Ⅰ. 서 론

국내 유일의 방사성폐기물을 연구하고 분석하는 한국원 자력연구원(KAERI)은 2018년 9월 핵종분석 입력값 오류 사건으로 한국원자력환경공단(KORAD)에 인도한 방사성폐 기물 2,600개 중 2,111개 정보 오류가 발생함을 확인하였 다. 이에 따라 국내 방사성폐기물 분석 및 평가가 잠정 중단 되어 방사성폐기물에 대한 처리·처분·운반을 수행하지 못하는 상황이 발생하였다. KORAD는 이러한 상황을 극복 하기 위해 국가 방사성폐기물 처분기관으로서 책임을 갖고 국내 방사능 분석기관 다변화를 통해 안전하고 체계적인 방 사성폐기물 관리 미래 기반을 구축하기 위해 KORAD와 민 간기업 간 “대·중소기업 상생협력 촉진에 관한 법률”에 의 거하여 동반성장 프로그램의 일환으로 “국내 방사성동위원 소(Radioactive Isotope; RI) 폐기물 핵종분석 다중화채널 구축” 연구를 수행하게 되었다.

연구는 위탁기관인 KORAD는 공공기관과 민간기관 간 동반 상생·협력을 위한 기술·행정 지원과 민간기업은 방 사성폐기물 분석에 대한 품질보증, 핵종분석, 전문인력 양 성 및 기반구축을 함으로써 RI 폐기물 분석에 대한 지속 가 능한 발전방안을 마련하는 모범 사례를 구축하는 것이다.

본 연구에서는 KORAD와 민간기관 간 동반성장 연구과 제에서 제시한 RI 인허가 시설, 방사능분석 표준분석절차 서, 한국인정기구(Korea Laboratory Accreditation Scheme; KOLAS) 인정, 전문가 양성 및 교육·훈련, 장비 및 시설 등 도출된 결과를 정리 평가하여 국내 RI 폐기물 방사능분석의 다중화 기반을 마련하고자 하는 공공기관 및 민간기관에 적 용시킬 수 있는 사례를 제시하고자 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

“대·중소기업 상생협력 촉진에 관한 법률”에 의하면 상 생협력 이란 대기업과 중소기업 간, 중소기업 상호 간 또는 위탁기업과 수탁기업 간에 기술, 인력, 자금, 구매, 판로 등 의 부문에서 서로 이익을 증진하기 위하여 하는 공동의 활 동으로서 위탁기업과 수탁기업 간 상생협력 위한 전략수립 및 이행을 통해 공동의 발전을 모색하는 것이다.

본 연구의 위탁기관인 KORAD는 동반성장 연구과제 프 로그램 지원에 대한 공모를 수행하여 수탁기관을 선정하였 다. 수탁기관으로 선정된 본 주관기관은 Table 1에 나타낸 바와 같이 방사성폐기물 분석을 위한 인증 및 인정사항으로 서 원자력안전위원회의 RI 사용시설 인허가, KOLAS 인정 과 품질 관련해서 표준분석절차 수립, 방사능 분석에 대한 숙련도 시험 참여를 통해 분석에 대한 품질 만족을 제시하 도록 되어 있다.

또한, KORAD에 보관 중인 RI 폐기물을 대상으로 상호 교차분석을 수행하여 방사능분석에 대한 실무 분석 역량을 확보하도록 하였고, 분석을 위한 전문인력 양성 및 교육· 훈련, 방사능분석을 위한 방사능분석 설비 및 장비 구축과 향후 방사성폐기물 분석 시 적절한 분석비용을 산출하여 제 시하도록 하는데 있다.

Ⅲ. 결 과

1. 인허가 및 인정 획득

방사성폐기물에 대한 방사능분석을 수행하기 위해서는 원자력안전위원회로부터 RI 사용시설 승인 및 사용허가를 득하여야 함에 따라 RI 폐기물 방사능 분석을 위한 방사선 관리구역을 구축하기 위해 RI 사용허가(2020.5.14)와 사용 시설(2020.8.19) 승인을 규제기관으로부터 득하였다. 방사 선관리구역은 작업실, 분석실, 폐기물 보관실로 구획되어 있고 작업실은 작업용 흄후드와 전처리를 위한 Pyroxydizer Furnace 등이 설치되어 있으며, 각각의 후드는 배기설비와 배수설비를 갖추고 있고 분석실은 방사성폐기물 핵종분석 을 위한 계측기를 구비하였고, 폐기물 보관실은 분석 전· 후 시료를 보관 관리하는 별도의 저장구역으로 지정되어 있 다. 방사선작업종사자 또는 사용시설 내부에 있는 물품이 일반인 구역으로 나올 때 오염 여부를 확인하기 위하여 분 석실 출입문에 위치하고 있는 오염검사대에 방사선 측정기 를 비치함으로서 방사선안전이 확보되도록 설계하고 구축 하였다.

KOLAS 인정은 RI 폐기물 분석에 대한 정도관리 등 품질 보증체계 신뢰 수단으로 KOLAS 인정을 취득하여 기관의 방사능 분석에 대한 품질을 보증하고자 ISO 17025 기반 품 질문서를 제정(2019.7.1)하고 서류 심사통과(2020.6.10)와 1차(2020.7.2.∼7.4) 및 2차(2020.10.21) 현장 평가를 통해 최종 KOLAS 인정(2020.11.26)을 취득하였다. KOLAS 인 정 범위는 토양 중 감마 방출 방사성핵종 측정과 수질 중 삼 중수소 방사능농도 측정에 있으며, 품질문서는 공평성, 기 밀 유지, 조직구조 요구사항, 인원, 시설 및 환경 조건, 장 비, 측정 소급성 등을 포함하여 품질경영매뉴얼(1개)과 품질 경영절차서(28개)로 구성되어 있다[1-5].

2. 품질보증체계 구축

품질보증체계는 RI 폐기물 분석을 위해 11개 핵종인 H-3, C-14, P-32, S-35, Cr-51, Co-60, Tc-99m, I-125, I-131, Cs-137, Pm-147을 대상으로 방사능 분석에 대한 전처리 및 계측에 대한 절차서를 마련하는데 있고, 절차서 를 바탕으로 국내 및 국외 방사능분석 전문기관의 교차시료 를 대상으로 검증을 수행하는데 있다[6-8].

표준분석절차서는 Fig. 2에 나타낸 바와 같이 RI 폐기물 방사능분석 절차에 따라 분석대상 11개 핵종에 대해 방사화 학적 분리과정, 방사능계측 절차 등에 대해 기술적으로 명 시한 기술절차서 개발 및 작성을 통해 방사성핵종 순수분리 와 정확한 계측을 꾀하고자 하였다. 절차서 수록내용으로는 시료 용액화, 표준용액 회수율 측정, 시료 전처리 방법(각 시료 특성에 맞는 화학 및 건식산화법, 초음파 침출법 등), 방사능농도 계산방법, 시약 및 초자 구성품, 측정불확도 평 가, 참고문헌 등으로 구성되어 있다[6-8, 15-18].

숙련도 시험은 Fig. 3에 나타낸 바와 같이 국내에서 주 관하는 한국표준과학연구원(KRISS)으로부터 시료를 받아 감마핵종 및 삼중수소, 스트론튬을 대상으로 수행하였고, 국외의 경우 1977년 설립된 표준인증물질(Certificate of Reference Material; CRM) 및 국제숙련도 제공기관으로써 1991년부터 국제숙련도를 제공하기 시작한 미국 환경자원 협회(Environmental Resource Association; ERA)의 국 제숙련도 시험(Proficiency Testing; PT) 시료로서 감마핵 종을 대상으로 수행하였다. 국내 및 국제숙련도 시험을 참 여한 결과 모두 방사능분석에 대한 결과가 만족하는 수준으 로 평가되었다.

3. 방사능 분석실 및 실험실 구축

환경 또는 방사성폐기물 분석을 위해서는 숙련된 전문인 력과 분석 대상물에 대한 전처리 및 방사능농도 측정을 위 한 설비와 장비가 필요하다. 이에 따라 Fig. 4와 Table 2에 나타낸 바와 같이 수탁기관은 방사능분석에 대한 종합 솔루 션을 제공하기 위해 방사화학실험실, 방사능계측실, RI 사 용시설 등을 목적에 맞게 구축하였으며, 보유 주요 장비로 는 감마핵종분석기, 액체섬광계수기, 저준위알파·베타계수 기, 알파핵종분석기 등과 전처리 주요 장비는 Pyroxydizer Furnace, 건조기, 회화로, 고압연소기, CO₂ 흡수장치, 증 류장치, 흄후드 등을 보유하여 향후 방사성폐기물에 대한 방사화학 전처리 및 방사능 계측을 원활히 수행할 수 있도 록 구축하였다[9].

4. RI 폐기물 방사능분석 결과 평가

RI 폐기물 방사능분석에 대한 다중화 채널을 구축하기 위 해서는 필수적으로 방사성폐기물에 대한 직접 전처리 및 분 석 경험이 무엇보다 중요하다. 따라서 수탁기관은 위탁기관 이 보유하고 있는 폐기물을 대상으로 표준분석절차서를 바 탕으로 교차검증을 수행하였다.

분석대상 방사성폐기물은 Table 3에 나타낸 바와 같이 유기폐액, 잡고체 공기포집 및 동물사체를 대상으로 교차검 증을 수행하였으며, 교차검증 방법은 수탁기관에서 개발한 표준분석절차서에 명시된 매질에 따른 방사화학전처리법를 적용하여 분석을 수행하였고 분석한 결과는 위탁기관에 결 과를 제시함으로써 KAERI 분석결과와 비교평가를 수행하 였다.

KORAD에서 위탁한 RI 폐기물 중 유기폐액과 잡고체 시 료에 대한 각 핵종별 방사능분석 결과를 Fig. 5에 나타내었 다. 분석결과, 원자력안전위원회 고시 제2020-6호 “방사성 폐기물 분류 및 자체처분 기준에 관한 규정” 별표 1. 방사성 핵종별 자체처분 허용농도에서 제시하고 있는 핵종별 기준 은 Pm-147은 1,000 Bq/g, H-3, S-35, Tc-99m, I-125는 100 Bq/g, I-131은 10 Bq/g, C-14는 1 Bq/g으로서 유기폐 액 중 C-14만 자체처분 허용농도를 초과한 평균 2.98 Bq/g 으로 나타난 반면 나머지 핵종은 자체처분이 가능한 분석결 과를 나타냈다[10-14].

KORAD 위탁 RI 폐기물은 대부분이 연구소, 병원, 산업 체 등에서 발생한 폐기물로서 교차검증 결과는 과거 KAERI 에서 분석을 수행한 결과를 참조하였으나, 이는 KAERI가 분석한 원시료(고체 및 액상시료)를 분배하여 측정한 결과 가 아니기 때문에 직접 비교 평가는 한계가 있었다. 이유를 추정한 결과 원 드럼에서의 시료 채취 대표성 확보 어려움, 액상화된 원시료의 미분배, 시료 장기 보관에 따른 반감기 보정 유효기간 초과 등에 따른 결과라 판단하였다.

이러한 교차검증에 대한 한계를 극복하기 위해서는 향후 분석대상 시료 발생 시 원 분석기관과 교차분석 기관이 대 표시료를 확보하여 동시 분석과 결과를 도출하고 평가를 수 행하는 방법이 적절할 것으로 판단된다.

5. 인력양성 및 교육·훈련

방사능분석을 수행하기 위해서는 방사성폐기물의 정밀· 정확한 분석·검증·평가를 위한 기술력을 확보하고 분석 품질을 제고하는 역할을 수행하는 숙련된 전문 기술자 확보 와 기술배양을 위한 교육·훈련이 무엇보다 중요하다.

수탁기관이 보유하고 있는 방사화학실험실, 방사능계측 실 및 RI 사용시설 운영 및 대·내외 위탁기관에서 의뢰하 는 방사성폐기물을 분석 평가하기 위해 수탁기관은 기 보유 중인 인력에 대해 교육·훈련을 통해 기초기술 확보 및 기 술력을 배양하며, 부족한 전문 기술자에 대해서는 인력 채 용을 통해 확충하였다. 교육·훈련의 경우 원자력안전위원 회에서 규정하고 있는 방사선작업종사자 기본 및 직장 교육 과 방사능분석 정밀교육을 위한 KRISS 및 KAERI 주관 교 육을 매년 이수하도록 하였다.

수탁기관이 보유 및 확충한 인적자원은 전공으로 원자력 및 방사선공학, 화학공학, 생명화학고분자공학 및 환경생명 공학 전공 분야와, 학위는 공학박사부터 공학사까지 골고루 배치하여 원활한 방사능분석을 수행하도록 Table 4에 나타 낸 바와 같이 설계하고 구성하였다. 방사성폐기물 분석은 매 질의 다양성과 전처리의 어려움으로 인해 원자력뿐만 아니 라 화학적인 기본 지식이 수반되어야만 정확한 분석 및 평가 를 수행할 수 있기 때문에 이를 보완 확충을 통해 방사능분 석의 정도관리 전반에 대한 타당성을 확보하도록 하였다.

6. 분석단가 산출

방사성폐기물 분석에 소요되는 분석단가를 기존 KAERI 와 비교하여 수탁기관 활동을 저해하지 않는 범위 내에서 합리적으로 산출하여 향후 KORAD 등에서 위탁 또는 발주 하는 사업 또는 용역 활동에 적용하고자 산출하였다. 목표 단가 산출은 Table 5와 같이 KORAD 국내 방사능 분석기관 다중화 추진계획에 따라 KAERI 기준 대비 80% 수준을 만 족하도록 산정하였다. 분석단가를 산정하는 변수로는 초기 시료 운반을 제외한 수탁기관 내에서 이루어지는 행위에 대 해서만 고려하였고, 주요 고려 사항은 시료에 대한 물리· 화학적 전처리(시약, 초자), 방사능계측(계측기 감가상각), 폐기물 처리, 실험자 노무비(엔지니어링 초급기술자 기준, 1일), 유지 관리(실험실, 계측실 등 유지비용) 등을 적용하 여 최종 495,000원으로 분석단가를 제시하였다.

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 공공기관과 민간기관 간 상생·협력을 위해 추 진한 과제로서 원자력 및 방사선 산업의 방사능분석 분야는 처음 시도하는 연구로서 도출된 결과는 다음과 같다.

먼저 인허가 및 인정 분야로는 RI 사용시설 인허가 및 KOLAS 인정을 취득하였으며, 방사능분석을 위한 정도관리 등 품질보증체계로는 RI 11개 핵종에 대해 표준분석절차서 를 개발하였으며, 이를 토대로 국내·외 교차분석을 수행하 여 품질을 만족하였다. 또한, 위탁기관에서 제공한 실제 방 사성폐기물 시료를 대상으로 핵종분석을 수행함으로써 표 준분석절차서에 대한 검증을 수행하여 절차서의 타당성과 신뢰성을 확보할 수 있었다.

그리고 방사성폐기물 분석을 위해서는 방사화학실험실, 방사능 계측실 및 RI 사용시설이 반드시 필요하며, 각 실험 실에 방사능 분석을 수행하기 위한 장비 및 설비가 구비되 어 있어야 하므로 실험실 정비를 통해 보완 확충을 수행하 였다. 방사능분석을 수행하기 위한 전문 기술자 확보와 기 술력 배양을 위한 교육·훈련을 수행하여 기초기반을 마련 하도록 하였다.

방사성폐기물 분석에 대한 비용 측면에서는 원가 계산을 위한 변수를 도출하여 평가를 수행하고 기 분석기관과의 차 별화를 위해 80% 수준에서 책정하여 향후 분석을 필요로 하 는 기관의 부담이 완화되도록 하였으며 본 연구에서 취득한 성과공유 과제 성공 확인서를 Fig. 6에 나타내었다.

본 연구에 대한 결과는 RI가 함유된 폐기물 및 방사성폐 기물 분석을 위해 사전에 갖추어야 할 시설 및 장비, 품질보 증체계 등에 대한 가이드를 제시함으로써 향후 폐기물 방사 능분석을 준비하는 위탁 및 수탁기관이 활용하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 공공기관과 민간기관 간 성과공유를 통해 상호 기술적 발전과 상생·협력을 모색하는데 있다. “국내 RI 폐 기물 핵종분석 다중화채널 구축” 연구 발굴 및 이행을 통해 국내 방사성폐기물 분석·평가에 대한 기술기반인 RI 사용 시설 인허가 취득, KOLAS 인정, 방사화학 실험 및 분석을 위한 시설 및 장비 확보, 전문인력 양성 및 교육·훈련, 표 준분석절차서 개발 등을 수행하였다. 이러한 연구 결과는 방사능분석의 기반을 마련하는 모범 사례를 제시하였으며 이를 토대로 관련 후속 협력사업을 수행함으로써 국내 방사 능분석에 대한 다변화를 한층 더 성장시킬 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이를 통해 RI 사용기관(연구소, 병원, 산업 체 등)에서 발생하는 RI 폐기물 방사능분석을 통해 처리· 처분·운반을 용이하게 하는 기반이 마련되어 공공기관과 민간기관이 상호 지속 가능한 발전을 이루는데 일조할 것으 로 판단된다.