증기발생기(Steam Generator, SG)는 원자로 냉각재가 통과하는 1차 계통과 터빈을 돌리는 증기를 생성하는 

2차 계통이 만나는 핵심 설비로, 원전 설비 중 가장 넓은 방사능 오염 면적을 차지합니다.

1. 대상 폐기물 제염 면적 및 무게 정보

2. 방사능 오염 정도

증기발생기의 오염 정도는 원자로 헤드 등 타 부품에 비해 압도적으로 높으며, 

이는 주로 수천 개의 세관(Tube)이 가진 거대한 표면적 때문입니다.

       표면적의 영향 : 증기발생기 한 대당 세관의 표면적은 수천 제곱미터(㎡)에 달하며, 

                           1차 계통 전체 표면적의 약 70~80%를 차지합니다. 

                           이로 인해 냉각재 속의 방사성 물질이 흡착될 확률이 매우 높습니다

       선량율 : 운전 이력에 따라 다르지만, 증기발생기 수실(Water Box) 내부의 방사선량은 

                  작업자가 장시간 체류하기 힘들 정도로 높게 형성됩니다.

       축적 형태 : 주로 세관 내벽에 형성된 산화막(Oxide film)과 그 위에 쌓인 미세 입자인 

                      크러드(Crud)형태로 존재합니다.

3. 오염의 주요 특성 및 핵종

    증기발생기 오염의 핵심은 금속 재질(Alloy 600, 690 등)과 냉각재 사이의 화학 반응으로 생성된 산화층입니다.

• 주요 핵종:
• Cobalt-60 :반감기가 길고 강한 감마선을 방출하여 해체 및 유지보수 시 가장 큰 장애물이 됩니다.
• Cobalt-58 :운전 중인 원전의 계획예방정비(OH) 시기에 단기적인 선량 상승의 주원인이 됩니다.
• 기타: Mn-54, Fe-59, Cr-51 등의 활성화 부식 생성물이 주를 이룹니다.
• 화학적 구조:

          o 외층(Outer layer): 비교적 느슨하게 결합된 다공성 구조로, 물리적 충격이나 단순 세정으로 일부 제거가 가능합니다.

          o 내층(Inner layer): 금속 기재와 강하게 결합된 치밀한 스피넬(Spinel) 구조의 산화막입니다. 

                                    니켈(Ni), 크롬(Cr), 철(Fe)의 복합 산화물로 이루어져 있어 제거가 매우 까다롭습니다.

4. 제염 시 고려사항

      증기발생기 세관은 두께가 얇고 정밀한 부품이므로, 오염 제거 시 기재 금속의 손상을 방지하는 것이 무엇보다 중요합니다.

      • 재질 민감성: 세관 재질인 인코넬(Inconel) 합금은 산성 환경에서 부식 균열(PWSCC)에 민감할 수 있습니다.

      • 알칼리 기반 제염의 이점: 강산 대신 알칼리성 제염제를 사용하면 금속 기재에 대한 부식 반응을 최소화하면서 

        표면의 오염층을 안정적으로 제어할 수 있는 장점이 있습니다. 특히 킬레이트제를 배제한 방식은 폐액 처리의 용이성과 친환경성을 

        동시에 확보할 수 있는 핵심 요소로 평가받습니다.

" 증기발생기 내부의 복잡한 구조와 고방사능 환경을 고려할 때, 세관 내벽의 치밀한 산화막을 얼마나 효과적으로 박리하느냐가 제염 기술의 핵심입니다."

5.증기발생기(OSG) GMC-929 고도 제염 기대효과 분석

   1) 경제적 효과: 천문학적 처분 비용의 수익 전환

     증기발생기는 내부 전열관(Inconel 600 등)의 복잡한 구조로 인해 방사능 농도가 높고 부피가 커서 매립 시 막대한 비용이 발생합니다.

      •폐기물량 추산: 증기발생기 1대당 약 326톤입니다. 이를 200L 드럼으로 환산하면 약 650~700 드럼에 해당하는 양입니다. 

     •단순 매립 비용: 652드럼 × 1,628만 원 = 약 106억 1,456만 원 (1대당)

     •기대 수익:

     o직접 절감: GMC-929를 통한 제염으로 자체처분(Clearance) 등급 달성 시, 1대당 약 106억 원의 지출을 방어합니다.

     o자원 가치: 증기발생기는 고가의 합금강과 인코넬 소재로 구성되어 있어, 제염 후 고철 매각 시 일반 탄소강보다 훨씬 높은 재활용 수익을 기대할 수 있습니다.

2. 기술적 효과: 복잡한 내부 구조의 완벽 제염

    증기발생기 내부의 수천 개 전열관과 복잡한 구조물은 기존 산성 제염으로는 한계가 있습니다.

     •심부 제염 능력: GMC-929는 강력한 침투력과 오염원 용해 능력을 갖추고 있어, 복잡한 내부 산화막 내의 주요 핵종(Co-60, Cs-137 등)을 효과적으로 제거합니다.

     •비부식성 유지: 326톤의 거대 구조물을 장시간 제염하더라도 알칼리 기반 특성상 모재 손상이 거의 없어, 절단 및 해체 작업 시 구조적 안정성을 유지하며 작업 효율을 높입니다.

     •킬레이트 프리(Chelate-Free): 대용량 제염 시 발생하는 막대한 양의 폐액을 처리할 때, 킬레이트제가 없어 응집 및 침전 공정이 단순하므로 2차 폐기물 처리비를 50% 이상 절감합니다.

6. 가정

 1) 폐기물량 추산:증기발생기 1대당 약 326톤입니다. 이를 200L 드럼으로 환산하면 약 650~700 드럼에 해당하는 양입니다. 

 2) 처분단가: 약 1,628만원 (산업통상자원부 고시 「방사성폐기물 관리비용 및 사용후핵연료관리부담금 등의 산정기준에 관한 규정」에 명시된 중·저준위 방사성폐기물 드럼당 인도 단가

 3) 부피 감용 및 폐기물 처분 비용 획기적 절감 가능 

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