 실증기술도 4개 기술이 완성되면 부지 확보여부에 따라 수행이 가능하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
심부시추공 처분시스템의 장점은?
그리고 도출된 예비 기준 처분시스템에 대하여 열적 안정성 및 그래픽 처분환경에서의 처분공정 모사 등 다양한 성능평가를 수행하고 이들을 종합하여 심부시추공 처분시스템의 국내 적용성에 대하여 다양한 관점에서의 예비평가를 수행하였다. 결론적으로, 심부시추공 처분시스템은 처분심도와 단순한 방법으로 인하여 안전성 및 경제적 타당성 측면에서 많은 장점이 있지만, 불확실성을 줄이고 인허가를 획득하기 위해서는 이 기술에 대한 현장실증이 필수적이다. 본 연구결과는 사용후핵연료 관리 국가정책 수립을 위한 공학적 근거자료로 활용이 가능하며, 심부시추공 처분기술에 관심을 갖는 방사성폐기물 관리 이해당사자들에게 필요한 정보자료로 제공될 수 있다.
심부시추공처분기술이란?
특히, 핀란드에서는 사용후핵연료 심층 동굴 처분시설에 대한 건설 인허가를 획득하여 상용화 단계에 있다. 이에 대한 대안개념인 심부시추공처분기술(DBD : Deep Borehole Disposal)은 지하 3~5 km의 심도에 고준위폐기물을 처분하고 처분구간 위쪽부터 지표까지 (3 km ~ 지표)의 구간은 벤토나이트, 콘크리트 등으로 밀봉하여 생태계와 완전하게 격리시키는 개념이다[1]. 이 개념은 지각변동에 의한 영향이 적고, 지질구조가 균질하며 단순하여 지질학적 특성이 보다 안정적인 조건이라는 장점이 있다(Fig.
미국의 심부시추공 기술의 진행단계는?
이러한 심부시추공 처분개념은 미국에서 1950년대부터 고려해온 개념[2]으로서 근래 석유시추산업과 이산화탄소 저장사업, 지열발전사업 및 지구과학 탐구목적의 시추공 굴착기술이 획기적으로 발전함에 따라 최근 미국과 스웨덴 등을 중심으로 심부시추공 처분 연구개발을 수행하고 있다. 미국의 경우 자국에 적합한 기준개념 및 관련 기술을 도출하고 이에 대한 현장실험 단계에 있으며, 현재 현장실험 부지 선정절차를 수행하던 중 미국 정부의 예산지원 중지로 인하여 연구수행에 어려움이 있지만, 지속적인 연구를 재개하기 위한 다양한 노력을 하고 있다[3]. 스웨덴의 경우 NGO 기관들이 심부시추공처분기술에 대한 지속적인 연구수행을 요구함에 따라 SKB를 중심으로 관련 연구를 수행하고 있다[4-6].
참고문헌 (24)
B.W. Arnold, P.V. Brady, S.J. Bauer S. Pye, C. Herrick, and J. Finger, Reference design and operations for deep borehole disposal of high-level radioactive waste, Sandia National Laboratories Report, SAND2011-6749, 13-38 (2011).
National Academy of Sciences, The Disposal of Radioactive Waste on Land (1957), Accessed Jun. 29 2017. Available from: https://www.nap.edu/catalog/10294/the-disposal-of-radioactive-waste-on-land.
K.A. McMahon, Deep Borehole: Disposal Concept and Field Test, Developing Spent Fuel Strategies: Regional Workshop, May 29 - June 1, 2017, Tokyo (2017).
Svensk Karnbranslehantering AB (SKB), Project on Alternative Systems Study (PASS) Final Report, SKB Technical Report, TR 93-04, 96-102 (1993).
Karl-Inge AAhaall, Final Deposition of High-level Nuclear Waste in Very Deep Boreholes, MKG Report 2, 11-16 (2006).
Swedish National Council for Nuclear Waste (KASAM), Deep boreholes ; An alternative for final disposal of spent nuclear fuel, Report from KASAM's questionand- answer session, 49-55 (2007).
H. Yoon, S. Shin and S. In, A Study on Demonstration of Deep Geothermal Drilling Technology, HJ D&B Report-2013, 72-114 (2013).
S.H. Ji, Y.K. Ko and J.W. Choi, "The State-of-the Art of the Borehole Disposal Concept for High Level Radioactive Waste", J. Nucl. Fuel Cycle Waste Technol., 10(1), 55-62 (2012).
K.S. Kim, D.G. Cho, S.H. Ji and J.W. Choi, State-ofthe-Art Report on the Very Deep Borehole Disposal Concept for High-level Radioactive Waste, Korea Atomic Energy Research Institute report, KAERI/AR-929/2012 (2012).
T.J. Lee and Y.H. Song, Development of Exploitation Technologies for Geothermal Resources, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources report, KIGAM GP2007-002-03-2 (2008).
K.Y. Kim, "Current Status and Perspectives in Drilling Technology for Enhanced Geothermal System", KSCE 2011, 59(9), 16-25 (2011).
J.Y. Lee, M.S. Lee, H.J. Choi, G.Y. Kim and K.S. Kim, Preliminary Evaluation for Domestic Applicability of Deep Borehole Disposal Technology, Korea Atomic Energy Research Institute report, KAERI/RR-4314/2017, 83-93 (2017).
T.J. Lee, Status of Well logging and investigation for Deep borehole, July 2016 Seminar at Korea Atomic Energy Research Institute (2016).
J. Beswick, STATUS OF TECHNOLOGY FOR DEEP BOREHOLE DISPOSAL, Contract No. NP 01185, 5-11, April 2008.
D.K. Cho, J.W. Choi and P.S. Hahn, "Current Status and Projection of Spent Nuclear Fuel for Geological Disposal System Design", J. Nucl. Fuel Cycle Waste Technol., 4(1), 87-93 (2006).
M.S. Lee, J.Y. Lee, H.J. Choi, and S.H. Ji, "Evaluation of Silicon Carbide (SiC) for Deep Borehole Disposal Canister", J. Nucl. Fuel Cycle Waste Technol., 16(2), 233-242 (2018).
H.J. Choi, M.S. Lee and J.Y. Lee, New Concept of EBS for HLW Deep Borehole Disposal, Proceeding of Korean Radioactive Waste Society spring 2014 Conference, 12(1), 163-164, May 7-9, 2014, Pyeongchang, Republic of Korea.
P.V. Brady, B.W. Arnold, G.A. Freeze, P.N. Swift, S.J. Bauer, J.L. Kanney, R.P. Rechard, and J.S. Stein, Deep Borehole Disposal of High Level Radioactive Waste, Sandia National Laboratories Report, SAND2009-4401 (2009).
US Department of Energy, Yucca Mountain Science and Engineering Report, DOE/RW-0539-1, US DOE, 2-16 (2002).
J.Y. Lee, M.S. Lee, H.J. Choi, G.Y. Kim and K.S. Kim, "Preliminary Analyses of the Deep Geoenvironmental Characteristics for the Deep Borehole Disposal of High-level Radioactive Waste in Korea", J. Nucl. Fuel Cycle Waste Technol., 14(2), 181-190 (2016).
B. Arnold and T. Hagdu, THERMAL-HYDROLOGIC MODELING OF A DEEP BOREHOLE DISPOSAL SYSTEM, Presentation at the International High-Level Radioactive Waste Management Conference, April 28-May 2, 2013, Albuquerque, NM.
T. Hadgu, B. Arnold, J. Lee, G. Freeze, P. Vaughn, Sensitivity Analysis of Seals Permeability and Performance Assessment of Deep Borehole Disposal of Radioactive Waste, Sandia National Laboratories Report, SAND2012-1118C (2012).
E.J. Bonano and G. Appel, PERFORMANCE ASSESSMENT AS A MANAGEMENT TOOL FOR PRIORITIZING NUCLEAR WASTE PROGRAM RESEARCH AND DEVELOPMENT ACTIVITIES, Sandia National Laboratories Report, SAND2011-5949C (2011).
Y.M. Lee, H.J. Choi, and K.S. Kim, "A preliminary comparison study of two options for disposal of highlevel waste", Progress in Nuclear Energy, 90, 229-239 (2016).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.