Econ. Environ. Geol. 2023; 56(6): 887-897

Published online December 29, 2023

https://doi.org/10.9719/EEG.2023.56.6.887

© THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY

Review of International Cases for Managing Input Data in Safety Assessment for High-Level Radioactive Waste Deep Disposal Facilities

Mi Kyung Kang1, Hana Park1, Sunju Park1, Hae Sik Jeong1, Woon Sang Yoon1, Jeonghwan Lee2,*

1Earth EnG, Seoul, Korea
2Korea Radioactive Waste Agency

Correspondence to : *oathway@korad.or.kr

Received: November 20, 2023; Revised: December 14, 2023; Accepted: December 15, 2023

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided original work is properly cited.

Abstract

Leading waste disposal countries, such as Sweden, Switzerland, and the United Kingdom, conduct safety assessments across all stages of High-Level Radioactive Waste Deep Geological Disposal Facilities-from planning and site selection to construction, operation, closure, and post-closure management. As safety assessments are repeatedly performed at each stage, generating vast amounts of diverse data over extended periods, it is essential to construct a database for safety assessment and establish a data management system. In this study, the safety assessment data management systems of leading countries, were analyzed, categorizing them into 1) input and reference data for safety assessments, 2) guidelines for data management, 3) organizational structures for data management, and 4) computer systems for data management. While each country exhibited differences in specific aspects, commonalities included the classification of safety assessment input data based on disposal system components, the establishment of organizations to supply, use, and manage this data, and the implementation of quality management systems guided by instructions and manuals. These cases highlight the importance of data management systems and document management systems for securing the safety and enhancing the reliability of High-Level Radioactive Waste Disposal Facilities. To achieve this, the classification of input data that can be flexibly and effectively utilized, ensuring the consistency and traceability of input data, and establishing a quality management system for input data and document management are necessary.

Keywords safety assessment, high-level radioactive waste, deep geological disposal, data management system, safety assessment input data

고준위방사성폐기물 심층처분시설 안전성평가 입력자료 관리를 위한 해외사례 분석

강미경1 · 박하나1 · 박선주1 · 정해식1 · 윤운상1 · 이정환2,*

1(주)어스이엔지
2한국원자력환경공단 방폐물기술연구원

요 약

스웨덴, 스위스, 영국 등 폐기물 처분 선도국들은 고준위방사성폐기물 심층처분시설의 계획, 부지선정, 건설, 운영, 폐쇄, 그리고 폐쇄 후 관리 전 단계에서 안전성평가를 수행하고 있다. 안전성평가는 각 단계에서 반복적으로 이루어지며, 장기간에 걸쳐 다양하고 방대한 양의 데이터를 생성하므로, 안전성평가 자료를 위한 데이터베이스를 구축하고 효과적으로 관리하기 위한 자료관리체계를 구축하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 폐기물 처분 분야에서 선도적인 국가의 안전성평가 자료관리체계를 1) 안전성평가 입력 및 참조자료, 2) 자료관리 지침, 3) 자료관리 조직, 그리고 4) 자료관리 전산시스템으로 구분하여 분석하였다. 각 국가는 특정 부분에서는 차이를 보였지만, 안전성평가 입력자료를 처분 시스템 구성 요소를 기반으로 분류하고, 이를 제공, 사용, 관리하는 조직을 설립하며, 지침 및 매뉴얼에 따라 품질관리 체계를 구현하는 등 공통적인 특성을 보이고 있다. 이러한 사례들은 고준위방사성폐기물 처분시설의 안전성을 확보하고 신뢰성을 향상시키기 위해 효과적으로 데이터 관리 시스템과 문서 관리 시스템을 구축하는 것이 중요하다는 것을 시사한다. 이를 위해서는 유연하게 활용 가능한 입력자료의 분류, 입력자료의 일관성과 추적성 보장, 그리고 입력자료와 문서관리를 위한 품질관리 체계를 수립하는 것이 필요하다.

주요어 고준위방사성폐기물, 심층처분시설, 안전성평가, 자료관리체계, 안전성평가 입력자료

  • This review analyzes international cases and provides implications for data management systems for safety assessment input data management.

  • Based on the safety assessment input data items of leading countries, an input data classification (draft) was presented. This input data was proposed to be built into a DB according to the quality management system and established as an integrated data management system linked with the document management system.

우리나라는 1970년대 처음 원자력발전을 시작한 이래, 2023년 현재 총 25기의 원자력발전소가 운영 중이며, 50년 이상의 원자력발전으로 상당한 양의 고준위방사성폐기물이 발생하여 현재 각 원전 부지에 임시 저장 중이다. 저장시설 용량 고려 시 2030년 한빛원전을 시작으로 순차적인 포화가 예상되며(Ministry of Trade, Industry and Energy, 2023), 원전 부지 내 사용후핵연료 보관의 장기화에 따른 우려와 조속한 반출 요구의 증대로 사용후핵연료 등의 고준위방사성폐기물 처분시설에 대한 조속한 건설 및 운영이 필요한 상황이다.

‘원자력안전위원회 고시 제2021-21호 고준위방사성폐기물 심층처분시설에 관한 일반기준’ 제8조 (종합안전성 구축)에 따르면 “심층처분시설의 안전성은 기초연구, 부지조사, 설계, 건설, 운영, 폐쇄 및 폐쇄 후 관리 등 해당 처분시스템의 전체 단계에 걸쳐 단계별 목적에 맞게 최신 정보를 바탕으로 단계별 안전성평가를 통해 지속적으로 구축되어야 한다”고 명시하고 있다.

이와 같이 안전성평가를 반복적으로 수행하는 과정에서 다양하고 방대한 양의 자료들이 생산되고 축적되므로 이를 지속적으로 저장, 관리하고 갱신할 수 있는 데이터베이스 및 시스템이 필요하다. 처분 선도국의 경우, 안전성평가 자료관리 시스템 개발뿐만 아니라 안전성평가 시 요구되는 자료들을 체계적으로 관리하기 위하여 조직 및 지침이나 절차 같은 자료관리체계를 구축하고 있다.

지금까지 국내에서는 “중·저준위방사성폐기물 처분시설 안전성평가를 위한 입력데이터 설정 및 관리에 대한 고찰(Park et al., 2014)”, “방사성폐기물 처분안전성 평가 자료 제공을 위한 핵종 수착 데이터베이스 개발(Lee et al., 2013)”, “IAEA의 기준모델과 MASCOT 프로그램을 이용한 중저준위방사성폐기물 천층처분시설 안전성평가(Kim et al., 2002)” 등 중·저준위 방사성폐기물 안전성평가를 위한 입력자료, 데이터베이스, 안전성평가 코드에 대한 각각의 개별적인 연구는 활발히 진행되어왔지만, 고준위방사성폐기물 처분시설 안전성평가 관련 자료와 절차, 시스템 전부를 아우르는 자료 관리에 대한 연구는 미흡하다.

따라서, 본 연구에서는 해외 처분 선도국인 스웨덴, 스위스, 영국의 처분시설 안전성평가 관련 자료관리체계 현황에 대하여 살펴보고, 국가별 자료관리체계의 특징들을 비교, 분석하고자 한다.

방사성폐기물 심층처분시설 건설 및 운영 인허가 신청서류에는 안전성평가 보고서들이 포함된다. Safety Case는 명확하고 이해하기 쉽고 규제기관에서 요구할 경우, 안전성평가 내의 모든 주요 가정을 추적할 수 있어야 하므로, Safety Case를 형성하는 논거와 증거, 주장들의 다양성을 고려할 때 하위로 갈수록 세부 수준이 증가하는 계층적 문서구조가 적절하다(NEA, 2004). 이와 같은 이유로 많은 국가에서 안전성평가 보고서는 안전성평가에 대한 결론이 포함된 메인 보고서와 메인 보고서의 주장을 뒷받침하는 개별 기술 보고서, 기술 보고서를 보조하는 참조 보고서 등 계층구조를 형성하고 있다.

한편 안전성평가 입력자료들은 이러한 보고서 중 데이터 보고서 내에 수록되어 있다. 참조 문서에는 자료의 추적성과 신뢰성을 보장하기 위해 안전성평가에 활용된 자료의 기초정보 및 이력, 출처가 수록된다.

이와 같이 입력자료는 안전성평가를 신뢰할 수 있는 기초자료로서 중요하며, 보고서와 서로 연계되므로 데이터와 보고서를 같이 관리할 수 있는 일관된 관리체계가 필요하다. 또한, 여러 보고서와 출처를 가진 방대한 자료들을 체계적으로 다루고 각 코드에서 활용할 수 있도록 하기 위해서는 안전성평가 입력자료의 분류가 중요하다. 입력자료는 코드와 연계되며, 안전성평가와 관련된 다양한 활동 및 목적, 안전성평가 모델링에 중요하다고 판단하는 변수들에 따라 다양하게 분류하여 활용하고 있다. 국내의 경우 핵종 이동 구획 별로 폐기물, 처분용기, 처분장 구조물, 근계영역 및 공학방벽, 원계영역, 생태계로 분류하거나(Park et al., 2012), 핵종 재고량 및 안전성평가 모델링을 위해 방사성폐기물, 공학적방벽, 환경방사능, 생태계 등으로 세분화하거나 핵종이동평가를 중심으로 폐기물 선원항, 처분용기, 뒤채움재, 사일로, 자연암반으로 세분화하기도 하는(Park et al., 2014) 등 목적에 따라 다양하게 분류하여 활용하고 있다.

본 논문에서는 다양한 안전성평가 자료관리 현황을 분석하여, 입력데이터의 추적성과 신뢰성을 보장하고 일관성 있게 관리하기 위한 방안을 모색하고자 한다. 이를 위해 처분 선도국인 스웨덴, 스위스, 영국의 안전성평가 입력데이터 분류 현황, 입력데이터 관리지침, 관리시스템 전부를 아우르는 자료관리체계 현황을 분석하였다.

2.1 스웨덴

2.1.1. 안전성평가 입력자료 및 참조자료

스웨덴 방사성폐기물 관리기관인 SKB(Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company)는 사용후핵연료 최종 처분시설을 건설하기 위한 신청문서를 제출하여, 2022년 1월 27일 건설 인허가를 취득하였다. 원자력기술활동에 관한 법률에 의한 방사성폐기물 처분시설 인허가신청 서류 목록이 존재하며(SKB, 2014a), 안전성평가 관련 보고서는 인허가신청 서류 중 예비 안전성평가 부록의 참조 부분에 해당된다.

안전성평가 보고서는 처분시설의 안전성을 입증하는 내용이 수록된 Main report, Main report의 주장을 뒷받침하기 위해 각 주제별로 작성된 Main reference, Main reference 작성을 위한 Additional reference의 계층구조로 구성된다. 이 중 주 관심 대상인 안전성평가 관련 자료는 Main reference 계층 내 Data report, Input data report, Biosphere synthesis report에 수록되어 있다(Fig. 1)(SKB, 2014b).

Fig. 1. Document structure of Safety Assessment of SKB (modified after SKB, 2014b).

스웨덴의 안전성평가 입력자료를 Table 1(SKB, 2014c)에 정리하였고, Fig. 2(SKB, 2014d)는 이러한 입력자료들의 관계를 나타낸다.

Fig. 2. Assessment Model Flowchart (modified after SKB, 2014d).


The classification of the input data used in safety assessment(Sweden) (SKB, 2014c)


ClassificationInput DataCode
WasteGas formation rates and total gas volumes formed in each waste vault, IRF, CRF, Total radionuclide inventory, Corrosion of reactor pressure, vessels., etcEcolego
Near Field excluding
wasteBitumen swelling assessment, Evolution of repository pH, Evolution of repository redox, Near-field hydrology, RN transport in water phase, Seismic load., etcComsol Multiphysics, PHREEQC, PHAST, Ecolego, ADINA
GeosphereHydrogeology, RN transport in water phase, Rock fallout and EDZ, Sorption partitioning coefficients, Effective diffusivity, Rock matrix porosity, Groundwater velocities, Permeability., etcDarcy Tools, Ecolego, 3DEC
ClimateMinimum air temperature in next 60,000 years, Potential for permafrost, Shore-level evolution., etcCCSM4, LOVECLIM, Numerical GIA model
BiosphereRN transport and dose, Surface hydrology, Biosphere object identification., etcEcolego, MIKE SHE


Fig. 2는 안전성평가와 관련된 다양한 활동과 각 활동에 사용되는 입력자료에 대한 예시를 나타낸다.

입력자료를 Waste(방사성폐기물), Near-field excluding waste(방사성폐기물을 제외한 근계), Geosphere(지권), Climate(기후), Biosphere(생태계)의 항목별로 분류하고 필요한 자료를 추출하여 안전성평가 시 활용한다. 안전성평가와 관련된 활동은 평가모델순서도(Assessment Model Flowchart, AMF)로 표시되며, 이때 사용된 개별 입력자료는 AMF No로 표시된다. 각 AMF No마다 입력자료에 대한 자세한 설명이 수록된 개요표가 존재한다. 개요표에는 입력자료의 분류, 출처, 저장 위치 등이 표시되는데, 입력자료의 원본은 표, 그림, 비정형화 문자의 형태로 구성된다.

Table 1의 입력자료 상세 분류 현황을 살펴보면 방사성폐기물은 방사성핵종 관련 자료, 연료 용해율 등의 연료 특성 관련 자료 등을 포함하며 근계는 방사성폐기물 처분용기, 완충재, 뒤채움재 등의 공학적방벽 관련 자료들을 포함한다. 지권은 모암과 지하수의 주 이동통로인 EDZ(Excavation Disturbed Zone, 굴착손상영역)을 포함하며, 물리적, 지질학적, 수리적, 방사선학적, 열적, 화학적 특성 자료를 포함한다. 기후는 증발산, 미래 해수면 온도, 빙하 관련 데이터, 생태계는 방사성핵종 붕괴로 인한 인간 및 동식물 관련 데이터, 선량환산계수 등을 포함한다.

2.1.2. 자료관리 지침

안전성평가의 다양한 활동 중에 발생하는 입력자료의 모든 측면을 문서화하고 품질을 보증해야 하는데, 이러한 과정은 지침과 절차를 바탕으로 수행되어야 한다.

SKB 사용후핵연료 프로젝트 품질계획 문서에는 데이터 및 문서관리 관련 지침이 수록되어 있다(SKB, 2008a). 이러한 지침을 원시자료 제어, 전달전송 관리, 데이터 및 문서관리, 데이터 및 기타 결과의 전달과 품질보증의 항목으로 나누어 Fig. 3(SKB, 2008a)에 정리하였다. 데이터 및 문서관리 지침의 경우 SD-003(문서취급), SD-025(문서관리 계획 작성), SD-037(문서검토), SD-015(아카이빙), SD-008(문서관리), SDK-107(P-report 구현 및 관리), SDK-115(지질 모델에 대한 데이터베이스 관리), SDK-508(현장 조사 원시자료 관리), SDK-516(안전 분류 데이터 관리) 등 지침들이 매우 다양하고 역무에 따라 세분화 되어 있다.

Fig. 3. Introduction for data and Document management of SKB (modified after SKB, 2008a).

2.1.3. 자료관리 조직

안전성평가 자료의 관리는 일회성이 아닌 방사성폐기물 처분시설 관리 전 단계에서 수반되는 지속적인 활동이다.

안전성평가 입력자료는 수년에서 수십 년 동안 다양한 사람에 의해 생산되어 사용되고 전달되는 반면 업무와 관련된 인력들은 보직 이동, 퇴사 등으로 변동될 수 있고, 이러한 과정에서 잘못된 인수인계로 인한 자료관리에 대한 공백이 발생할 수도 있다.

이러한 인력에 의한 불확실성을 방지하기 위해 명확한 지침과 절차 및 각 관련 당사자들의 역할에 대한 규정은 필수적이다.

스웨덴 안전성평가 데이터 및 문서관리 조직에 대한 책임과 권한은 데이터 보고서에 데이터 제공(SKB, 2011), 모델링 및 계산에 사용된 데이터의 제어(SKB, 2008b), 모델 요약 보고서 지침(SKB, 2007) 및 SKB 내부 품질 지침을 기반으로 하며, 각 지침에는 자료 관련자들의 책임과 권한을 명확히 규정하고 있다. 자료 관련 인력은 자료 공급자(Data suppliers), 자료 이용자(Data Customer), 데이터 보고서 팀(Data Report Team)으로 구분할 수 있다.

자료 공급자는 각종 조사를 수행하여 안전성평가에 필요한 자료를 생산한다. 자료 이용자는 안전성평가를 수행하는 조직으로 안전성평가에 사용할 입력자료를 적합한 형식으로 변환하고, 자료 공급자가 제공해야 하는 자료를 정의한다. 또한 자료 검증 절차와 자료 판단에 대한 책임이 있다. 데이터 보고서 팀은 각종 지침을 작성하고 데이터 및 데이터 보고서를 관리하고 자료 저장에 책임이 있다.

각각의 업무는 SKB 내부 지침 중 데이터 등록, 검증, 전송, 제어 등 관련 지침을 준용하여 수행하고 있다.

2.1.4. 자료관리 전산시스템

안전성평가 자료관리 전산시스템은 안전성평가 입력자료가 저장된 DB와 안전성평가 관련 소프트웨어로 구분하여 분석하였다.

안전성평가 입력자료는 다양한 분야에서 서로 다른 사람들에 의해 광범위하게 수집되므로, 관리해야 할 자료의 양이 방대하고 다양하다. 스웨덴에서는 이러한 자료를 효과적으로 관리하기 위해서 모든 관련 데이터를 일관된 절차에 의해 중앙 집중식 파일저장소에 저장한다.

SKB는 중앙 자료 저장소인 SICADA(Site ChAracterization DAtabase)를 개발하였고, SICADA에 수집되는 자료에 대해서 품질 보증된 자료만 저장하도록 하였다(SKB, 2015). 조사 및 각종 모델링을 통해 수집된 자료가 저장되고, 저장된 자료 일부가 안전성평가에 활용된다.

최근에는 최종 처분시설 부지인 Forsmark의 모델링 자료관리를 위한 데이터베이스 FORSIDE(FORsmark Site Interpretative Database Environment)를 개발하였고, SICADA와 연계해 활용하고 있다(SKB, 2021).

안전성평가를 위한 별도의 DB는 확인하지 못하였지만, FEP DB, 열역학 DB 등 안전성평가를 위한 특수목적의 DB는 존재한다.

한편, 안전성평가 관련 소프트웨어의 경우, 안전성평가와 관련된 작업에 주로 3DEC, Comsol Multiphysics, Darcy Tools, Ecolego, MIKE SHE, PHREEQC, AMBER 등의 상용코드를 주로 활용하였고, 일부는 FRAFCOMP, FARF31 등의 코드를 개발하여 활용하고 있다.

2.2. 스위스

2.2.1. 안전성평가 입력자료 및 참조자료

스위스는 방사성폐기물 심층처분 인허가를 위한 제출문서는 Fig. 4(Nagra, 2019)와 같은 문서구조로 관리된다.

Fig. 4. Planned Nagra document structure for submitting general license applications gTL (modified after Nagra, 2019).

상위계층에는 논증 보고서(Argument Report)들이 위치한다. 이 계층에는 규제기관인 ENSI(Swiss Federal Nuclear Safety Inspectorate)가 요구하는 처분시설의 안전성을 입증하는 보고서들이 포함된다.

중간계층은 원자력 조례(Nuclear Energy Ordinance) 23조(심층처분시설의 안전), 62조 (부지선정)에 따라 제출해야 하는 문서들이 위치한다. 이 계층에 속하는 보고서들은 상위계층 보고서들의 주장을 뒷받침하는 문서들이 포함된다.

가장 하위계층은 각종 참조 보고서가 위치한다. 참조 보고서는 부지선정을 위해 적용한 응용 프로그램 및 부지선정에 대한 증거를 뒷받침하는 문서가 수록된다. 안전성평가와 관련된 문서가 여기에 포함된다(Nagra, 2019).

Fig. 5(Nagra, 2002a)는 스위스의 안전성평가 관련 문서를 나타낸다. 안전성평가 보고서는 Safety Case에 대한 주요 인수가 포함된 Main report와 사용된 모델 및 코드, 입력데이터에 대한 자세한 설명이 포함된 Model, Code and Data Report, 그 외 다양한 카테고리에 대한 여러 Reference report로 구성된다. 이 중 안전성평가 입력자료는 Model, Code and Data Report 및 Biosphere report에 수록되어 있다(Nagra, 2002a).

Fig. 5. Document structure of Safety Assessment of SKB (modified after SKB, 2014b).

스위스의 안전성평가에 사용되는 입력자료 체계는 다양한 시나리오와 개념적 가정에 따라 다양하고 복잡한 데이터 세트로 구성된다. 여러 시나리오가 존재하고, 각 평가사례에 따라 근계, 지권, 기후 등 다양한 시스템에 포함되는 데이터 세트 조합이 발생한다.

안전성평가를 위한 입력자료는 스웨덴과 달리 평가 코드별로 존재하며 STMAN_Near-field(근계), PICNIC_Geosphere(지권), TAME_Biosphere(생태계)로 분류된다. 스위스의 안전성평가 입력자료를 분류하여 Table 2(Nagra, 2002b)에 정리하였다. 근계는 방사성핵종 및 재고, 캐니스터, 완충재 특성 등과 같은 데이터를 포함하고 지권은 유동, 매질 특성, EDZ 관련 데이터 등을 포함한다. 생태계는 인간의 식습관과 생활방식을 특징으로 하는 매개 변수들과 생태계 수착 데이터, 식품류 운송계수 및 농도비 등과 같은 데이터가 포함된다(Nagra, 2002b).


The classification of the input data used in safety assessment(Swiss) (Nagra, 2002b)


ClassificationInput DataCode
Near-fieldNuclides and Decays, Total Inventory, Inventory Fractions, Canister Properties, Release Properties, Waste Package Properties(Containment time, Canister length, Number of canister), Buffer Properties(Inner, Outer radius, Split radius, Porosity, Grain density, Sorption, Solubility limits, Pore diffusion coefficients)., etcSTMAN
GeosphereNuclides and Decays, Leg Data-Basic Data(Length, Darcy velocity, Hydraulic conductivity, Peclet number, effective diffusivities coefficients, Pore diffusion constant), Leg Data-Properties of Flowing Region(Retardation, Dry density, Flow porosity, Source flux)., etcPICNIC
BiosphereDEEPSOIL(Porosity, Thickness, Dry density), HUMAN(Fraction of energy intake from grain, Breathing rate)., etcTAME


2.2.2. 자료관리 지침

Nagra에서는 체계적인 지침을 규정하여 자료 소유자(Data Owner)와 자료 사용자(Data User) 간의 통제되지 않고 문서화 되지 않은 양방향 자료 교환을 제거하고, 일관된 자료관리체계를 구현하였다.

자료관리의 주요 핵심 사항은 자료의 검색 가능성, 자료의 책임성, 자료의 보안 세 가지이며, RL 5.8.1-01(자료 전송), RL 5.8.1-03(자료 전달) 등의 Nagra 내부 지침을 기반으로 하며, 업무 성격에 따라 자료 관련 조직을 구성하여 조직별 책임과 권한을 지침에 규정하고, 지침에 규정된 절차에 따라 자료를 전산 관리하고 있다.

2.2.3. 자료관리 조직

Nagra는 일관된 자료관리를 위해 관련 당사자들의 역할에 대해 명확히 규정하고 있다.

Nagra에서는 안전성평가 프로그램마다 별도의 TFT를 구성한다. 자료 소유자는 안전성평가에 사용할 자료를 생산한다. 포괄적으로 Nagra Scientific Staff라 지칭하며, Nagra Field Investigation Department, Geology & Geophysics Department, Hydrogeology & Geomechanics Department 등이 포함된다.

자료 소유자는 안전성평가에 필요한 자료를 결정하고 자료를 확보하는데 책임이 있으며, 확보된 자료에 대한 품질검증을 수행하여 품질이 확인된 자료를 자료 관리자에게 이양할 책임이 있다.

자료 사용자는 안전성평가를 수행하며 Safety Analyses Department가 해당한다. 자료를 분석에 적합한 형식으로 변환할 책임이 있으며, 안전성평가를 위해 자료 소유자가 제공해야 하는 자료를 정의하고, 수집된 자료를 입력자료로 사용해야 하는지 정의하는 문서를 작성하며, 자료 소유자의 자료 검증 결과를 검토한다.

자료 관리자(Data manager)는 Nagra Data Management Department(Nagra DMT)를 지칭한다. 자료, 문서, 메타데이터에 대한 저장 책임이 있으며, 디지털화, 자료 수집, 품질검토를 포함한 자료 확인, 저장, 보안, 보호, 전달 등과 관련된 정책 및 절차뿐만 아니라 메타데이터를 저장, 관리하는 일을 수행한다. 시스템에 대한 관리는 Information Management Department에서 수행한다(Nagra, 2020).

2.2.4. 자료관리 전산시스템

스위스에서도 자료를 효과적으로 관리하기 위해서 모든 관련 자료를 중앙 집중식 저장장치에 수집하고 있으며, 이 자료 중 일부가 안전성평가를 위해 사용된다.

안전성평가에 사용되는 입력자료는 다양한 시나리오와 가정에 따라 다양하고 복잡한 데이터 세트로 구성된다. 이러한 이유로, 안전성평가 모델링을 수행하기 위한 전처리 작업으로 간단한 입력자료 형식과 여러 코드를 실행하며 계산하기 위한 프로그램을 개발하였고, 입력 파일을 각 입력자료 항목별로 전처리할 수 있는 소프트웨어 툴인 Excel workbook, Job browser, EDR 등으로 구성된 내부 프로그램을 구현하였다(Nagra, 2014).

Excel workbook을 이용해 원시자료를 근계, 지권, 생태계 등의 시스템별로 분류하고 Job Browser를 통해 입력 파일을 생성한다. 해당 결과는 전자 입출력 관리 프로그램인 EDR(Electronic input data and results application)을 통해 가시화하여 활용할 수 있다.

Safety Case 및 시나리오별 다양한 평가사례를 위해 Nagra FEPs 도구를 개발하여 활용하고 있으며, 열역학 자료를 위한 열역학 DB는 별도로 운영하고 있다.

또한, 안전성평가를 위해 FRAC3DVS, Gas Model 등의 범용코드와 STMAN, PICNIC, VPAC, SwiBAC 등 코드를 개발하였다.

2.3. 영국

2.3.1. 안전성평가 입력자료 및 참조자료

영국에서는 방사성폐기물 처분 관련 업무를 NWS(Nuclear Waste Services)에서 수행하고 있다. 영국은 2010년 고준위방사성폐기물 처분 전 관리 단계에서의 안전 및 환경 영향을 평가함으로써 처분시설의 안전성을 증명하는 문서인 gDSSC(generic Disposal System Safety Case)를 발표하였고, 2016년에 전체 문서를 업데이트하였다. gDSSC는 Overview, Safety Case, Assessment, System Information, Supporting Documents 등 5개의 계층으로 구성된다(Table 3)(NWS, 2016a).


gDSSC document tier structure (NWS, 2016a)


TierDescription
OverviewOrganization, purpose and overview of the entire document comprising the gDSSC
Safety CaseSafety case reports covering radioactive waste transport(TSC), facility operation(OSC), and long-term safety after closure(ESC) at deep disposal facilities
AssessmentEvaluation reports as basis for the three safety cases
System informationBasic information document used for evaluation
Supporting DocumentsSpecifications, guide documents, strategy documents, science and technology plan documents, etc.


gDSSC 문서구조는 계층 간 정보제공 및 피드백의 상관관계를 갖고 있으며, 영국의 방사성폐기물 심층처분시설 안전성평가와 관련된 문서들은 이러한 문서구조에 따라 분류 및 관리된다(NWS, 2016b). 안전성평가에 사용된 입력자료는 System Information 계층의 Knowledge Base 문서 중 Data Report(DSSC/422/01)에 수록되어 있다. 물리 상수(Physical constants), 방사성핵종 재고(Inventory), 방사성폐기물(Waste form), 폐기물 처분용기 특성(Waste package properties), 공학적방벽 시스템(Engineered barrier system), 심층처분시설과 운반시스템 설계(GDF(Geological Disposal Facility) and Transport system design), 볼트 뒤채움재 부피(Vault backfill volumes), 지권-H1(Geosphere–H1(HSR(Higher strength rock) 환경)), 지권-L1(Geosphere–L1(LSSR(Lower strength sedimentary rock) 환경)), 생태계와 onsite/offsite receptors(Biosphere and onsite/offsite receptors) 총 10개 항목으로 분류되며, 안전성평가 입력자료의 세부 항목은 Table 4(NWS, 2016b)에 정리하였다.


The classification of the input data used in safety assessment(UK) (NWS, 2016b)


ClassificationInput Data
Physical constantsNuclide, Half-life
InventoryActive inventory, Number of waste containers, Cellulosic materials inventory, etc.
WasteformInstant release fraction, Dissolution rates, Cellulose degradation properties, etc.
Waste package propertiesContainer failure times, Container dimension, Gas release rate, etc.
Engineered barrier systemPhysical properties, Radionuclide behaviour
GDF and transport system designNumber of disposal vaults and tunnels, vault dimensions, GDF system maintenance data, etc.
Vault backfill volumesVault backfill volumes
Geosphere-illustrative environment H1Physical properties, Radionuclide behaviour, Radon gas emanation
Geosphere-illustrative environment L1Physical properties, Radionuclide behaviour, Radon gas emanation
Biosphere and onsite/offsite receptorsGroundwater dose conversion factor, Worker inhalation dose coefficients, etc


안전성평가 시 사용한 자료를 데이터 보고서 내에 요약표와 그래프, 그림으로써 제공하고 있으며 공개, 비공개 여부도 제공한다.

2.3.2. 자료관리 지침

NWS는 매뉴얼, 원칙, 절차 등과 같은 자료관리를 위한 지침 문서체계를 만들어 사용하고 있다. 사용되는 지침 문서와 관련 약어는 Table 5와 같다. 매뉴얼 문서는 RWM(M), 목표와 원칙 문서는 RWP(P), 절차서 문서는 RWPR(PR), 절차서 양식은 RWPR-F(PR-F), 절차 작업 지침서는 RWPR-WI(PR-WI)로 문서명을 구분하여 체계적으로 관리하고 있다(NWS, 2020).


NWS Guideline document system


Document classificationAbbreviationFull name
RWMMManual
RWPPaims and Principles
RWPRPRPRocedure
RWPR-FPR-FPRocedure-Form
RWPR-WIPR-WIProcedure-Work Instruction


또한 안전성평가 시 사용된 자료를 수록하고 있는 데이터 보고서 내에서 자료관리 시 적용되는 지침 문서를 언급하였다. 자료들은 Table 6과 같이 목표와 원칙을 정리한 문서 RWP102, RWP31과 절차를 다룬 문서 RWPR104, RWPR31 그리고 시스템 관련 절차 문서인 RWPR110에 따라 관리되고 있다(NWS, 2021).


Data management guidance document mentioned within the safety assessment data report


Document No.Document nameDisclosure
RWP102Data Management Aims and PrinciplesPrivate
RWPR104Data Management Procedureopen
RWP31Computer Modelling Aims and PrinciplesPrivate
RWPR31Computer Modelling, Software Development and Calculation Checkingopen
RWPR110RWMD Competency Management SystemPrivate


2.3.3. 자료관리 조직

영국의 자료관리 조직은 자료 소유자(Data Owner), 사용자(Data User), 담당자(Data Steward), 관리자(Data Manager)로 구성된다.

자료 소유자는 자료와 정보를 제공하고 자료의 보안 및 품질에 대한 책임이 있다. 자료 사용자는 안전성평가 시 필요한 자료 및 정보를 사용하며 자료 담당자는 자료 소유자에게서 데이터 세트에 대한 관리책임을 위임받는다. 마지막으로 자료 관리자는 검토패널 회의를 소집하여 자료 소유자와 자료 사용자 간의 양방향 자료 교환을 관리한다(NWS, 2020).

2.3.4. 자료관리 전산시스템

방사성폐기물 처분시설 안전성평가 관련 자료들을 관리하기 위해 NWS는 자체 개발 프로그램인 DIG 소프트웨어를 사용하였다. DIG의 구성요소로는 XML 기반의 전자양식인 자료 정의 양식(Data Definition Form, DDF)과 자료 사용 양식(Data Usage Form, DUF)이 있다. DDF는 안전성평가 자료, 출처 및 자료 품질 속성을 정의하고 설명 및 기록하는 데 사용되며 안전성평가에서 사용하기 위한 모든 자료는 이를 통해 제공된다. DUF는 자료의 사용을 설명하고 해당 사용을 지원할 자료 의사결정을 기록할 때 사용되는 양식이다. DDF와 DUF의 사용을 기반으로 하는 DIG 소프트웨어는 Safety Case 자료 관리 프로그램이며 DDF와 DUF의 생성, 편집 및 조회를 할 수 있게 한다(Carter, A. and Bailey, L., 2016).

NWS는 안전성평가를 위해 다양한 자체 개발 코드와 상용코드를 함께 사용하였다. 자체 개발 코드는 대표적으로 운반 및 운영 선량평가 툴킷인 TODA(Transport and Operational Dose Assessment)(NWS, 2016c)를 사용하였고, 상용코드로는 비인간 생물군 선량평가 툴인 ERICA(Environmental Risk from lonising Contaminants: Assessment and management)(NWS, 2016d)를 사용하였다.

영국은 안전성평가에 대한 기술적 요구사항을 뒷받침하는 증거를 제공하기 위해 다양한 자체 개발 맞춤형 전문 툴킷을 개발하였고, 현재 새로운 툴킷 개발 및 개선 중이다.

고준위방사성폐기물 처분시설 안전성평가를 위한 자료관리체계 분석을 위해 자료, 지침, 조직, 자료관리 전산시스템 관점으로 스웨덴, 스위스, 영국의 사례를 검토한 결과는 다음과 같다.

첫째, 자료관리 대상인 안전성평가 입력자료는 인허가 문서 중 일부인 안전성평가 관련 문서에 수록된다. 안전성평가 문서는 처분시설이 안전하다는 논거와 이를 뒷받침하는 증거자료가 계층구조로 구성되어 있으며, 입력자료는 이 중 데이터 보고서에 수록되어 있다.

안전성평가 입력자료는 안전성평가 목적 및 사용 코드에 따라 다양하게 분류할 수 있는데, 스웨덴의 경우 방사성폐기물, 근계, 지권, 생태계, 기후로 구분하였으며, 스위스의 경우 방사성폐기물을 포함한 근계, 지권, 생태계로 스웨덴에 비해 다소 포괄적으로 분류한다. 영국은 방사성폐기물, 처분용기, 공학적 방벽, GDF 및 운반시스템 설계, 볼트 및 뒤채움재, 지권, 생태계 등으로 처분시스템 구성요소를 보다 세분화하여 분류하고 있다(Fig 6).

Fig. 6. Input data used in safety assessment by country.

둘째, 안전성평가 자료관리의 일관성, 객관성을 위해 지침 및 매뉴얼 등을 통해 자료의 품질을 보증하고 있다. 스웨덴의 경우 원시자료 구현과 분석에 대한 제어, 전달·전송 관리, 자료 및 문서 제어, 문서 전달과 품질보증에 대한 다수의 지침이 존재하며, 스위스의 경우 자료의 생성, 요청, 전송, 관리에 대한 Nagra 내부 지침을 기준으로 관리한다. 영국은 문서 자료관리에 대한 목표와 원칙에 대한 별도의 문서(Principle)가 있고, 이를 기반으로 한 절차서(Procedure)를 활용하여 관리하고 있다.

셋째, 자료관리를 위한 조직으로는 공통적으로 세 국가 모두 자료 공급팀, 사용팀, 관리팀으로 나누어 자료를 관리하지만, 책임과 권한에는 차이가 있다. 예를 들어 자료 관리팀의 경우, 스웨덴은 일반적인 단순 관리자 역할인데 반해, 스위스는 자료에 대한 관리 및 품질검토를 수행하며, 영국은 자료관리 절차를 지원하는 자료 관리자와 자료관리에 대한 책임을 위임받아 수행하는 자료 담당자로 이원화되어 있다.

넷째, 자료관리 시스템은 자료가 저장된 DB와 안전성평가를 위한 소프트웨어로 나누어 볼 수 있다. 대부분 자료를 효과적으로 관리하기 위해서 모든 관련 자료를 중앙 집중식 저장장치에 수집하고 있고, 안전성평가를 위한 특수목적의 FEP DB 및 열역학 DB를 별도 운영하고 있다. 안전성평가를 위한 소프트웨어로 스웨덴은 AMBER 등의 상용코드를 주로 활용하였고, 원계 및 근계 안전성평가를 위해 FRAFCOMP, FARF31 등의 코드를 개발하여 활용하고 있다. 스위스는 안전성평가 시 STMAN, PICNIC, SwiBAC 등의 코드를 개발하여 사용하였으며, 각 코드별 계산을 효율적으로 실행하기 위해 자체 개발한 전처리 프로그램을 활용하고 있다. 영국의 경우 안전성평가 평가 툴인 TODA와 안전성평가에 사용된 자료들을 관리하는 DIG 등을 자체 개발하여 활용하고 있다.

해외사례 검토 결과, 자료관리체계와 관련한 시사점은 크게 세 가지로 볼 수 있다

첫 번째, 입력자료의 경우 방대한 개수의 입력변수들을 체계적으로 다루고 각 코드에서 활용할 수 있게 입력자료를 가공해 활용하기 위해서는 입력자료의 분류가 중요하다. 따라서, 입력자료를 안전성 평가와 관련된 다양한 활동을 위해 손쉽게 추출하거나 조합해 활용할 수 있도록 입력자료 항목을 세부 파라미터로 세분화하여 어떤 코드에도 유연하게 활용할 수 있도록 해야 한다.

두 번째, 이러한 입력자료는 인허가 관련 문서 및 Safety Case 관련 문서와 관련되어 있어 자료관리뿐만 아니라 문서관리도 중요하다는 점이다. 따라서, 효율적인 자료관리를 위해 자료관리 시스템과 함께 문서관리 시스템도 구축하는 것이 필요하며 이 두 시스템 간 연계를 통해 자료의 출처와 사용처를 분명히 해야 한다. 이를 통해 방사성폐기물 처분시설의 관리 전 단계에 대한 다양하고 방대한 자료의 일관성과 추적성을 확보할 수 있다.

세 번째, 안전성평가 입력자료와 문서관리를 위한 품질관리 체계 수립이다. 안전성평가는 다양한 분야의 다양한 조직이 참여하므로, 자료 및 문서의 전달, 등록, 편집, 검증 등 안전성평가 관련 작업에 필요한 과정마다 필요한 조직의 책임과 권한을 명시하고, 이를 지침과 매뉴얼로 작성하여 작업에 공백이나 오류가 없도록 품질을 보증해야 한다.

이러한 자료관리체계는 향후 우리나라의 고준위방사성폐기물 처분시설의 안전성 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

이 논문은 2023년도 정부(산업통상자원부)의 재원으로 사용후핵연료관리핵심기술개발사업단 및 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 수행된 연구사업(No.2021040101003A)의 지원으로 수행되었습니다.

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Article

Review

Econ. Environ. Geol. 2023; 56(6): 887-897

Published online December 29, 2023 https://doi.org/10.9719/EEG.2023.56.6.887

Copyright © THE KOREAN SOCIETY OF ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL GEOLOGY.

Review of International Cases for Managing Input Data in Safety Assessment for High-Level Radioactive Waste Deep Disposal Facilities

Mi Kyung Kang1, Hana Park1, Sunju Park1, Hae Sik Jeong1, Woon Sang Yoon1, Jeonghwan Lee2,*

1Earth EnG, Seoul, Korea
2Korea Radioactive Waste Agency

Correspondence to:*oathway@korad.or.kr

Received: November 20, 2023; Revised: December 14, 2023; Accepted: December 15, 2023

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided original work is properly cited.

Abstract

Leading waste disposal countries, such as Sweden, Switzerland, and the United Kingdom, conduct safety assessments across all stages of High-Level Radioactive Waste Deep Geological Disposal Facilities-from planning and site selection to construction, operation, closure, and post-closure management. As safety assessments are repeatedly performed at each stage, generating vast amounts of diverse data over extended periods, it is essential to construct a database for safety assessment and establish a data management system. In this study, the safety assessment data management systems of leading countries, were analyzed, categorizing them into 1) input and reference data for safety assessments, 2) guidelines for data management, 3) organizational structures for data management, and 4) computer systems for data management. While each country exhibited differences in specific aspects, commonalities included the classification of safety assessment input data based on disposal system components, the establishment of organizations to supply, use, and manage this data, and the implementation of quality management systems guided by instructions and manuals. These cases highlight the importance of data management systems and document management systems for securing the safety and enhancing the reliability of High-Level Radioactive Waste Disposal Facilities. To achieve this, the classification of input data that can be flexibly and effectively utilized, ensuring the consistency and traceability of input data, and establishing a quality management system for input data and document management are necessary.

Keywords safety assessment, high-level radioactive waste, deep geological disposal, data management system, safety assessment input data

고준위방사성폐기물 심층처분시설 안전성평가 입력자료 관리를 위한 해외사례 분석

강미경1 · 박하나1 · 박선주1 · 정해식1 · 윤운상1 · 이정환2,*

1(주)어스이엔지
2한국원자력환경공단 방폐물기술연구원

Received: November 20, 2023; Revised: December 14, 2023; Accepted: December 15, 2023

요 약

스웨덴, 스위스, 영국 등 폐기물 처분 선도국들은 고준위방사성폐기물 심층처분시설의 계획, 부지선정, 건설, 운영, 폐쇄, 그리고 폐쇄 후 관리 전 단계에서 안전성평가를 수행하고 있다. 안전성평가는 각 단계에서 반복적으로 이루어지며, 장기간에 걸쳐 다양하고 방대한 양의 데이터를 생성하므로, 안전성평가 자료를 위한 데이터베이스를 구축하고 효과적으로 관리하기 위한 자료관리체계를 구축하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 폐기물 처분 분야에서 선도적인 국가의 안전성평가 자료관리체계를 1) 안전성평가 입력 및 참조자료, 2) 자료관리 지침, 3) 자료관리 조직, 그리고 4) 자료관리 전산시스템으로 구분하여 분석하였다. 각 국가는 특정 부분에서는 차이를 보였지만, 안전성평가 입력자료를 처분 시스템 구성 요소를 기반으로 분류하고, 이를 제공, 사용, 관리하는 조직을 설립하며, 지침 및 매뉴얼에 따라 품질관리 체계를 구현하는 등 공통적인 특성을 보이고 있다. 이러한 사례들은 고준위방사성폐기물 처분시설의 안전성을 확보하고 신뢰성을 향상시키기 위해 효과적으로 데이터 관리 시스템과 문서 관리 시스템을 구축하는 것이 중요하다는 것을 시사한다. 이를 위해서는 유연하게 활용 가능한 입력자료의 분류, 입력자료의 일관성과 추적성 보장, 그리고 입력자료와 문서관리를 위한 품질관리 체계를 수립하는 것이 필요하다.

주요어 고준위방사성폐기물, 심층처분시설, 안전성평가, 자료관리체계, 안전성평가 입력자료

Research Highlights

  • This review analyzes international cases and provides implications for data management systems for safety assessment input data management.

  • Based on the safety assessment input data items of leading countries, an input data classification (draft) was presented. This input data was proposed to be built into a DB according to the quality management system and established as an integrated data management system linked with the document management system.

1. 서 론

우리나라는 1970년대 처음 원자력발전을 시작한 이래, 2023년 현재 총 25기의 원자력발전소가 운영 중이며, 50년 이상의 원자력발전으로 상당한 양의 고준위방사성폐기물이 발생하여 현재 각 원전 부지에 임시 저장 중이다. 저장시설 용량 고려 시 2030년 한빛원전을 시작으로 순차적인 포화가 예상되며(Ministry of Trade, Industry and Energy, 2023), 원전 부지 내 사용후핵연료 보관의 장기화에 따른 우려와 조속한 반출 요구의 증대로 사용후핵연료 등의 고준위방사성폐기물 처분시설에 대한 조속한 건설 및 운영이 필요한 상황이다.

‘원자력안전위원회 고시 제2021-21호 고준위방사성폐기물 심층처분시설에 관한 일반기준’ 제8조 (종합안전성 구축)에 따르면 “심층처분시설의 안전성은 기초연구, 부지조사, 설계, 건설, 운영, 폐쇄 및 폐쇄 후 관리 등 해당 처분시스템의 전체 단계에 걸쳐 단계별 목적에 맞게 최신 정보를 바탕으로 단계별 안전성평가를 통해 지속적으로 구축되어야 한다”고 명시하고 있다.

이와 같이 안전성평가를 반복적으로 수행하는 과정에서 다양하고 방대한 양의 자료들이 생산되고 축적되므로 이를 지속적으로 저장, 관리하고 갱신할 수 있는 데이터베이스 및 시스템이 필요하다. 처분 선도국의 경우, 안전성평가 자료관리 시스템 개발뿐만 아니라 안전성평가 시 요구되는 자료들을 체계적으로 관리하기 위하여 조직 및 지침이나 절차 같은 자료관리체계를 구축하고 있다.

지금까지 국내에서는 “중·저준위방사성폐기물 처분시설 안전성평가를 위한 입력데이터 설정 및 관리에 대한 고찰(Park et al., 2014)”, “방사성폐기물 처분안전성 평가 자료 제공을 위한 핵종 수착 데이터베이스 개발(Lee et al., 2013)”, “IAEA의 기준모델과 MASCOT 프로그램을 이용한 중저준위방사성폐기물 천층처분시설 안전성평가(Kim et al., 2002)” 등 중·저준위 방사성폐기물 안전성평가를 위한 입력자료, 데이터베이스, 안전성평가 코드에 대한 각각의 개별적인 연구는 활발히 진행되어왔지만, 고준위방사성폐기물 처분시설 안전성평가 관련 자료와 절차, 시스템 전부를 아우르는 자료 관리에 대한 연구는 미흡하다.

따라서, 본 연구에서는 해외 처분 선도국인 스웨덴, 스위스, 영국의 처분시설 안전성평가 관련 자료관리체계 현황에 대하여 살펴보고, 국가별 자료관리체계의 특징들을 비교, 분석하고자 한다.

2. 해외 안전성평가 자료관리체계 현황분석

방사성폐기물 심층처분시설 건설 및 운영 인허가 신청서류에는 안전성평가 보고서들이 포함된다. Safety Case는 명확하고 이해하기 쉽고 규제기관에서 요구할 경우, 안전성평가 내의 모든 주요 가정을 추적할 수 있어야 하므로, Safety Case를 형성하는 논거와 증거, 주장들의 다양성을 고려할 때 하위로 갈수록 세부 수준이 증가하는 계층적 문서구조가 적절하다(NEA, 2004). 이와 같은 이유로 많은 국가에서 안전성평가 보고서는 안전성평가에 대한 결론이 포함된 메인 보고서와 메인 보고서의 주장을 뒷받침하는 개별 기술 보고서, 기술 보고서를 보조하는 참조 보고서 등 계층구조를 형성하고 있다.

한편 안전성평가 입력자료들은 이러한 보고서 중 데이터 보고서 내에 수록되어 있다. 참조 문서에는 자료의 추적성과 신뢰성을 보장하기 위해 안전성평가에 활용된 자료의 기초정보 및 이력, 출처가 수록된다.

이와 같이 입력자료는 안전성평가를 신뢰할 수 있는 기초자료로서 중요하며, 보고서와 서로 연계되므로 데이터와 보고서를 같이 관리할 수 있는 일관된 관리체계가 필요하다. 또한, 여러 보고서와 출처를 가진 방대한 자료들을 체계적으로 다루고 각 코드에서 활용할 수 있도록 하기 위해서는 안전성평가 입력자료의 분류가 중요하다. 입력자료는 코드와 연계되며, 안전성평가와 관련된 다양한 활동 및 목적, 안전성평가 모델링에 중요하다고 판단하는 변수들에 따라 다양하게 분류하여 활용하고 있다. 국내의 경우 핵종 이동 구획 별로 폐기물, 처분용기, 처분장 구조물, 근계영역 및 공학방벽, 원계영역, 생태계로 분류하거나(Park et al., 2012), 핵종 재고량 및 안전성평가 모델링을 위해 방사성폐기물, 공학적방벽, 환경방사능, 생태계 등으로 세분화하거나 핵종이동평가를 중심으로 폐기물 선원항, 처분용기, 뒤채움재, 사일로, 자연암반으로 세분화하기도 하는(Park et al., 2014) 등 목적에 따라 다양하게 분류하여 활용하고 있다.

본 논문에서는 다양한 안전성평가 자료관리 현황을 분석하여, 입력데이터의 추적성과 신뢰성을 보장하고 일관성 있게 관리하기 위한 방안을 모색하고자 한다. 이를 위해 처분 선도국인 스웨덴, 스위스, 영국의 안전성평가 입력데이터 분류 현황, 입력데이터 관리지침, 관리시스템 전부를 아우르는 자료관리체계 현황을 분석하였다.

2.1 스웨덴

2.1.1. 안전성평가 입력자료 및 참조자료

스웨덴 방사성폐기물 관리기관인 SKB(Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company)는 사용후핵연료 최종 처분시설을 건설하기 위한 신청문서를 제출하여, 2022년 1월 27일 건설 인허가를 취득하였다. 원자력기술활동에 관한 법률에 의한 방사성폐기물 처분시설 인허가신청 서류 목록이 존재하며(SKB, 2014a), 안전성평가 관련 보고서는 인허가신청 서류 중 예비 안전성평가 부록의 참조 부분에 해당된다.

안전성평가 보고서는 처분시설의 안전성을 입증하는 내용이 수록된 Main report, Main report의 주장을 뒷받침하기 위해 각 주제별로 작성된 Main reference, Main reference 작성을 위한 Additional reference의 계층구조로 구성된다. 이 중 주 관심 대상인 안전성평가 관련 자료는 Main reference 계층 내 Data report, Input data report, Biosphere synthesis report에 수록되어 있다(Fig. 1)(SKB, 2014b).

Figure 1. Document structure of Safety Assessment of SKB (modified after SKB, 2014b).

스웨덴의 안전성평가 입력자료를 Table 1(SKB, 2014c)에 정리하였고, Fig. 2(SKB, 2014d)는 이러한 입력자료들의 관계를 나타낸다.

Figure 2. Assessment Model Flowchart (modified after SKB, 2014d).


The classification of the input data used in safety assessment(Sweden) (SKB, 2014c).


ClassificationInput DataCode
WasteGas formation rates and total gas volumes formed in each waste vault, IRF, CRF, Total radionuclide inventory, Corrosion of reactor pressure, vessels., etcEcolego
Near Field excluding
wasteBitumen swelling assessment, Evolution of repository pH, Evolution of repository redox, Near-field hydrology, RN transport in water phase, Seismic load., etcComsol Multiphysics, PHREEQC, PHAST, Ecolego, ADINA
GeosphereHydrogeology, RN transport in water phase, Rock fallout and EDZ, Sorption partitioning coefficients, Effective diffusivity, Rock matrix porosity, Groundwater velocities, Permeability., etcDarcy Tools, Ecolego, 3DEC
ClimateMinimum air temperature in next 60,000 years, Potential for permafrost, Shore-level evolution., etcCCSM4, LOVECLIM, Numerical GIA model
BiosphereRN transport and dose, Surface hydrology, Biosphere object identification., etcEcolego, MIKE SHE


Fig. 2는 안전성평가와 관련된 다양한 활동과 각 활동에 사용되는 입력자료에 대한 예시를 나타낸다.

입력자료를 Waste(방사성폐기물), Near-field excluding waste(방사성폐기물을 제외한 근계), Geosphere(지권), Climate(기후), Biosphere(생태계)의 항목별로 분류하고 필요한 자료를 추출하여 안전성평가 시 활용한다. 안전성평가와 관련된 활동은 평가모델순서도(Assessment Model Flowchart, AMF)로 표시되며, 이때 사용된 개별 입력자료는 AMF No로 표시된다. 각 AMF No마다 입력자료에 대한 자세한 설명이 수록된 개요표가 존재한다. 개요표에는 입력자료의 분류, 출처, 저장 위치 등이 표시되는데, 입력자료의 원본은 표, 그림, 비정형화 문자의 형태로 구성된다.

Table 1의 입력자료 상세 분류 현황을 살펴보면 방사성폐기물은 방사성핵종 관련 자료, 연료 용해율 등의 연료 특성 관련 자료 등을 포함하며 근계는 방사성폐기물 처분용기, 완충재, 뒤채움재 등의 공학적방벽 관련 자료들을 포함한다. 지권은 모암과 지하수의 주 이동통로인 EDZ(Excavation Disturbed Zone, 굴착손상영역)을 포함하며, 물리적, 지질학적, 수리적, 방사선학적, 열적, 화학적 특성 자료를 포함한다. 기후는 증발산, 미래 해수면 온도, 빙하 관련 데이터, 생태계는 방사성핵종 붕괴로 인한 인간 및 동식물 관련 데이터, 선량환산계수 등을 포함한다.

2.1.2. 자료관리 지침

안전성평가의 다양한 활동 중에 발생하는 입력자료의 모든 측면을 문서화하고 품질을 보증해야 하는데, 이러한 과정은 지침과 절차를 바탕으로 수행되어야 한다.

SKB 사용후핵연료 프로젝트 품질계획 문서에는 데이터 및 문서관리 관련 지침이 수록되어 있다(SKB, 2008a). 이러한 지침을 원시자료 제어, 전달전송 관리, 데이터 및 문서관리, 데이터 및 기타 결과의 전달과 품질보증의 항목으로 나누어 Fig. 3(SKB, 2008a)에 정리하였다. 데이터 및 문서관리 지침의 경우 SD-003(문서취급), SD-025(문서관리 계획 작성), SD-037(문서검토), SD-015(아카이빙), SD-008(문서관리), SDK-107(P-report 구현 및 관리), SDK-115(지질 모델에 대한 데이터베이스 관리), SDK-508(현장 조사 원시자료 관리), SDK-516(안전 분류 데이터 관리) 등 지침들이 매우 다양하고 역무에 따라 세분화 되어 있다.

Figure 3. Introduction for data and Document management of SKB (modified after SKB, 2008a).

2.1.3. 자료관리 조직

안전성평가 자료의 관리는 일회성이 아닌 방사성폐기물 처분시설 관리 전 단계에서 수반되는 지속적인 활동이다.

안전성평가 입력자료는 수년에서 수십 년 동안 다양한 사람에 의해 생산되어 사용되고 전달되는 반면 업무와 관련된 인력들은 보직 이동, 퇴사 등으로 변동될 수 있고, 이러한 과정에서 잘못된 인수인계로 인한 자료관리에 대한 공백이 발생할 수도 있다.

이러한 인력에 의한 불확실성을 방지하기 위해 명확한 지침과 절차 및 각 관련 당사자들의 역할에 대한 규정은 필수적이다.

스웨덴 안전성평가 데이터 및 문서관리 조직에 대한 책임과 권한은 데이터 보고서에 데이터 제공(SKB, 2011), 모델링 및 계산에 사용된 데이터의 제어(SKB, 2008b), 모델 요약 보고서 지침(SKB, 2007) 및 SKB 내부 품질 지침을 기반으로 하며, 각 지침에는 자료 관련자들의 책임과 권한을 명확히 규정하고 있다. 자료 관련 인력은 자료 공급자(Data suppliers), 자료 이용자(Data Customer), 데이터 보고서 팀(Data Report Team)으로 구분할 수 있다.

자료 공급자는 각종 조사를 수행하여 안전성평가에 필요한 자료를 생산한다. 자료 이용자는 안전성평가를 수행하는 조직으로 안전성평가에 사용할 입력자료를 적합한 형식으로 변환하고, 자료 공급자가 제공해야 하는 자료를 정의한다. 또한 자료 검증 절차와 자료 판단에 대한 책임이 있다. 데이터 보고서 팀은 각종 지침을 작성하고 데이터 및 데이터 보고서를 관리하고 자료 저장에 책임이 있다.

각각의 업무는 SKB 내부 지침 중 데이터 등록, 검증, 전송, 제어 등 관련 지침을 준용하여 수행하고 있다.

2.1.4. 자료관리 전산시스템

안전성평가 자료관리 전산시스템은 안전성평가 입력자료가 저장된 DB와 안전성평가 관련 소프트웨어로 구분하여 분석하였다.

안전성평가 입력자료는 다양한 분야에서 서로 다른 사람들에 의해 광범위하게 수집되므로, 관리해야 할 자료의 양이 방대하고 다양하다. 스웨덴에서는 이러한 자료를 효과적으로 관리하기 위해서 모든 관련 데이터를 일관된 절차에 의해 중앙 집중식 파일저장소에 저장한다.

SKB는 중앙 자료 저장소인 SICADA(Site ChAracterization DAtabase)를 개발하였고, SICADA에 수집되는 자료에 대해서 품질 보증된 자료만 저장하도록 하였다(SKB, 2015). 조사 및 각종 모델링을 통해 수집된 자료가 저장되고, 저장된 자료 일부가 안전성평가에 활용된다.

최근에는 최종 처분시설 부지인 Forsmark의 모델링 자료관리를 위한 데이터베이스 FORSIDE(FORsmark Site Interpretative Database Environment)를 개발하였고, SICADA와 연계해 활용하고 있다(SKB, 2021).

안전성평가를 위한 별도의 DB는 확인하지 못하였지만, FEP DB, 열역학 DB 등 안전성평가를 위한 특수목적의 DB는 존재한다.

한편, 안전성평가 관련 소프트웨어의 경우, 안전성평가와 관련된 작업에 주로 3DEC, Comsol Multiphysics, Darcy Tools, Ecolego, MIKE SHE, PHREEQC, AMBER 등의 상용코드를 주로 활용하였고, 일부는 FRAFCOMP, FARF31 등의 코드를 개발하여 활용하고 있다.

2.2. 스위스

2.2.1. 안전성평가 입력자료 및 참조자료

스위스는 방사성폐기물 심층처분 인허가를 위한 제출문서는 Fig. 4(Nagra, 2019)와 같은 문서구조로 관리된다.

Figure 4. Planned Nagra document structure for submitting general license applications gTL (modified after Nagra, 2019).

상위계층에는 논증 보고서(Argument Report)들이 위치한다. 이 계층에는 규제기관인 ENSI(Swiss Federal Nuclear Safety Inspectorate)가 요구하는 처분시설의 안전성을 입증하는 보고서들이 포함된다.

중간계층은 원자력 조례(Nuclear Energy Ordinance) 23조(심층처분시설의 안전), 62조 (부지선정)에 따라 제출해야 하는 문서들이 위치한다. 이 계층에 속하는 보고서들은 상위계층 보고서들의 주장을 뒷받침하는 문서들이 포함된다.

가장 하위계층은 각종 참조 보고서가 위치한다. 참조 보고서는 부지선정을 위해 적용한 응용 프로그램 및 부지선정에 대한 증거를 뒷받침하는 문서가 수록된다. 안전성평가와 관련된 문서가 여기에 포함된다(Nagra, 2019).

Fig. 5(Nagra, 2002a)는 스위스의 안전성평가 관련 문서를 나타낸다. 안전성평가 보고서는 Safety Case에 대한 주요 인수가 포함된 Main report와 사용된 모델 및 코드, 입력데이터에 대한 자세한 설명이 포함된 Model, Code and Data Report, 그 외 다양한 카테고리에 대한 여러 Reference report로 구성된다. 이 중 안전성평가 입력자료는 Model, Code and Data Report 및 Biosphere report에 수록되어 있다(Nagra, 2002a).

Figure 5. Document structure of Safety Assessment of SKB (modified after SKB, 2014b).

스위스의 안전성평가에 사용되는 입력자료 체계는 다양한 시나리오와 개념적 가정에 따라 다양하고 복잡한 데이터 세트로 구성된다. 여러 시나리오가 존재하고, 각 평가사례에 따라 근계, 지권, 기후 등 다양한 시스템에 포함되는 데이터 세트 조합이 발생한다.

안전성평가를 위한 입력자료는 스웨덴과 달리 평가 코드별로 존재하며 STMAN_Near-field(근계), PICNIC_Geosphere(지권), TAME_Biosphere(생태계)로 분류된다. 스위스의 안전성평가 입력자료를 분류하여 Table 2(Nagra, 2002b)에 정리하였다. 근계는 방사성핵종 및 재고, 캐니스터, 완충재 특성 등과 같은 데이터를 포함하고 지권은 유동, 매질 특성, EDZ 관련 데이터 등을 포함한다. 생태계는 인간의 식습관과 생활방식을 특징으로 하는 매개 변수들과 생태계 수착 데이터, 식품류 운송계수 및 농도비 등과 같은 데이터가 포함된다(Nagra, 2002b).


The classification of the input data used in safety assessment(Swiss) (Nagra, 2002b).


ClassificationInput DataCode
Near-fieldNuclides and Decays, Total Inventory, Inventory Fractions, Canister Properties, Release Properties, Waste Package Properties(Containment time, Canister length, Number of canister), Buffer Properties(Inner, Outer radius, Split radius, Porosity, Grain density, Sorption, Solubility limits, Pore diffusion coefficients)., etcSTMAN
GeosphereNuclides and Decays, Leg Data-Basic Data(Length, Darcy velocity, Hydraulic conductivity, Peclet number, effective diffusivities coefficients, Pore diffusion constant), Leg Data-Properties of Flowing Region(Retardation, Dry density, Flow porosity, Source flux)., etcPICNIC
BiosphereDEEPSOIL(Porosity, Thickness, Dry density), HUMAN(Fraction of energy intake from grain, Breathing rate)., etcTAME


2.2.2. 자료관리 지침

Nagra에서는 체계적인 지침을 규정하여 자료 소유자(Data Owner)와 자료 사용자(Data User) 간의 통제되지 않고 문서화 되지 않은 양방향 자료 교환을 제거하고, 일관된 자료관리체계를 구현하였다.

자료관리의 주요 핵심 사항은 자료의 검색 가능성, 자료의 책임성, 자료의 보안 세 가지이며, RL 5.8.1-01(자료 전송), RL 5.8.1-03(자료 전달) 등의 Nagra 내부 지침을 기반으로 하며, 업무 성격에 따라 자료 관련 조직을 구성하여 조직별 책임과 권한을 지침에 규정하고, 지침에 규정된 절차에 따라 자료를 전산 관리하고 있다.

2.2.3. 자료관리 조직

Nagra는 일관된 자료관리를 위해 관련 당사자들의 역할에 대해 명확히 규정하고 있다.

Nagra에서는 안전성평가 프로그램마다 별도의 TFT를 구성한다. 자료 소유자는 안전성평가에 사용할 자료를 생산한다. 포괄적으로 Nagra Scientific Staff라 지칭하며, Nagra Field Investigation Department, Geology & Geophysics Department, Hydrogeology & Geomechanics Department 등이 포함된다.

자료 소유자는 안전성평가에 필요한 자료를 결정하고 자료를 확보하는데 책임이 있으며, 확보된 자료에 대한 품질검증을 수행하여 품질이 확인된 자료를 자료 관리자에게 이양할 책임이 있다.

자료 사용자는 안전성평가를 수행하며 Safety Analyses Department가 해당한다. 자료를 분석에 적합한 형식으로 변환할 책임이 있으며, 안전성평가를 위해 자료 소유자가 제공해야 하는 자료를 정의하고, 수집된 자료를 입력자료로 사용해야 하는지 정의하는 문서를 작성하며, 자료 소유자의 자료 검증 결과를 검토한다.

자료 관리자(Data manager)는 Nagra Data Management Department(Nagra DMT)를 지칭한다. 자료, 문서, 메타데이터에 대한 저장 책임이 있으며, 디지털화, 자료 수집, 품질검토를 포함한 자료 확인, 저장, 보안, 보호, 전달 등과 관련된 정책 및 절차뿐만 아니라 메타데이터를 저장, 관리하는 일을 수행한다. 시스템에 대한 관리는 Information Management Department에서 수행한다(Nagra, 2020).

2.2.4. 자료관리 전산시스템

스위스에서도 자료를 효과적으로 관리하기 위해서 모든 관련 자료를 중앙 집중식 저장장치에 수집하고 있으며, 이 자료 중 일부가 안전성평가를 위해 사용된다.

안전성평가에 사용되는 입력자료는 다양한 시나리오와 가정에 따라 다양하고 복잡한 데이터 세트로 구성된다. 이러한 이유로, 안전성평가 모델링을 수행하기 위한 전처리 작업으로 간단한 입력자료 형식과 여러 코드를 실행하며 계산하기 위한 프로그램을 개발하였고, 입력 파일을 각 입력자료 항목별로 전처리할 수 있는 소프트웨어 툴인 Excel workbook, Job browser, EDR 등으로 구성된 내부 프로그램을 구현하였다(Nagra, 2014).

Excel workbook을 이용해 원시자료를 근계, 지권, 생태계 등의 시스템별로 분류하고 Job Browser를 통해 입력 파일을 생성한다. 해당 결과는 전자 입출력 관리 프로그램인 EDR(Electronic input data and results application)을 통해 가시화하여 활용할 수 있다.

Safety Case 및 시나리오별 다양한 평가사례를 위해 Nagra FEPs 도구를 개발하여 활용하고 있으며, 열역학 자료를 위한 열역학 DB는 별도로 운영하고 있다.

또한, 안전성평가를 위해 FRAC3DVS, Gas Model 등의 범용코드와 STMAN, PICNIC, VPAC, SwiBAC 등 코드를 개발하였다.

2.3. 영국

2.3.1. 안전성평가 입력자료 및 참조자료

영국에서는 방사성폐기물 처분 관련 업무를 NWS(Nuclear Waste Services)에서 수행하고 있다. 영국은 2010년 고준위방사성폐기물 처분 전 관리 단계에서의 안전 및 환경 영향을 평가함으로써 처분시설의 안전성을 증명하는 문서인 gDSSC(generic Disposal System Safety Case)를 발표하였고, 2016년에 전체 문서를 업데이트하였다. gDSSC는 Overview, Safety Case, Assessment, System Information, Supporting Documents 등 5개의 계층으로 구성된다(Table 3)(NWS, 2016a).


gDSSC document tier structure (NWS, 2016a).


TierDescription
OverviewOrganization, purpose and overview of the entire document comprising the gDSSC
Safety CaseSafety case reports covering radioactive waste transport(TSC), facility operation(OSC), and long-term safety after closure(ESC) at deep disposal facilities
AssessmentEvaluation reports as basis for the three safety cases
System informationBasic information document used for evaluation
Supporting DocumentsSpecifications, guide documents, strategy documents, science and technology plan documents, etc.


gDSSC 문서구조는 계층 간 정보제공 및 피드백의 상관관계를 갖고 있으며, 영국의 방사성폐기물 심층처분시설 안전성평가와 관련된 문서들은 이러한 문서구조에 따라 분류 및 관리된다(NWS, 2016b). 안전성평가에 사용된 입력자료는 System Information 계층의 Knowledge Base 문서 중 Data Report(DSSC/422/01)에 수록되어 있다. 물리 상수(Physical constants), 방사성핵종 재고(Inventory), 방사성폐기물(Waste form), 폐기물 처분용기 특성(Waste package properties), 공학적방벽 시스템(Engineered barrier system), 심층처분시설과 운반시스템 설계(GDF(Geological Disposal Facility) and Transport system design), 볼트 뒤채움재 부피(Vault backfill volumes), 지권-H1(Geosphere–H1(HSR(Higher strength rock) 환경)), 지권-L1(Geosphere–L1(LSSR(Lower strength sedimentary rock) 환경)), 생태계와 onsite/offsite receptors(Biosphere and onsite/offsite receptors) 총 10개 항목으로 분류되며, 안전성평가 입력자료의 세부 항목은 Table 4(NWS, 2016b)에 정리하였다.


The classification of the input data used in safety assessment(UK) (NWS, 2016b).


ClassificationInput Data
Physical constantsNuclide, Half-life
InventoryActive inventory, Number of waste containers, Cellulosic materials inventory, etc.
WasteformInstant release fraction, Dissolution rates, Cellulose degradation properties, etc.
Waste package propertiesContainer failure times, Container dimension, Gas release rate, etc.
Engineered barrier systemPhysical properties, Radionuclide behaviour
GDF and transport system designNumber of disposal vaults and tunnels, vault dimensions, GDF system maintenance data, etc.
Vault backfill volumesVault backfill volumes
Geosphere-illustrative environment H1Physical properties, Radionuclide behaviour, Radon gas emanation
Geosphere-illustrative environment L1Physical properties, Radionuclide behaviour, Radon gas emanation
Biosphere and onsite/offsite receptorsGroundwater dose conversion factor, Worker inhalation dose coefficients, etc


안전성평가 시 사용한 자료를 데이터 보고서 내에 요약표와 그래프, 그림으로써 제공하고 있으며 공개, 비공개 여부도 제공한다.

2.3.2. 자료관리 지침

NWS는 매뉴얼, 원칙, 절차 등과 같은 자료관리를 위한 지침 문서체계를 만들어 사용하고 있다. 사용되는 지침 문서와 관련 약어는 Table 5와 같다. 매뉴얼 문서는 RWM(M), 목표와 원칙 문서는 RWP(P), 절차서 문서는 RWPR(PR), 절차서 양식은 RWPR-F(PR-F), 절차 작업 지침서는 RWPR-WI(PR-WI)로 문서명을 구분하여 체계적으로 관리하고 있다(NWS, 2020).


NWS Guideline document system.


Document classificationAbbreviationFull name
RWMMManual
RWPPaims and Principles
RWPRPRPRocedure
RWPR-FPR-FPRocedure-Form
RWPR-WIPR-WIProcedure-Work Instruction


또한 안전성평가 시 사용된 자료를 수록하고 있는 데이터 보고서 내에서 자료관리 시 적용되는 지침 문서를 언급하였다. 자료들은 Table 6과 같이 목표와 원칙을 정리한 문서 RWP102, RWP31과 절차를 다룬 문서 RWPR104, RWPR31 그리고 시스템 관련 절차 문서인 RWPR110에 따라 관리되고 있다(NWS, 2021).


Data management guidance document mentioned within the safety assessment data report.


Document No.Document nameDisclosure
RWP102Data Management Aims and PrinciplesPrivate
RWPR104Data Management Procedureopen
RWP31Computer Modelling Aims and PrinciplesPrivate
RWPR31Computer Modelling, Software Development and Calculation Checkingopen
RWPR110RWMD Competency Management SystemPrivate


2.3.3. 자료관리 조직

영국의 자료관리 조직은 자료 소유자(Data Owner), 사용자(Data User), 담당자(Data Steward), 관리자(Data Manager)로 구성된다.

자료 소유자는 자료와 정보를 제공하고 자료의 보안 및 품질에 대한 책임이 있다. 자료 사용자는 안전성평가 시 필요한 자료 및 정보를 사용하며 자료 담당자는 자료 소유자에게서 데이터 세트에 대한 관리책임을 위임받는다. 마지막으로 자료 관리자는 검토패널 회의를 소집하여 자료 소유자와 자료 사용자 간의 양방향 자료 교환을 관리한다(NWS, 2020).

2.3.4. 자료관리 전산시스템

방사성폐기물 처분시설 안전성평가 관련 자료들을 관리하기 위해 NWS는 자체 개발 프로그램인 DIG 소프트웨어를 사용하였다. DIG의 구성요소로는 XML 기반의 전자양식인 자료 정의 양식(Data Definition Form, DDF)과 자료 사용 양식(Data Usage Form, DUF)이 있다. DDF는 안전성평가 자료, 출처 및 자료 품질 속성을 정의하고 설명 및 기록하는 데 사용되며 안전성평가에서 사용하기 위한 모든 자료는 이를 통해 제공된다. DUF는 자료의 사용을 설명하고 해당 사용을 지원할 자료 의사결정을 기록할 때 사용되는 양식이다. DDF와 DUF의 사용을 기반으로 하는 DIG 소프트웨어는 Safety Case 자료 관리 프로그램이며 DDF와 DUF의 생성, 편집 및 조회를 할 수 있게 한다(Carter, A. and Bailey, L., 2016).

NWS는 안전성평가를 위해 다양한 자체 개발 코드와 상용코드를 함께 사용하였다. 자체 개발 코드는 대표적으로 운반 및 운영 선량평가 툴킷인 TODA(Transport and Operational Dose Assessment)(NWS, 2016c)를 사용하였고, 상용코드로는 비인간 생물군 선량평가 툴인 ERICA(Environmental Risk from lonising Contaminants: Assessment and management)(NWS, 2016d)를 사용하였다.

영국은 안전성평가에 대한 기술적 요구사항을 뒷받침하는 증거를 제공하기 위해 다양한 자체 개발 맞춤형 전문 툴킷을 개발하였고, 현재 새로운 툴킷 개발 및 개선 중이다.

3. 결론 및 시사점

고준위방사성폐기물 처분시설 안전성평가를 위한 자료관리체계 분석을 위해 자료, 지침, 조직, 자료관리 전산시스템 관점으로 스웨덴, 스위스, 영국의 사례를 검토한 결과는 다음과 같다.

첫째, 자료관리 대상인 안전성평가 입력자료는 인허가 문서 중 일부인 안전성평가 관련 문서에 수록된다. 안전성평가 문서는 처분시설이 안전하다는 논거와 이를 뒷받침하는 증거자료가 계층구조로 구성되어 있으며, 입력자료는 이 중 데이터 보고서에 수록되어 있다.

안전성평가 입력자료는 안전성평가 목적 및 사용 코드에 따라 다양하게 분류할 수 있는데, 스웨덴의 경우 방사성폐기물, 근계, 지권, 생태계, 기후로 구분하였으며, 스위스의 경우 방사성폐기물을 포함한 근계, 지권, 생태계로 스웨덴에 비해 다소 포괄적으로 분류한다. 영국은 방사성폐기물, 처분용기, 공학적 방벽, GDF 및 운반시스템 설계, 볼트 및 뒤채움재, 지권, 생태계 등으로 처분시스템 구성요소를 보다 세분화하여 분류하고 있다(Fig 6).

Figure 6. Input data used in safety assessment by country.

둘째, 안전성평가 자료관리의 일관성, 객관성을 위해 지침 및 매뉴얼 등을 통해 자료의 품질을 보증하고 있다. 스웨덴의 경우 원시자료 구현과 분석에 대한 제어, 전달·전송 관리, 자료 및 문서 제어, 문서 전달과 품질보증에 대한 다수의 지침이 존재하며, 스위스의 경우 자료의 생성, 요청, 전송, 관리에 대한 Nagra 내부 지침을 기준으로 관리한다. 영국은 문서 자료관리에 대한 목표와 원칙에 대한 별도의 문서(Principle)가 있고, 이를 기반으로 한 절차서(Procedure)를 활용하여 관리하고 있다.

셋째, 자료관리를 위한 조직으로는 공통적으로 세 국가 모두 자료 공급팀, 사용팀, 관리팀으로 나누어 자료를 관리하지만, 책임과 권한에는 차이가 있다. 예를 들어 자료 관리팀의 경우, 스웨덴은 일반적인 단순 관리자 역할인데 반해, 스위스는 자료에 대한 관리 및 품질검토를 수행하며, 영국은 자료관리 절차를 지원하는 자료 관리자와 자료관리에 대한 책임을 위임받아 수행하는 자료 담당자로 이원화되어 있다.

넷째, 자료관리 시스템은 자료가 저장된 DB와 안전성평가를 위한 소프트웨어로 나누어 볼 수 있다. 대부분 자료를 효과적으로 관리하기 위해서 모든 관련 자료를 중앙 집중식 저장장치에 수집하고 있고, 안전성평가를 위한 특수목적의 FEP DB 및 열역학 DB를 별도 운영하고 있다. 안전성평가를 위한 소프트웨어로 스웨덴은 AMBER 등의 상용코드를 주로 활용하였고, 원계 및 근계 안전성평가를 위해 FRAFCOMP, FARF31 등의 코드를 개발하여 활용하고 있다. 스위스는 안전성평가 시 STMAN, PICNIC, SwiBAC 등의 코드를 개발하여 사용하였으며, 각 코드별 계산을 효율적으로 실행하기 위해 자체 개발한 전처리 프로그램을 활용하고 있다. 영국의 경우 안전성평가 평가 툴인 TODA와 안전성평가에 사용된 자료들을 관리하는 DIG 등을 자체 개발하여 활용하고 있다.

해외사례 검토 결과, 자료관리체계와 관련한 시사점은 크게 세 가지로 볼 수 있다

첫 번째, 입력자료의 경우 방대한 개수의 입력변수들을 체계적으로 다루고 각 코드에서 활용할 수 있게 입력자료를 가공해 활용하기 위해서는 입력자료의 분류가 중요하다. 따라서, 입력자료를 안전성 평가와 관련된 다양한 활동을 위해 손쉽게 추출하거나 조합해 활용할 수 있도록 입력자료 항목을 세부 파라미터로 세분화하여 어떤 코드에도 유연하게 활용할 수 있도록 해야 한다.

두 번째, 이러한 입력자료는 인허가 관련 문서 및 Safety Case 관련 문서와 관련되어 있어 자료관리뿐만 아니라 문서관리도 중요하다는 점이다. 따라서, 효율적인 자료관리를 위해 자료관리 시스템과 함께 문서관리 시스템도 구축하는 것이 필요하며 이 두 시스템 간 연계를 통해 자료의 출처와 사용처를 분명히 해야 한다. 이를 통해 방사성폐기물 처분시설의 관리 전 단계에 대한 다양하고 방대한 자료의 일관성과 추적성을 확보할 수 있다.

세 번째, 안전성평가 입력자료와 문서관리를 위한 품질관리 체계 수립이다. 안전성평가는 다양한 분야의 다양한 조직이 참여하므로, 자료 및 문서의 전달, 등록, 편집, 검증 등 안전성평가 관련 작업에 필요한 과정마다 필요한 조직의 책임과 권한을 명시하고, 이를 지침과 매뉴얼로 작성하여 작업에 공백이나 오류가 없도록 품질을 보증해야 한다.

이러한 자료관리체계는 향후 우리나라의 고준위방사성폐기물 처분시설의 안전성 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

사 사

이 논문은 2023년도 정부(산업통상자원부)의 재원으로 사용후핵연료관리핵심기술개발사업단 및 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 수행된 연구사업(No.2021040101003A)의 지원으로 수행되었습니다.

Fig 1.

Figure 1.Document structure of Safety Assessment of SKB (modified after SKB, 2014b).
Economic and Environmental Geology 2023; 56: 887-897https://doi.org/10.9719/EEG.2023.56.6.887

Fig 2.

Figure 2.Assessment Model Flowchart (modified after SKB, 2014d).
Economic and Environmental Geology 2023; 56: 887-897https://doi.org/10.9719/EEG.2023.56.6.887

Fig 3.

Figure 3.Introduction for data and Document management of SKB (modified after SKB, 2008a).
Economic and Environmental Geology 2023; 56: 887-897https://doi.org/10.9719/EEG.2023.56.6.887

Fig 4.

Figure 4.Planned Nagra document structure for submitting general license applications gTL (modified after Nagra, 2019).
Economic and Environmental Geology 2023; 56: 887-897https://doi.org/10.9719/EEG.2023.56.6.887

Fig 5.

Figure 5.Document structure of Safety Assessment of SKB (modified after SKB, 2014b).
Economic and Environmental Geology 2023; 56: 887-897https://doi.org/10.9719/EEG.2023.56.6.887

Fig 6.

Figure 6.Input data used in safety assessment by country.
Economic and Environmental Geology 2023; 56: 887-897https://doi.org/10.9719/EEG.2023.56.6.887

The classification of the input data used in safety assessment(Sweden) (SKB, 2014c).


ClassificationInput DataCode
WasteGas formation rates and total gas volumes formed in each waste vault, IRF, CRF, Total radionuclide inventory, Corrosion of reactor pressure, vessels., etcEcolego
Near Field excluding
wasteBitumen swelling assessment, Evolution of repository pH, Evolution of repository redox, Near-field hydrology, RN transport in water phase, Seismic load., etcComsol Multiphysics, PHREEQC, PHAST, Ecolego, ADINA
GeosphereHydrogeology, RN transport in water phase, Rock fallout and EDZ, Sorption partitioning coefficients, Effective diffusivity, Rock matrix porosity, Groundwater velocities, Permeability., etcDarcy Tools, Ecolego, 3DEC
ClimateMinimum air temperature in next 60,000 years, Potential for permafrost, Shore-level evolution., etcCCSM4, LOVECLIM, Numerical GIA model
BiosphereRN transport and dose, Surface hydrology, Biosphere object identification., etcEcolego, MIKE SHE


The classification of the input data used in safety assessment(Swiss) (Nagra, 2002b).


ClassificationInput DataCode
Near-fieldNuclides and Decays, Total Inventory, Inventory Fractions, Canister Properties, Release Properties, Waste Package Properties(Containment time, Canister length, Number of canister), Buffer Properties(Inner, Outer radius, Split radius, Porosity, Grain density, Sorption, Solubility limits, Pore diffusion coefficients)., etcSTMAN
GeosphereNuclides and Decays, Leg Data-Basic Data(Length, Darcy velocity, Hydraulic conductivity, Peclet number, effective diffusivities coefficients, Pore diffusion constant), Leg Data-Properties of Flowing Region(Retardation, Dry density, Flow porosity, Source flux)., etcPICNIC
BiosphereDEEPSOIL(Porosity, Thickness, Dry density), HUMAN(Fraction of energy intake from grain, Breathing rate)., etcTAME


gDSSC document tier structure (NWS, 2016a).


TierDescription
OverviewOrganization, purpose and overview of the entire document comprising the gDSSC
Safety CaseSafety case reports covering radioactive waste transport(TSC), facility operation(OSC), and long-term safety after closure(ESC) at deep disposal facilities
AssessmentEvaluation reports as basis for the three safety cases
System informationBasic information document used for evaluation
Supporting DocumentsSpecifications, guide documents, strategy documents, science and technology plan documents, etc.


The classification of the input data used in safety assessment(UK) (NWS, 2016b).


ClassificationInput Data
Physical constantsNuclide, Half-life
InventoryActive inventory, Number of waste containers, Cellulosic materials inventory, etc.
WasteformInstant release fraction, Dissolution rates, Cellulose degradation properties, etc.
Waste package propertiesContainer failure times, Container dimension, Gas release rate, etc.
Engineered barrier systemPhysical properties, Radionuclide behaviour
GDF and transport system designNumber of disposal vaults and tunnels, vault dimensions, GDF system maintenance data, etc.
Vault backfill volumesVault backfill volumes
Geosphere-illustrative environment H1Physical properties, Radionuclide behaviour, Radon gas emanation
Geosphere-illustrative environment L1Physical properties, Radionuclide behaviour, Radon gas emanation
Biosphere and onsite/offsite receptorsGroundwater dose conversion factor, Worker inhalation dose coefficients, etc


NWS Guideline document system.


Document classificationAbbreviationFull name
RWMMManual
RWPPaims and Principles
RWPRPRPRocedure
RWPR-FPR-FPRocedure-Form
RWPR-WIPR-WIProcedure-Work Instruction


Data management guidance document mentioned within the safety assessment data report.


Document No.Document nameDisclosure
RWP102Data Management Aims and PrinciplesPrivate
RWPR104Data Management Procedureopen
RWP31Computer Modelling Aims and PrinciplesPrivate
RWPR31Computer Modelling, Software Development and Calculation Checkingopen
RWPR110RWMD Competency Management SystemPrivate

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KSEEG
Dec 29, 2023 Vol.56 No.6, pp. 629~909

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Economic and Environmental Geology

pISSN 1225-7281
eISSN 2288-7962
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