지난 3월호에서 소개한 바와 같이 핀란드의 ONKALO 처분시설은 전 세계적으로 유일하게 건설 중인 처분시설이며, 핀란드가 채택하고 있는 처분개념은 스웨덴의 처분 운영사인 SKB(Svensk Karnbranslehantering AB)사의 KBS-3 모델을 기본 개념으로 사용하고 있다. 스웨덴은 다중방벽 처분개념인 KBS-3의 개발 이외에도 Aspo HRL(Hard Rock Research Laboratory)을 건설, 운영함으로써 고준위방사성폐기물 처분에 크게 이바지해 왔으며, 지금도 지속되고 있다. 본 고에서는 스웨덴의 처분장 부지선정 과정과 사례 등을 소개하고 이를 통해 얻은 교훈 등을 알아보고자 한다. 

1. 스웨덴 처분개념 KBS-3

프로젝트 ‘KarnBransleSakerhet’(KBS)는 방사성폐기물 생산자(원자력 회사)가 폐기물을 안전하게 처리할 수 있음을 입증해야 한다는 새로운 법률(‘조건부 법률(conditional law)’)의 결과로 1976년에 시작되었다. 조건부 법률은 방사성폐기물 생산자들이 원자력 발전 프로그램의 마지막 6기 원자로를 가동하기 위해 사용후핵연료를 안전하게 취급하고 폐기할 수 있음을 입증하도록 하고 있으며, KBS 프로젝트는 세 개의 보고서로 구성되었다. 하나는 KBS-1로 처리된 사용후핵연료의 처분에 관한 것이고, 다른 하나인 KBS-2는 핵연료의 직접 처분에 관한 것이며, 마지막인 KBS-3은 KBS-1보다 발전되고 정교해진 최종 처분에 관한 것으로 1983년 최초로 보고되었다(그림 1). 이후 SKB의 처분개념은 그림 2와 같이 반복적인 과정을 거쳐 향상된 방식으로 개발되었다(그림 2).

KBS-3 처분개념을 활용한 처분장(이후 KBS-3 처분장)은 다음과 같은 순서로 진행한다.

● 사용후핵연료는 단단하고 내부식성이 있으며 외부하중을 견딜 수 있는 캐니스터(또는 저장용기)에 저장하고 밀봉한다.

● 캐니스터는 400~700 m 심도의 결정질암에 위치한다.

● 캐니스터는 차수 가능한 완충재로 밀봉한다.

● 캐니스터가 위치한 처분공은 뒤채움 후 폐쇄한다.

스웨덴 원자력 발전 프로그램은 재사용할 수 없는 모든 사용후핵연료는 밀봉되어 용기 등에 보관한 후 최종적으로 KBS-3 처분장에 저장되게 되어 있다. 폐쇄 후 KBS-3 처분장은 사용후핵연료를 보관하고 이를 사람과 환경으로부터 격리해야 하며, 격납 기능에 문제가 발생하여 방사성물질 일부가 지표 환경에 도달하더라도 방사선이 해를 끼치지 않도록 방사성 물질의 확산을 방지하거나 지연시켜야 한다. KBS-3 처분장은 처분장 부지의 암석, 사용후핵연료를 담은 캐니스터, 완충재, 뒤채움재 및 처분터널 등의 폐쇄를 위해 사용된 인공 및 잔류 물질로 구성된다. KBS-3 처분장에서는 사용후핵연료가 담긴 캐니스터를 갱내(KBS-3H)에 수평으로 처분하거나 처분공(KBS-3V)에서 수직으로 처분할 수 있으며, 표준 대안(reference alternative)은 수직처분이다. 캐니스터를 수직으로 배치한 폐쇄형 KBS-3 처분장과 천연 및 공학적 방벽, 기타 부분들로 구성되며, 이는 그림 3에 제시된 바와 같다.

KBS-3 처분장은 사용후핵연료를 최종 처분하는 데 필요한 공학적 방벽과 최종 처분시설과 이를 위한 여러 시설 등으로 구성된다. 처분장의 각 시설은 앞에서 언급하였듯이 특정 기능의 수행 능력을 보유해야 하며 안전 요구 조건을 만족해야 한다. 

KBS-3 처분장 처분터널은 사용후핵연료가 저장된 용기를 심층처분하기 위한 시설이며, 처분공의 수를 제한한다. 각 처분터널의 처분공 수는 처분터널의 길이와 암반의 열전도도에 의해 결정되는 처분공의 간격에 따라 결정된다.

KBS-3 처분장 내의 천연 및 공학적 방벽은 다음으로 구성된다.

● 암반, 즉 처분장을 포함하는 암반

● 사용후핵연료가 저장된 용기

● 처분공 폐쇄용 완충재(벤토나이트)

● 처분터널의 뒤채움(벤토나이트)

● 처분터널 입구의 플러그 폐쇄 

● 처분공 및 처분터널 이외의 지하공동 폐쇄(뒤채움도 포함)

상위 4개의 천연 및 공학적 방벽은 방사성물질의 방출을 방지하기 위함이며, 나머지 두 가지 유형의 방벽은 처분시설 폐쇄 후 사람의 접근을 방지하기 위한 목적이다. 

2. 부지선정 절차 및 과정

스웨덴에서 심층처분방식을 결정하는 데 있어 초기에는 그림 4와 같은 지층에서 다양한 처분방법이 고려되었다. 이후 여러 번의 검토와 논의 등을 통해 국제적으로 심층처분이 가장 적합한 것으로 판단되었다. 이와 관련한 내용은 EU에서 2009년에 발간한 심층처분에 관한 비전 보고서에 잘 제시되었다(EU, 2009). 

스웨덴의 원자력 발전은 1979년 Harrisburg 사고 이후 재논의되었으며, 이듬해 스웨덴에서 원자력 발전에 관한 국민투표가 열렸다. 이 국민투표에서 승리한 쪽은 원자력 발전이 “가능한 속도로 단계적으로 폐지되어야 한다”는 것이었고, 고용과 복지를 유지하기 위해 전력이 필요하다는 점을 고려해야 한다”며 “더 이상의 원자력 발전 확대는 발생하지 않을 것”이라고 밝혔다. 이는 오늘날에도 원자력 발전에 대한 논쟁이 여러 나라에 현재 진행 중인 것과 유사하며, 특히 스웨덴의 경우 Barsebacks 원자력 발전소가 코펜하겐과 매우 가까워서 이웃 나라인 덴마크와의 관계도 폐쇄 진행 과정에 중요한 역할을 하고 있다는 것을 의미한다. 

그림 5는 2009년 부지선정 당시에 제시되었던 다소 오래된 계획이나 KBS 사업의 시작과 2009년의 부지선정 등에 관한 역사와 향후 계획 등이 잘 제시되어 있다. KBS-3은 1984년 개발된 이후 여러 변화가 있었으나 기본적으로 다중방벽의 개념을 사용하는 것은 지속적으로 이루어지고 있다. 현재 고준위방사성폐기물 처분장 운영 일정은 지연되고 있으며, RD&D 프로그램-2022가 갱신되어 진행되고 있다. RD&D 프로그램-2022은 고준위방사성폐기물 처분 이외 중저준위 처분, 중간 저장 등에 대해서 상세하게 다루고 있다.

스웨덴 의회 내 AKA 위원회가 1976년에 방사성폐기물의 처리 및 처분시스템과 고준위방사성폐기물 처분장의 장기 안전성에 중요한 모암(또는 기반암, bedrock) 조건에 대한 정보 획득과 지식 향상을 위하여 사전 부지연구(pre-siting study)를 권고하였다. 이에 부지연구(site study)가 1997년에서 1985년 사이에 수행되었다. 이 연구에서 최대 심도 700 m까지 시추가 이루어졌으며, 코어가 회수된 시추공의 총길이는 약 50 km에 달한다. 모든 시추는 결정질암반에서 수행되었다. 몇몇 부지에서 획득한 자료는 KBS-1, 2, 3의 개발과 안전성 평가(safety assessment)에 사용되었다. 스웨덴은 매 3년마다 RD&D 프로그램을 갱신하고 있는데, 1992년 RD&D 프로그램(RD&D-Program 92, (SKB, 1992))에서 SKB는 지방자치단체의 자발적인 참여에 근거한 부지선정 과정을 제안하였다. 광범위한 자료에 기반하여, 정부는 1992년 RD&D 프로그램에 대하여 아래와 같이 견해를 밝혔다.

● SKB는 5개 내지 10개의 부지에 대해 적합성 연구(feasibility study)를 수행하여야 한다.

● SKB가 제안한 부지선정 기준을 적용할 수 있다.

● EIA(Environmental Impact Assessment)는 중요하다.

● SKB의 적합성 연구가 수행된 지방자치단체는 적합성 평가와 관련된 비용을 위해 매년 최대 2백만 SEK를 받을 수 있다.

그림 6은 스웨덴에서 수행된 사용후핵연료를 위한 처분장 부지선정의 전체적인 과정을 나타내고 있다. 본 절에서는 부지연구(site study) 또는 적합성 연구에 해당하는 부분에 대해 다루며, 다음 절에서 부지조사와 부지특성화에 대해서 다룬다. 

스웨덴 정부는 1992년 RD&D 프로그램 검토에 기반하여, 개요 연구(overview study)에 대한 검토가 수행되어야 한다고 견해를 밝혔다. 처분장의 모암 적합성에 관해 1998년에서 1999년 사이에 모든 국가에 관한 개요 연구를 요약하였고, 주요 결과로 각 나라는 고준위방사성폐기물의 지층처분이 가능한 모암이 잠재적으로 존재한다는 것이다. 20개 국가에 관한 개요 연구는 지질학적 전제조건에 관한 개요 연구와 토지 사용과 운반의 전제조건에 관한 개요 연구를 포함하고 있다. 이러한 개요 연구는 적합성 연구와 동시에 수행되었다. 스웨덴은 결정질암이 국토의 대부분을 차지하고 있어 퇴적암이 있는 영역은 부지선정 과정에서 고려되지 않았다(그림 7). 

처분가능 부지를 선정하기 위한 지방자치단체에 대한 적합성 연구는 1993년에서 2000년 사이에 수행되었다. 모든 적합성 연구는 기존 자료를 이용하여 이루어졌다. 즉, 선정된 지역에 대한 간단한 검토 조사(simple reconnaissance survey) 외 시추 또는 다른 추가적인 자료 획득 등은 수행되지 않았다. 그림 8은 SKB가 적합성 연구를 시행했거나 논의했던 지방자치단체의 위치와 명칭을 제시한 것이다.

적합성 연구는 RD&D 프로그램-92과 프로그램 내 추가 자료에 제시된 부지 요소(siting factor)을 사용하여 수행되었으며, 아래와 같은 사항을 다루었다(SKB, 2006).

● 지방자치단체가 최종 처분장의 부지선정에 관한 일반적인 기대치는 무엇인가?

● 지구과학적, 사회적 측면에서 최종 처분장으로 적합한 부지는 어디에 있는가?

● 운반수단은 어떻게 마련할 수 있는가?

● 가장 중요한 환경 및 안전 문제는 무엇인가?

● 지방자치단체와 지역의 환경, 경제, 관광 및 기타 기업에 긍정적이고 부정적인 결과가 발생할 수 있는가?

수행한 적합성 절차는 기본적으로 다음과 같다.

● 위 질문에 관한 지방자치단체의 일반적인 상황 연구

● 모암 조건을 충족할 가능성이 거의 없는 지역 제외

● 나머지 지역은 기술 및 환경적 입지 측면도 고려한 전반적인 평가를 바탕으로 사전에 순위를 매기고, 지질 현장 조사 지역 선택

● 결과를 기타 연구 자료와 함께 지방자치단체의 의견을 위해 배포된 예비 최종보고서에 제시

● 지질조사 및 기타 보완 작업 수행

● 모든 결과는 검토 및 논평 절차에서 제시된 관점을 고려하여 정리되고, 대안 부지(site alternative)를 평가하고 우선순위를 선정한 후 전체 적합성 연구가 최종 보고서로 발표

첫 번째 적합성 연구는 해당 지방자치단체가 관심을 보이고 SKB의 예비 결과에서 유리한 조건으로 판단된 Storuman(SKB, 1995a) 및 Mala(SKB, 1996)에서 수행되었다. 적합성 연구를 통해 부지가 적합하다는 판단이 확인되었으나, 지방자치단체의 투표 결과 모두 부지선정 과정에 더 이상 참여하지 않기로 결정되었다. 부지선정 작업의 출발 시 설정한 지침에 따라 SKB는 이러한 지방자치단체에 관한 추가 연구를 배제하였다. 

첫 번째 적합성 연구와 병행하여 SKB는 이미 원자력 시설을 보유하고 있는 지방자치단체 중 한 곳(예: Oskarshamn, Nykoping, Östhammar, Varberg 및 Kavlinge)에 최종 처분장의 배치 가능성을 연구하였다. Oskarshamn, Nykoping 및 Östhammar의 경우 부지선정 가능성을 나타내는 광범위한 지질학적 자료가 존재하였다. SKB는 이들 지방자치단체에 적합성 연구를 제안하고 시행하였다. SKB도 Varberg 지방자치단체에 대한 적합성 연구를 권고했지만, 지방자치단체는 이를 거절했다. Kavlinge 지방자치단체의 경우, SKB는 무엇보다도 지질학적 조건을 고려할 때 적합하지 않다는 사실을 발견하였다. Tierp, Alvkarleby, Hultsfred의 세 지방자치단체에서 추가 적합성 연구가 수행되었고, 이유는 이전 사례와 같이 SKB의 예비 판단 결과와 지방자치단체의 이해관계 등을 고려하여 잠재적으로 유리한 조건으로 나타났기 때문이다.

적합성 연구와 병행하여 RD&D 프로그램-95에 관한 정부 결정 이후 배경 자료(background material)를 보완하기 위해 다른 부지연구도 수행되었다. 1990년대 말에 SKB는 Gotland를 제외한 모든 카운티에 관한 일반 부지연구를 수행하였다. 부지연구는 장기 안전과 그에 따른 모암 조건에 중점을 두었지만 환경 요인, 기존 산업 및 운반 인프라에 대한 일반적인 조사도 포함되었다. 이 추가 부지연구의 주요 결과는 최종 처분장으로 적합한 모암이 조사 대상이 된 모든 카운티에 존재한다는 것이다(그림 9). 동시에 부적합할 가능성이 있는 넓은 지역이 확인되었다. 스웨덴 북부 대(vs.) 남부, 해안 대 내륙에 최종 처분장을 배치할 때 발생할 수 있는 장단점에 관한 내용이 주요 관심사였으며, 결론적으로 이러한 요소가 결정적으로 중요하지 않다는 것이었다. 대신 적합성에 관한 평가는 지역적 여건에 관한 연구를 기반으로 해야 한다는 것이었다. 해안 지역과 내륙 지역 사이에 더 일반적인 차이점에 관한 내용이 이후 단계에서 제기되었다. 한 예로, 부지의 선정과 관련하여 당시 당국인 SKI(스웨덴 원자력 검사관) 및 SSI(스웨덴 방사선 방호청)에 의해 제기되었다. 이러한 내용은 내륙 지역에서의 지하수의 긴 유동경로가 안전 관점에서 이점을 제공할 수 있는지에 관한 것이었다.

SKB는 적합성 연구 및 부지선정 과정에서 사용될 부지 요소(siting factor)를 그림 10과 같이 안전 관련 부지특성(safety-related site characteristic), 실행 기술(technology for execution), 사회 자원(societal resources), 건강 및 환경(health and environment)의 4가지 요소로 구분하였다. 적합성 연구와 관련하여 부지 요소는 다음과 같이 적용되었다. 처분장 심도의 모암 특성에 대한 정보가 시추 등이 수행되지 않아 불완전하게 알려진 경우, 적합성 연구는 주로 부적합하거나 바람직하지 않을 수 있는 이미 알려진 조건에 초점을 맞췄다. 스웨덴 내 결정질암의 일반적인 조건에 기반하여 다음 상황은 배제하였다.

● 심한 불균질성과 모암 조건을 해석하기 어려운 상황

● 광물로서 관심이 있는 암종

● 알려진 주요 변형대(deformation zone)와 신기구조 단층

● 지하수 배출이 뚜렷한 지역

● 비정상적인 지하수의 지화학 특성

비선호지역을 제외한 이후, 다음 조건이 선호 조건(일명 ‘good prognosis’)으로 간주되었다.

● 천연자원으로 활용이 부적합한 일반 암종

● 적은 단층대를 갖는 대규모 영역

● 용이한 노두 관찰, 단순하고 균질한 일반적인 균열과 균열대를 포함한 암반

다음 조건이 또한 선호 조건으로 간주되었다. 

● 지역의 긍정적인 관심

● 필요한 인프라와 양호한 운반 조건 존재 여부 

● 토지 사용과 환경적 측면의 적은 문제발생 가능성

적합성 연구의 최종 결과는 Tierp, Östhammar, Nykoping, Oskarshamn 및 Hultsfred의 5개 지방자치단체에서 8개의 서로 다른 부지가 확인되었다는 것이다. 이러한 대안 부지는 모두 현장 모암에 대한 시추조사를 포함한 추가 연구의 수행을 보장할 만큼 충분히 유망한 것으로 판단되었다. 적합성 연구와 이전에 완료된 조사 및 기타 연구의 결과를 바탕으로 SKB는 선택된 대안 부지에 대한 부지조사를 통해 부지선정 작업의 다음 단계로 넘어가기에 충분한 자료가 있다고 결론을 지었다. 확인된 대안 부지를 선호도에 따라 순위를 매길 수 있도록 비교 평가가 수행된 후, SKB는 두 가지 대안, 즉 Östhammar 지방자치단체의 Forsmark와 Oskarshamn 지방자치단체의 Simpevarp(Simpevarp 대안에는 Laxemar 지역도 포함됨)라는 두 가지 대안이 추가 연구를 위한 후보로 결론지었다. 그 이유는 이들 부지가 여러 다른 장점을 갖고 있는 동시에 유망한 모암 조건을 보여 주었기 때문이었다. 여기에는 가용성 및 구축 측면에서 이점을 제공하는 기술적, 환경적, 사회적 특성이 포함되었다. SKB는 이 두 부지에 대한 현장 조사 외에도 Tierp 지방자치단체 지역 내 조사와 Nykoping와 Fjallveden 지방자치단체의 기대치에 관한 추가 연구도 제안하였다. 부지선정 작업에 위와 같은 대안 부지를 포함한 주된 이유는 선택 후보지에서 좋은 지질학적 조건을 확보하기 위한 것과 부지별 암석 상태에 대한 평가가 예비 단계(preliminary stage)였기 때문이다.

1993년에서 2002년 사이에 SKB의 적합성 연구를 통해 최종적으로 8개의 지역을 선정하였다(그림 11). 이는 부지조사 단계 이전의 후보 집단(selection pool)으로 불리며 적합성 연구를 통해 추가 연구를 보장할 만큼 매우 유망하다고 판단된 대안 후보로서 부지조사 수행 전에 이들에 대한 평가가 수행되었다. 

평가는 적합성 연구에 사용된 부지 요인의 구조를 기반으로 이루어졌다. 적합성 연구와 동시에 부지선정을 위한 배경 자료 평가 방법도 최신 지식을 바탕으로 더욱 개선되었다. 다양한 부지 요인에 대한 요구 조건과 선호 조건이 제시되었다. 요구 조건이란 충족되어야 하는 절대적인 조건을 의미한다. 부지 요구 조건을 충족할 수 없는 경우 해당 부지는 부적합하다고 판단되었으나, 선호 조건은 충족되어야 하지만 반드시 충족될 필요는 없는 조건이다. 많은 선호 조건이 공식화될 수 있지만, 이를 모두 만족시키는 것은 현실적이지 않았다. 최종 처분장은 여러 선호 조건이 충족되지 않더라도 안전한 것으로 판명될 수 있지만, 선호 조건을 만족한 경우에는 더 큰 안전의 보장, 단순화된 처분장 구성 또는 비용 절감 등의 이점이 있었다. 이러한 관점을 기반하여 비교, 검토에 관한 내용 중 주요 비교 내용이 아래의 표에 정리되어 있다.

3. 부지조사와 부지특성화

3.1 부지조사 주안점

스웨덴의 부지선정 과정은 하향식(top-down methodology)으로 이루어졌다. 즉, 체제에 있어서 상층에서 하층으로, 실내 작업에서 현장 작업으로, 문서검토에서 적합성 검토와 부지조사로, 지구물리탐사에서 시추로, 지역적 매핑에서 트렌칭 등으로 하향하는 방식을 채택하였다. 그림 12는 부지연구, 적합성 연구, 부지조사, 부지특성화 등의 과정을 통한 최종 부지를 선정하는 하향식 방식의 사례를 대표적으로 제시한 것이다.

Oskarshamn과 Forsmark에서 부지조사를 진행하도록 한 2001년과 2002년의 결정은 적합성 연구 단계에서 부지조사 단계로의 전환을 의미했다. 부지조사 단계를 위한 통합 프로그램은 RD&D-K에 제시되어 있다. 부지조사 단계의 전반적인 목표는 최종 처분장에 대한 원자력 활동법 및 KBS-3 시스템에 대한 환경법에 따른 허가를 위한 지원 자료와 함께 신청서를 준비하는 것이다. 이를 위해 다음 과정을 수행할 수 있을 만큼 포괄적인 자료 제공 조사가 필요하였다.

● 선정된 부지가 기본 안전 요구 사항을 만족하는지, 건설 관련 조건이 충족되는지를 보여주고,

● 최종 처분장을 위한 부지를 선택하기 위한 기초로서 Forsmark와 Oskarshamn의 조사된 장소 간의 비교를 허용하고, 

● 사회와 환경에 허용할 수 있는 영향과 함께 부지 특성에 맞는 최종 처분장을 채택하기 위한 기초를 제공한다.

모암의 특성은 SKB(2000)에 의해 개발된 부지평가 방법에 따라 지질학적, 암반역학적, 열적, 수리지질학적, 화학적, 암석의 운반 특성 등의 여러 요구 조건과 선호 조건이 포함되어 있다(표 4).

부지조사 프로그램은 RD&D 프로그램-95에 관한 정부의 결정에 따라 수립된 협의 과정 내에서 규제당국에 의해 검토되었으며, 부분적으로 독특한 요구에 대응하여, 핵폐기물처분 프로그램이 시작한 이래, 지표 기반의 조사를 위한 전략, 방법, 장비 등이 개발되어 적용되었다.  Aspo HRL의 건설과 건설 과정에서 향상된 부지조사와 기술 등이 더욱 개발되고 개선되었다. 

다음은 부지조사단계에서 사용된 방법론에 관한 것이다.

부지조사 단계의 작업은 프로젝트 형태로 진행되었으며, 가장 중요한 활동은 다음과 같다.

● Oskarshamn에서 조사 수행

● Forsmark에서 조사 수행

● 부지 적합 처분장(site-adapted repository) 해결책, 안전성 평가, 환경 연구 및 환경 영향 평가를 위한 기초로 조사된 부지 설명서 작성

● 신청서에 포함될 시설 설명 및 안전성 평가의 기초가 될 수 있는 수준으로 조사 부지의 최종 처분장에 대한 시설, 시스템 및 인프라 설계

● 조사 부지의 최종 처분장 및 시설 운영(운반 포함)의 장기적인 안전성에 대한 안전성 분석 보고서 작성

● 계획된 시설 및 활동이 환경, 인간 건강 및 사회에 미치는 영향을 평가하기 위한 기초로서 연구 수행

● 관련 당사자 및 대중과 규정된 협의 및 기타 의사소통 수행

● 건설 단계를 위한 프로그램 고안

● 신청서와 함께 제공되어야 하는 환경 영향 보고서 작성

부지조사 단계의 마지막 부분에 아래의 내용을 수행할 수 있도록 모든 배경 자료에 대한 통합 평가가 이루어졌다.

● 최종 처분장을 위한 부지 선택 및 선택의 정당화

● 허가 신청서 작성

그림 13은 가장 중요한 하위 프로젝트와 정보의 이동 관련 연결을 Forsmark를 예로 들어 설명한 것이다. 이 부지조사 프로젝트는 초기 부지조사(ISI, Initial Site Investigation)와 최종 부지조사(CSI, Complete Site Investigation)의 두 가지 주요 단계로 진행되었다. 유사한 방식으로 부지 적합 처분장의 설계는 D1과 D2라는 두 단계로 수행되었다. 초기 단계 이후 해당 부지에 대한 예비 안전성 평가가 이루어졌으며, 부지조건에서 수집된 자료를 사전에 설정된 기준과 비교하는 것이 포함되었다. 프로젝트의 본질적 목표는 후보 부지 선택의 정당화한 접근법을 평가하는 것으로, 해당 부지가 최종 처분장에 대한 요구 조건을 충족할 수 있는 기대치가 좋은지 확인하는 것이었다. 또 다른 목표는 지속적인 조사와 처분장 배열 작업에 대한 피드백을 제공하고 지속적인 작업에서 특별한 주의가 필요할 수 있는 지구과학적 의문점을 확인하는 것이었다.

부지조사 단계 중 대부분의 작업은 조사, 부지 모델링, 설계, 안전성 평가라는 네 가지 주요 기술 활동 내에서 수행되었다. 이와 함께 환경 연구, 품질 관리 및 검토, 정보 활용 및 자문, 보완 연구 등이 수행되었다. 

다음 절에는 부지조사가 수행되었던 Forsmark와 Simpevarp/Laxemar에 대한 상세한 설명과 함께 최종 부지의 결정에 활용된 방법에 대해 다룬다.

3.2 Forsmark의 부지조사

Forsmark는 Uppsala에서 70 km가 남짓 떨어진 북부 Uppland의  Osthammar 지방자치단체에 자리 잡고 있다. 3개의 원자로와 관련 인프라를 갖춘 원자력 발전소는 Forsmark의 산업 지역에 있다. 단기 방사성폐기물(SFR, Short-live Radioactive waste Repository)을 위한 SKB의 최종 처분장은 항구 옆에 있다. Osthammar 지방자치단체는 Forsmark 외 Hargshamn의 두 잠재 부지가 확인되었고, 둘 다 모암과 인프라, 항구와 근접성 측면에서 좋은 조건을 갖추었다. 전반적으로 Forsmark에 심층 최종 처분장을 구축하면 환경에 미치는 영향이 매우 한정적일 것으로 판단되었으나, Hargshamn의 경우 기존 원자력 발전소와 공동 배치 가능성이 사라졌고, 환경법이 항만시설과 연계된 심해 최종 처분장을 허용할지가 불확실하였다. 따라서 Forsmark가 부지조사 지역으로 선정되었다(그림 14).

Forsmark에서의 부지조사와 부지특성화는 2002년에서 2007년 사이에 수행되었다. 초기 조사에서는 후보 지역으로 알려진 길이 약 6 km, 폭 2 km의 지역에 대해 다루었다. 총 25개의 코어회수용 시추공과 38개의 충격 시추공(percussion borehole)이 시추되었으며, 토질용으로 101개 시추가 이루어졌다. Forsmark의 시추코어 보관소에는 총 16,348 m에 해당하는 시추코어가 보관되어 있다. 부지조사와 부지특성화에는 지표지질조사, 지구물리탐사, 시추코어 매핑, 물리검층, 수리시험, 지하수 샘플링, 응력 측정 등이 포함되며, 이와 관련하여 600 여개의 보고서가 발간되었다. 부지조사 비용은 600 MSEK이 소요되었다.

Forsmark 지역인 스웨덴 남부의 모암은 19억 년에서 17억 년 전의 고원생대 시기에 발생한 대규모 지구조 운동인 Svecokarelian 조산운동에 의해 형성되었다. 모암 대부분은 고온 고압의 환경하에서 복잡한 연성 변형과 변성작용을 겪은 원생대 화강암으로 이루어져 있으며, Forsmark 부지는 북서-남동 방향의 연성변형을 강하게 받으며 렌즈상의 지체구조구를 형성하였다(정수림과 지성훈, 2020). Forsmark의 지구조적인 특징은 그림 15와 같이 해안가를 따른 변형대 사이에 존재하고 있으며, 그림 16은 렌즈상의 지체구조의 모습을 보여준다. 지질적인 특징은 앞서 언급한 바와 같이 결정질암으로 구성되어 있다(그림 17).

부지조사가 시작되기 전, 부지선정의 일반 프로그램에서 요구되는 자료 이외에 4개의 특정 부지에서는 기존 자료와 부지별 프로그램에 기반한 다음과 같은 문제에 대한 검토가 이루어졌다. 한정된 잠재 적합 지역에 대해서는 ‘인사이드-아웃’ 조사 전략이 필요하였다. 

● 잠재적 광물존재

● 완만한 경사가 발달한 균열대의 존재

● 3차원 지체구조구 렌즈의 확장

● 높은 현지응력의 존재

조사 결과 이미 초기 단계에서 후보 지역의 북서부와 남동부 모두 추가 조사가 필요한 모암이 있는 것으로 나타났으나, 두 지역의 주목할 수 있는 차이점은 남동쪽 부분에서 완만한 경사를 갖는 투과성(또는 수리전도도)의 균열 구역의 빈도가 더 높다는 것이었다. 당시 후보 지역의 서북부(그림 18)를 우선시한 주된 이유는 다음과 같다.

● 공간적 요구 조건과 가능한 위치에 관한 예비 연구에 따르면 처분장은 북서부 지역 내에 수용될 가능성이 있는 것으로 나타났다.

● 부분적으로 산업 지역 아래에 있는 위치에서 기존 산업 토지에 수용될 수 있는 지하 시설을 갖춘 처분장 배치가 허용되어 많은 기술적, 환경적 이점을 제공하는 것으로 간주하였다.

예비 조사 이후 수행된 최종적인 부지조사의 목적은 다음과 같다.

● 처분장 심도에서 처분에 적합한 이용 가능한 모암 체적의 지질학적 경계 결정

● 이용할 수 있는 모암 체적을 필요한 범위와 세부 수준으로 특성화

● 북서부 수리 경계 지역의 특성 파악

조사된 모암은 지질학적으로 균질하며 지표에서 최소 1,000 m 깊이까지 석영 함량이 높은 메타화강암 (metagranite)이 지배적이어서 높은 열전도율을 갖는다(그림 17과 그림 19). 남동쪽으로 완만한 경사를 갖는 변형대는 후보 지역을 두 개의 주요 부분(RFM029와 RFM045)으로 나뉘며. 처분장 지역은 이 구역의 북서쪽에 위치하며 고각의 균열대 구역과 교차한다. 지표에서 약 200 m 깊이까지 완만한 경사를 갖는 투과성(또는 수리전도도)이 좋은 균열의 빈도가 상대적으로 높다. 균열은 먼 거리까리 수리적으로 상호 연결되어 있다. 완만한 경사를 갖는 영역과 함께 이들 균열은 주요 유동 경로가 된다. 투과성 균열의 빈도는 깊이가 깊어질수록 훨씬 낮아지며. 400 m 이상의 심도에서는 투과성 균열 사이의 평균 간격이 100 m미터 이상이 되었다. 모암의 역학적 특성은 그림 20과 같이 좋은 편이며, 현지응력은 스웨덴의 일반적인 크기보다 높지만 심도에 따라 천천히 증가하였다. 지하수의 염도와 연령은 심도에 따라 증가하고, 처분장 지역의 지하수 구성성분은 남동쪽의 완만한 경사 지역의 구성성분과 달랐는데, 그 이유는 퇴적암의 물이 오랫동안 표층수와 분리되어 있었던 반면, 완만한 경사 지역의 지하수는 5,000~9,500년 사이에 이 지역을 덮고 있던 Littorina 해수의 흔적이 포함되어 있기 때문으로 판단된다. 또한 이 지역에는 잠재 광물이 존재하지 않으며, 빙하에 의한 단층의 증거가 발견되지 않았다. 

Forsmark의 지하수와 지화학, 핵종 이동 등과 관련된 조사 결과는 아래와 같다. 

● 지화학(균열수 및 간극수)은 지표 근처 암석(FFM02)과 변형대 하부(Subh DZ)지역에서 높은 교환을 도와주나 심도가 깊은(FFM01) 지역은 작은 교환을 도와주는 특징이 있음

● Ca가 풍부한 퇴적물은 pH가 7 이상을 보이고, 지표 근처에서 Ca 및 HCO3가 높게 나타남

● 균열 내 방해석의 광물화는 완충재 능력에 영향을 주고, 교란 시스템의 징후에도 불구하고 20 m 이상의 깊이에서 환원 조건이 형성됨

● 지표 근처 균열 광물은 산화환원(Redox) 능력을 보임

● 암종 간 흡착 능력 차이는 없음

● 매질 확산에 대한 많은 자료가 있었으나, 실험실과 현장 간의 불일치 발생

● 400 m 미만의 FFM01에는 연결된 균열이 거의 존재하지 않음

이 지역의 균열대와 균열 등의 특징을 보면, NW 영역에서는 고각의 변형대가 발달해 있고 SE 영역에서는 완만한 경사의 영역이 발달하였다(그림 21). FFM01 및 FFM06의 심도에서는 열린 균열 빈도가 매우 낮은 반면, FFM02 근처인 지표에서는 빈도가 높은 특징을 보였다. 현지응력은 높으나, 심도에 따른 응력 구배는 상대적으로 낮았으며, 지표 근처에서 수평 균열과 변형대(DZ)에 의해 매우 높은 투과율을 보였다. 400 m 이상의 심도에서 FFM01과 FFM06 내의 DZ 사이에 물을 운반하는 균열은 거의 없었다. 이들에 대한 모델은 그림 21 에 제시되었다. 

이 지역의 특징은 다음과 같다.

● 바다에 근접하여 바다가 육지에 영향을 줌

● 평평하고 등방형의 지형 및 “젊은” 영역( < 2000년)

● Ca가 풍부한 침전물, 낮은 투과성

● 지형과 SubH DZ에 의해 관리되는 수리적 특성   

- 작은 수로, 얕은 호수   

- 깊은 심도까지의 지하수의 종속 침투   

- 수리모델에 기반한 결과 심부 지하수의 배출 관련 사항이 존재하지 않음

● 특이한 자연 유형과 보호종

3.3 Simpevarp/Laxemar 부지조사

적합성 연구 결과에서 부지조사가 권장된 Oskarshamn 지방자치단체 지역은 Oskarshamn 시에서 북쪽으로 약 20 km 떨어져 있으며, 부지조사 후 부지선정에 우선순위가 부여된 소규모 하위 지역은 Laxemar이었다. 이는 Simpevarp 반도의 원자력 발전소 및 CLAB에서 서쪽으로 약 2 km 떨어져 있습니다. Aspo HRL은 북동쪽으로 약 3km 떨어져 있다(그림 22).

SKB는 부지에 이미 존재하는 기반시설의 장점, 기존 산업 부지 활용 가능성, 다른 원자력 시설과 심해 처분장의 운영을 조정할 수 있는 가능성 때문에 Simpevarp를 우선시했다. 일반적 지방자치단체와 마찬가지로 Simpevarps 지역에도 잠재적으로 유리한 모암이 있고, CLAB(중간 저장시설) 및 Aspo HRL 건설과 관련된 작업에서 경험을 보유하고 있었다. SKB는 또한 Simpevarp 반도에 사용후핵연료 캡슐화 시설을 배치하는 가능성도 조사하고 있었다. 이 경우 CLAB, 캡슐화, 심부 처분장까지의 운반 및 처분을 포함하여 사용후핵연료의 모든 과정의 처리가 이에 수반되는 이점과 함께 같은 장소에 모일 수 있다는 의미다. 원자력 발전소와 CLAB을 통해 원자력 활동은 Simpevarp 지역과 밀접하게 연관되어 있어, 많은 사람이 이 부지가 최종 처분장으로로 선택되는 것을 당연하다고 생각하였고. 이것이 부지조사를 위해 Simpevarp를 선택한 또 다른 이유였다.

Oskarshamn에 대한 조사는 2002년에 시작되어 2008년 1분기에 완료되었다. 이에 앞서 적합성 연구 결과 부지조사 관심지역으로 파악된 약 60 km² 면적에 대한 부지조사 초기 단계를 중심으로 조사 프로그램을 마련했다(그림 23). 시추를 포함한 조사는 주로 Simpevarp 반도와 지역 주변의 지표 생태 목록으로 구성된 지역에서 시작되었다. 후보 지역 전체에 걸쳐 헬기측량과 같은 지구물리탐사를 포함한 지구과학적 지표 조사도 시행하였다. Simpevarp 반도는 제한된 면적으로 인해 처분장 배치에 있어 한계성이 있음이 초기 단계에서 분명해졌다. 따라서 조사 지역은 Avro, Halo 및 인근 수역을 포함하도록 확장되었다. 이러한 조사 결과를 바탕으로 SKB는 2003년 3월에 Simpevarp 및 Laxemar의 두 하위 영역에 대한 지속적인 조사에 우선순위를 두고, 2004년 초부터 Laxemar 하위 지역에 대한 초기 부지조사가 관련 토지 소유자와 합의된 후 수행되었다.

SKB는 조사 결과를 바탕으로 Laxemar에 사전 조사의 우선권을 부여했다. 그 이유는 면적이 더 넓고 더 많은 유연성을 제공할 수 있기 때문이었다. Laxemar 하위 지역 내 조사는 점차적으로 해당 지역의 남부 및 서부 지역에 집중되었다. 이 부분은 석영 몬조섬록암(quartz monzodiorite)으로 이루어져 있으며, 이는 해당 지역의 북쪽과 동쪽 부분의 모암보다 더 균질하고 균열이 적은 것으로 입증되었다. 또한, 수리전도도 특성 역시 남부 및 서부 지역에서 더 유리한 것으로 판단되었다. 모든 부지조사에는 46개의 코어 시추공이 포함되었으며 그중 19개는 처분장 심도까지 수행되었다. 또한 200개 이상의 기타 시추공(43개의 충격 시추공 및 190개가 조금 넘는 토양 시추공), 지표에서의 지구과학적, 생태학적 조사도 진행되었다.

Laxemar 지역의 남쪽과 서쪽 부분의 모암은 석영 몬조섬록암과 석영 함량이 낮은 화강암으로 구성되어 있어 열전도율이 낮고 강도가 다양하다는 특징이 있었다. 우선순위 영역은 급격한 경사를 갖는 변형대에 에워싸여 있었고 대규모의 완만한 변형대는 확인되지 않았다. 그림 24는 Laxemar지역의 지질도와 수행된 시추공의 위치 등을 나타낸 것이다.

Laxemar의 암석 도메인은 구성, 입자크기, 균질성, 연성 구조 등을 고려하여 작성되었으며(그림 25), RSMA01, RSMM01, RSMD01는 Avro 화강암,  Avro 석영 몬조섬록암과 석영 몬조섬록암 등으로 구성되어 있으며, 석영 함량이 13에서 22 %로 낮았고, 약간 산화된 변질 특성을 갖는다. 또한 잠재 광물은 존재하지 않았고, 여러 이전 모델로부터 예측하고 결과 비교 등을 통해 대상 체적의 구조적 특성에 대한 높은 신뢰도를 보였다. 암석 도메인에 따른 열전도도의 경우 RSMA01, RSMM01, RSMD01은 각각 2.93, 2.65, 2.76 W/(mk)로 낮은 값을 보였으나 열전도도 분포 등의 특성을 고려할 때 불확실성이 있었다. 

역학적 특성은 실내시험을 통해 구했으며 암종에 따라 차이가 존재하나 낮은 일축압축강도 수치가 167 MPa로서 상대적으로 강성과 강도가 높았다. 변질된 암석도 무결암에 비해 7 % 정도의 강도 저하만을 보였고, 평균 탄성계수는 71에서 80 GPa의 양호한 값을 보였다. 역학적 물성은 많은 자료와 함께 표준화된 시험법이 적용되어 높은 신뢰도를 보였다. 변형대의 경우 항공 및 고정밀도의 지표 물리탐사, 시추공 물리검층, 시추코어 등을 활용하여 자료를 확보하였으며, 5개의 변형대(보통부터 급격한 경사를 갖는 NE-SW와 NS, 급격한 경사에서 보통의 경사를 갖는 EW에서 NW-SE, 보통 경사의 EW에서 NW-SE, 완만한 경사 지역으로 구분)로 구성되었으며 연성 구간에서의 구조적 틀이 완성된 후 수차례에 걸친 취성 재활성화 과정이 있었던 것으로 조사되었다. 처분장 경계와 변형대의 구분에 있어 높은 신뢰도를 갖으나 개별 변형대의 교차나 불균질성 평가 등에 있어 상대적으로 낮은 신뢰도를 갖는다. 그림 26은 조사 및 구분한 변형대를 제시한 것이다.

3.4 후보 지역 간 비교와 최종 부지결정

SKB는 최종 부지를 결정하기 위하여 안전 관련 부지특성, 실행 기술, 사회 자원, 건강 및 환경의 4가지 요소로 나누었다. 이러한 요소에 기반하여 최종 부지를 선택하였으며, 장기 안전성을 구현할 수 있는 최적의 조건을 제공하는 부지를 선정하려 하였으며, 만약 장기 안전성을 구현하는 것과 관련하여 큰 차이가 없다면, 모든 측면에서 사용후핵연료 처분 프로젝트를 수행하는 데 가장 적합하다고 판단되는 부지가 선택하도록 하였다.

안전 기능(safety function)은 처분장 구성요소가 안전에 기여하는 역할로서 질적으로 정의된다. 안전 기능 지표(safety function indicator)는 안전 기능을 정량적으로 평가할 수 있는 측정 가능하거나 계산 가능한 수치를 말한다. 안전 기능이 유지되는지 여부를 결정하기 위해 안전 평가에 포함된 기간 동안 안전 기능 지표를 평가할 수 있는 안전 기능 지표의 기준이 정의된다. 아래는 이러한 관점에서 안전 기능에 해당하는 내용과 함께 비교 평가된 항목들을 나타낸다.

● 침식과 손상에 영향을 미치는 스폴링 또는 부지별 유동 조건과 관련된 초기 상태 또는 잠재적인 부지 차이의 평가 가능 여부

● 영구 동토층과 빙하 상태에서 처분장의 여러 부분이 동결되는 현상을 분석하고 이것이 장기 안전에 미칠 영향의 평가 결과

● 부지에서 열에 기인한 스폴링을 방지하거나 줄일 수 있는 가능성

● 유동과 관련된 이동 저항, 이류에 의한 이동 시간, 등가 유량 등과 같은 성능 측정을 포함한 장기 수리 분석 결과와 여러 개념 모델 결과의 부지별 평가

● 기타 관련된 천연 지하수의 성분과 염도, 산화환원, 농도 등의 변화

● 지진으로 인해 캐니스터가 손상될 수 있는 처분공의 수에 대한 갱신된 추정치

● 부지의 잠재적 광물자원, 미래의 인간 행동

● 잠재적으로 방출된 방사성 핵종의 선량과 위험 결과를 결정하는 지표 생태계에 대한 검토

SKB는 최종적으로 Forsmark를 다음과 같은 이유에서 선택하였다.

● 모암은 강한 이방성을 띠며, 처분장 심도에서 투과성을 갖는 균열이 거의 없다.

● 모암은 석영 함량이 높기 때문에 열전도도가 좋아 결과적으로 조밀한 처분장이 가능하다.

● 사용 불가능한 암석의 양과 뒤채움재의 필요성이 적다.

● 지상 시설이 원자력 발전소의 산업 시설 내에 위치할 수 있다.

● 기존 인프라에 대한 접근성

● 한정적인 환경 영향

● Forsmark의 모암은 Oskarshamn에 비해 처분장의 장기간 안전을 위해 훨씬 나은 조건을 제공하고 구현을 쉽게 한다.

다음은 위와 같은 결정에 도달하게 된 세부적인 분야에 대한 비교 검토한 내용의 일부를 요약한 것이다.

[안전 관련 부지특성]

스웨덴은 북유럽에 있어 영구 동토층에 대한 검토를 수행하였다. 빙하에 의한 영향은 처분장에 부정적인 영향을 주는 것으로 고려되고 있다. 특히 동토가 되는 경우 지하수 흐름에 영향을 줄 수 있다. Forsmark는 Laxemar에 비해 더 북쪽에 있으며 3.5 W/(mK)의 열전도도를 가지며 Laxemar는 암종에 따라 2.6 W/(mK)에서 2.9 W/(mK)의 값을 보여 Forsmark가 영구 동토층에 따른 미래 영향을 더 받을 수 있을 것으로 나타났다(그림 27).

대상 부지의 균열 패턴과 투과성이 높은 균열대 등은 처분장에 있어 중요한 요소이다. 그림 28은 균열대와 심도에 따라 발생한 균열의 모습을 보여주는 것으로 Forsmark에 비해 Laxemar가 보다 복잡하고 많은 균열이 존재하고 있음을 알 수 있다.

잘 알려진 바와 같이 암석의 역학적 조건(현지응력 및 암석 강도)은 부지마다 다른 데,  Forsmark는 스웨덴 모암의 일반적인 값에 비해 현지응력이 상대적으로 높았다. 측정 결과에 따르면 최대 평균 수평응력은 500 m 심도에서 약 41 MPa이었다. 반면, Laxemar는 500 m 심도에서 최대 수평응력이 약 22 MPa로 스웨덴의 일반적인 경향과 유사하였다(그림 29). 최대 수평응력은 두 경우 모두 최대 주응력과 거의 같았으나 일축압축강도는 Laxemar보다 Forsmark(우세 암종의 평균값은 226에서 370 MPa)에서 더 높았다. Laxemar 경우 다양한 암종에 따라 167 MPa에서 225 MPa의 값을 보였다. 처분된 캐니스터에서 방출되는 열은 암석을 팽창시키고 응력을 증가시켜 용기가 처분된 후 암석의 강도를 일정부분 초과될 위험을 야기할 수 있어 열응력에 의한 스폴링 분석이 수행되었다. 분석 결과는 다음과 같다.

● 두 부지 모두에서 처분공의 벽이 열에 의해 손상될 위험이 있다.

● Laxemar에서는 위험이 낮고 손상 범위도 적었다.

스폴링으로 인해 암석 균열에서 완충재와 물 사이의 용질 교환이 많이 증가할 수 있다고 나와 있음에도 처분공 주변의 지하수 흐름이 Laxemar가 더 높으므로 Forsmark에서의 용질 교환이 더 낮은 것으로 나타났다.

Forsmark의 시추공 KFM08A와 Laxemar의 시추공 KLX011A에서 수행한 균열의 투과도가 심도에 따라 조사되었다. 측정은 약 80 m 깊이에서 시추공 끝까지 이루어졌으며, 각 점은 확인된 개별 균열의 투과도를 나타낸다. Forsmark의 처분장 심도에서 투과성이 Laxemar에 비해 훨씬 낮으며, 평균적으로 약 100배 낮았다(그림 30). 

부지조사에 따르면 지하수 구성의 주요 특징은 두 부지에서 유사하였다. 지표 근처의 물은 강수량의 영향을 받으며 염도가 매우 낮았으며, 염도는 깊이가 깊어질수록 증가하는데, 이는 지하수의 일부가 마지막 빙하기 이후에 형성된 Littorina 해에서 유래했음을 나타내었다(그림 31). Forsmark에서 지표수의 영향은 상대적으로 얕은 심도로 제한되는 반면, Laxemar에서는 이 영향이 훨씬 더 깊은 심도에 도달할 것으로 예상되었는데, 주요 차이점은 주로 Laxemar보다 Forsmark에서 깊이 150 m 미만의 암석이 훨씬 낮은 투과성이라는 사실과 Forsmark가 Laxemar보다 훨씬 짧은 시간 동안 해수면 위에 있었다는 사실에 기인하였다.

[실행 기술]

실행 기술 요소에서 운영 영역과 접근성, 처분 영역, 확장가능성, 기능성, 시너지 및 비용 등의 관점에서 검토가 수행되었다. 

두 부지 모두 최종 처분장을 견고한 방식으로 구축하고 운영하는 데 필요한 조건을 제공하는 것으로 판단되었다. 비교 결과는 부지 요인에 따라 다르나, 전반적으로 Forsmark가 더 나은 기대치를 제공하는 것으로판단되었는데, 주된 이유는 Forsmark의 암석 상태가 계획된 것 이상으로 광범위한 복구의 필요성이 훨씬 낮은 점이었다(그림 32). 이는 안전 요구 조건을 충족해야 하는 처분장의 목표 달성과 직접적으로 관련이 되는 것이다. 

Forsmark의 실행 기술에서의 위험성은 상대적으로 높은 현지응력과 관련 있었는데, 이와 관련한 처분공의 손실과 안정성 문제는 비록 발생하면 관리하기는 거의 불가능하지만 상대적으로 간단한 것으로 판단되지만, Laxemar의 경우 불확실성이 더 크며 비교적 높은 빈도의 투과성 균열을 고려할 때 허용할 수 있는 낮은 유입량과 견고성의 요구 조건을 충족하는 처분터널과 처분공을 건설하는 데 상대적으로 불리하였다. 이는 처분장 배열에 상당한 수정이 필요할 뿐 아니라 밀봉 기술의 지속적인 개발 필요성이 대두되었다. 

Forsmark의 암석 조건은 효율성 측면에서도 큰 이점을 제공하여 Forsmark의 처분장을 Laxemar에서 가능한 것보다 훨씬 더 작고 더 조밀하게 만들 수 있기 때문이다(그림 33). 이는 Forsmark 암석의 더 높은 열전도율로 인해 캐니스터 간격이 더 조밀해지고 총 처분면적이 더 작아지기 때문이다. 이는 결과적으로 적은 운반 수요, 자재 소비, 노동 수요 등에 반영되어 프로젝트의 효율적인 실행을 가능하게 하였다. 다만 외부요인을 고려하면 Laxemar가 더 유리하였다. 주된 이유 중 하나는 Oskarshamn에 있는 SKB의 기존 시설과 광범위한 운영이 특히 최종 처분장 프로젝트의 초기 단계에서 시너지 효과를 제공할 것이라는 점이다. 이는 특히 Avrospo HRL에서 개발되어 최종 처분장에 적용될 수 있는 기술 및 전문지식의 구현에 있어 장점이 있다. 또 다른 주된 이유는 Laxemar를 선택하면 사용후핵연료 관련 시설 전체가 한곳으로 모이기 때문이다. 효율성 향상 외에도 외부 의존도가 줄어들어 캡슐화 공장에서 캡슐화된 연료를 해상으로 운반할 필요가 없다는 것이다. 

[사회 자원/건강 및 환경]

안전 관련 부지특성, 실행 기술 이외 사회 자원, 건강 및 환경과 관련된 요소가 있다. 한 예로 사회 자원과 관련된 항목으로 지방자치단체 주민들의 처분장 유치에 관한 의견을 물어본 설문조사결과로 Oskarshamn이 Östhammar에 비하여 찬성이 높게 나왔으며, 이는 스웨덴 전체의 의견과 비교할 때 매우 높은 찬성률이었다(그림 34). 건강 및 환경 측면의 사례 중 부지에 따른 에너지 소비량을 비교한 결과 Forsmark가 상대적으로 적은 에너지를 사용할 것으로 예상되었다(그림 35). 

3.5 부지 간 비교 내용 요약

Laxemar는 대부분의 처분공이 투과성 균열에 연결되는 반면, Forsmark는 소수의 처분공만이 투과성 균열에 연결된다. 또한 Forsmark와 비교할 때 허용할 수 있는 범위에 있으나 허용 기준치에 가까워 지하수가 유입될 수 있는 처분 지역이 더 많아 안전에 영향을 미친다. 따라서 Laxemar는 처분터널의 유입 기준을 충족하기 위해 처분터널의 상당 부분을 그라우팅해야 하며 이러한 터널 구간은 처분공에 부적합한 것으로 예상된다. Forsmark는 이러한 그라우팅이 일부 위치에서만 필요할 것으로 예상되었다. Forsmark는 굴착 후 처분공의 스폴링 위험이 있지만 Laxemar는 스폴링이 예상되지 않았다. 그러나 스폴링 손상 심도는 한정적이고 처분공의 기하학적 편차는 허용 오차 내에 있는 것으로 판단되었다. 또한 처분 시작 전에 스폴링을 쉽게 확인할 수 있으므로 캐니스터가 부적절한 처분공에 놓일 위험이 없는 것으로 판단되었다.

지하수 특성과 관련 부분 검토 결과, Forsmark는 투과성 균열이 훨씬 적어, 운영에 있어 Forsmark는 완충재 및 뒤채움재의 수분 포화에 오랜 시간이 걸리는 것으로 예상된다. 온대기의 폐쇄 후 처분장은 Forsmark는 처분공 주변의 등가 흐름이 평균 100배 낮고, 유동 관련 이동 저항이 평균 10배 더 높았으며, 빙하기의 폐쇄 후 처분장은 지하수 유량은 일시적으로 상당히 증가할 수 있지만, 두 부지 간 차이는 유지될 것이며, Forsmark에서 지하수의 유리한 조성(염도)이 이들의 영향을 적게 받는 것으로 나타났다. 지하수 염분(Na, Ca)은 완충재의 내구성에 영향을 미치는 데, 차기 빙하기와 심지어 빙하 조건에서도 Forsmark이 더 유리하였다. 빙하 상태에서 산소를 함유한 지하수의 침투 가능성은 캐니스터의 내구성에 영향을 미친다. 낮은 지하수 흐름으로 인해 Forsmark에서 더 유리하게 나왔다. 황화물 역시 캐니스터의 내구성에 영향을 미치는 데, 이 경우 두 부지 간 차이는 작았다.

지진과 부식 등에 의한 부지의 위험도 계산 결과, 지진에 있어 두 부지 간의 본질적인 차이는 없었으며, 위험도는 SR-Can(처분장 후보 부지의 안전성 분석 프로젝트)에서 계산된 것과 유사하거나 낮다고 판단하였다.침식이나 부식 시나리오 검토 결과, 빙하기 동안 지하수가 희석되어 완충재가 손상될 위험은 Forsmark에서 더 낮았다. 완충재가 침식되면 아주 오랜 시간이 지난 후 Forsmark에서 몇 개의 캐니스터가 손상될 수 있는 것으로 나왔으며, 더 높은 유량으로 인해 Laxemar에서는 더 많은 캐니스터가 손상될 수 있는 것으로 예상되었다. 따라서 최종적으로 Forsmark이 보다 안전한 최종 처분장으로 활용될 수 있을 것으로 판단하였다.

4. 맺으며

1997년부터 수행된 일련의 부지선정 과정과 부지조사 등으로부터 SKB는 다음과 같은 교훈을 얻었다고 한다. 

● 품질 보증 및 동료 검토는 조사 및 연구 결과에 대한 신뢰를 유지하고 향상하는 데 필수적이다.

● 조사 현장과 부지모사 모델링 프로젝트(Site Descriptive Model) 간의 통합 과정은 어려운 일이었지만, 일부 활동에 대한 개별적 중복과 다양한 통합 그룹을 구성하여 성공적으로 달성할 수 있었다.

● 최종 사용자의 요구와 관련한 대안 모델이 선별되고 우선순위를 정해야 했으며, 부지모사의 불확실성을 확인하기 위해 여러 번의 반복적인 수행 과정을 거쳐야 했다.

● 평가 및 결과를 요약하고 통합 모델을 제시하기 위해 정보를 종합하는 데 중점을 둔 부지모사 보고서는 표준으로 유용하게 활용되었다.

● 소규모 모델링 관리 그룹을 유지하여 작업을 감독하고, 분야별 NET-그룹의 설립은 부지 모델링과 사용자 간의 상호 작용을 촉진했다. 부지조사 속도를 최적화하기 위한 효율적인 도구인 “데이터 동결(datafreeze)”을 사용하여 일괄적으로 모델링이 가능하게 하였다.

선진국 사례를 통한 교훈과 경험은 후발 국가에서 관련 사업을 수행할 때 고려해야 할 중요한 사항으로 생각되며, 각 나라의 환경에 적합하게 변형하여 활용하는 것도 염두해야 할 것으로 생각된다.

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