현대건설, 국내 최초 사용후핵연료 처분공 굴착 장비 개발

실제 지하 암반서 굴착 실증
AI·라이다 활용 정밀 시공

▲현대건설이 개발한 사용후핵연료 처분공 전용 굴착장비 (사진제공=현대건설)

현대건설이 국내 건설사 최초로 사용후핵연료 처분시설에 활용하는 전용 암반 굴착 장비를 개발하고 실제 암반에서 실증을 마쳤다고 2일 밝혔다. 처분공은 사용후핵연료를 밀봉한 처분용기를 지하 암반에 최종 배치해 장기간 안전하게 격리하기 위해 굴착하는 구멍이다.

이번 기술 개발은 한국원자력환경공단이 주관하는 사용후핵연료 관리 기술개발 국책연구를 통해 이뤄졌다. 현대건설은 현대엔지니어링과의 통합 연구개발(연구·개발) 조직인 HMG건설기술연구원을 중심으로 굴착 장비와 공법, 암반 모니터링 등 처분시설 건설에 필요한 기술을 개발하고 있다.

사용후핵연료는 원자력발전소에서 연료로 사용된 뒤 인출된 핵연료로 장기간 높은 방사능과 열을 방출한다. 이에 깊은 지하 암반에 조성되는 처분시설에서는 사용후핵연료를 담은 처분 용기가 최종 배치되는 처분공의 시공 품질이 장기 안전성을 좌우한다. 특히 굴착 과정에서 주변 암반에 균열이나 손상이 발생하면 지하수 이동 경로가 형성될 수 있어 굴착손상영역(EDZ)을 최소화하는 정밀 시공기술이 필요하다.

현대건설이 개발한 처분공 전용 굴착 장비는 직경 1.75m, 길이 5.7m 규모다. 한국의 지질환경과 기술 여건에 맞춘 한국형 심층처분시스템(KORADIS)에서 요구하는 처분공 규격과 시공 조건을 반영해 설계됐다. 다수의 처분공을 반복적으로 시공해야 하는 점을 고려해 '접이식 커터헤드(Foldable Cutterhead)'도 적용했다. 굴착이 끝난 뒤 커터헤드를 접어 장비를 회수하고 다시 사용할 수 있는 구조다.

현대건설은 연구용 지하 터널에서 실제 처분공 규모의 암반을 굴착해 장비의 성능과 시공성을 검증했다. 실증 과정에는 인공지능(AI)과 라이다 등 디지털 기술도 활용했다. AI로 굴진 데이터를 실시간 분석해 지반 조건을 파악하고 분석 결과와 장비 성능을 토대로 굴착을 진행했다. 굴착 후에는 라이다 기반 디지털 매핑을 통해 시공 품질을 확인하고 처분공의 적합성을 평가했다.

현대건설은 향후 처분시설의 장기 안전성을 높이기 위해 연구 범위를 굴착 기술에서 건설재료와 암반 기술 분야까지 확대할 계획이다. 지하수 유입 제어 등을 위한 콘크리트·그라우트를 개발하고 국내 지질 특성을 반영한 암반 분류 체계와 디지털 기반 암반 평가·모니터링 기술도 고도화한다.

HMG건설기술연구원 관계자는 "국내 건설사 최초로 처분공 전용 굴착 장비를 개발하고 실제 암반 굴착을 통해 성능과 시공성을 검증했다는 점에서 의미가 크다"며 "원전 건설부터 해체, 사용후핵연료 처분까지 전주기를 아우르는 핵심 역량을 통해 글로벌 원전 산업의 게임 체인저로서 현대건설의 위상을 강화해 나가겠다"고 말했다.