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요약문

목차

제1장 연구개발 과제의 개요 15

제1절 연구개발의 필요성 15

제2절 국내.외 기술개발 현황 18

제3절 연구개발 중요성 20

제2장 연구수행 내용 및 성과 23

제1절 연구수행 내용 23

1. 주변국 비핵화를 위한 종합 로드맵(안) 수립 23

2. 주변국 핵시설 및 핵물질 검증·폐기 및 안전관리를 위한 정책적 고려사항 도출 41

3. 주변국 핵시설 및 핵물질 검증·폐기 및 안전관리를 위한 기술적 고려사항 도출 199

제2절 연구결과 및 성과 295

1. 연구결과 295

제3장 목표달성도 및 관련분야 기여도 459

제4장 연구결과의 활용계획 461

붙임. 참고문헌 463

표목차

표 1. 주변국 1~6차 핵실험 비교 16

표 1-1. 주변국의 신고·공개된 핵시설(2018.12월 기준) 24

표 1-2. 주변국의 미신고·비공개 핵시설(2018.12월 기준) 25

표 1-3. 주변국 비핵화 대상 핵심시설 28

표 1-4. 주변국 비핵화 대상 중심 시설(Lynchpin Facilities) 30

표 1-5. 명시적 핵위협 즉시 제거 로드맵 관련 주변국 비핵화 단계별 주요 조치사항 36

표 1-6. 명시적 핵위협 지연 제거 로드맵 관련 주변국 비핵화 단계별 주요 조치사항 40

표 2-1. 미북 핵 협상 전개 시나리오 55

표 2-2. 우크라이나의 폐기 및 해체 프로그램 109

표 2-3. IAEA 주도의 NPT 협력체제 구성방안 122

표 2-4. 국제협력체제 장단점 비교 123

표 2-5. (가칭) 비핵화지원특별법(안) 예시 129

표 2-6. 기관별 소속 인원 143

표 2-7. 기관별 정보수집 분야 144

표 2-8. CTR 기반 비핵화 주요 항목 149

표 2-9. SOAE, GNS 제거 항목 및 갯수 150

표 2-10. 미국 CTR 내 SOAE, GNS 제거 예산 151

표 2-11. 최초 5년부터, 20년까지 CTR 소요 예산 대비 주변국의 핵능력에 따른 비용추정(CPI 반영) 152

표 2-12. 주변국 핵능력에 따른 비용 추정결과(20~200%) 152

표 2-13. 해체비용추정의 일반적인 세 가지 유형 155

표 2-14. 해체비용 산정을 위한 기술분류 155

표 2-15. 비용 산정 과정 157

표 2-16. 주변국의 신고·공개된 핵시설(2018.12월 기준) 160

표 2-17. 주변국 5MWe 원자로 불능화 방법 161

표 2-18. 주변국의 원자력시설의 해체비용추정 162

표 2-19. 해체 프로젝트 수행에 필수 시설의 구축 비용 163

표 2-20. 해체비용 요약 163

표 2-21. 북핵 비핵화 사업비용추정 164

표 2-22. 주변국 주요 원자력시설의 해체 기간 및 비용추정 164

표 2-23. 영국 NDA 소유의 원자력시설 해체 예상비용 165

표 2-24. 종류에 따른 원자력시설의 해체비용 166

표 2-25. 상업용원자로의 해체비용 166

표 2-26. 일본의 가스냉각로 Tokai-1의 해체비용추정 및 타원자로 유형과의 비교 167

표 2-27. 5MWe 흑연감속로에 대한 예상 해체비용 비교 167

표 2-28. 국민대학교 권혁철 교수 '북핵폐기 비용에 관한 탐색 연구' 168

표 2-29. 기존 비핵화 비용 산정 결과와의 비교 168

표 2-30. CTR 수혜국가의 WMD 프로그램, 산업기반 및 경제 수준 172

표 2-31. 협력적 위협감축을 위한 프로그램(도구) 174

표 2-32. 주변국의 비핵화 시나리오와 주변국판 CTR 추진 방안 192

표 2-33. 주변국 CTR 로드맵 193

표 2-34. 남아공 비핵화 이행과정 194

표 2-35. 리비아의 비핵화 이행과정과 CTR 195

표 2-36. 카자흐스탄 비핵화 이행과정과 CTR 197

표 3-1. 분야별 정보수집 대상 202

표 3-2. 원자력공급국 수출통제지침(INFCIRC/254)에서 제시하는 원자력전용품목 카테고리 206

표 3-3. 원자력공급국 수출통제지침(INFCIRC/254)에서 제시하는 이중용도품목 카테고리 207

표 3-4. Geo4Nonpro가 선정한 위성영상 분석 프로젝트 213

표 3-5. 전세계 핵국가 및 핵탄두 보유수 220

표 3-6. 주변국 주요 핵시설 223

표 3-7. 해외 전문가 우라늄 농축능력 추정치 224

표 3-8. 해외 전문가 고농축우라늄 재고량 추정치 225

표 3-9. 해외 전문가 5MWe 원자료 핵무기급 플루토늄 생성량 추정치 225

표 3-10. 미국에서 수행된 미임계 핵실험 일지 228

표 3-11. 영변 농축시설의 특성(추정) 234

표 3-12. 주변국의 농축능력 추정치 235

표 3-13. 주변국의 고농축우라늄 재고량 추정치 235

표 3-14. 5MWe 원자로 가동 및 재처리를 통해 회수 가능한 우라늄 량 및 사용후 핵연료 내 U-235함량(1989~2015) 238

표 3-15. 5MWe 원자로 가동 및 재처리를 통해 회수한 우라늄을 농축하여 생산 가능한 고농축우라늄 량(1989~2015) 238

표 3-16. 2015년 이후 5MWe 원자로의 운전이력 추정 239

표 3-17. 2015~2019동안 5MWe 원자로 가동 및 사용후 핵연료 재처리로 회수한 우라늄 농축을 통한 고농축우라늄 량 추정 240

표 3-18. 5MWe 영변원자로의 가동이력 및 재처리 후 추출된 WG Pu 추정량 243

표 3-19. 5MWe원자로를 가동율 60%로 연속운전 시 핵무기급 플루토늄 누적생산량 비교 245

표 3-20. 5MWe 영변원자로의 상세한 설계제원 248

표 3-21. ORIGEN-S, MCNP6를 사용한 플루토늄 추정치 비교 253

표 3-22. 2015년 이후 플루토늄량 추정 254

표 3-23. 평산과 유사한 국내 호소 현황 258

표 3-24. 건조상태의 우라늄 정광의 전형적 조성 260

표 3-25. 90% 농축우라늄양 추정 결과 260

표 3-26. Nautilus Institute 및 James Martin Center의 주변국 우라늄 생산량 추정 261

표 3-27. 우라늄 추정치 계산방법과 생산량 추정 비교 262

표 3-28. 비핵화 검증 대상 263

표 3-29. TRL Level and Definitions 266

표 3-30. 기술성숙도(TRL) 수준별 정의 266

표 3-31. 비핵화 기술성숙도 구분 및 정의 267

표 3-32. NTIS 기반 탐지 및 검증 기술 목록 및 성숙도 평가 268

표 3-33. NTIS 기반 채취 및 분석 기술 목록 및 성숙도 평가 269

표 3-34. NTIS 기반 해석 및 평가 기술 목록 및 성숙도 평가 269

표 3-35. 국내보유 탐지 및 감시 기술 목록 및 성숙도 평가 270

표 3-36. 국내보유 채취 및 분석 기술 목록 및 성숙도 평가 271

표 3-37. 국내보유 해석 및 평가 기술 목록 및 성숙도 평가 272

표 3-38. 주요국 해체 연구시설 예 278

표 3-39. 평가를 위해 사용된 원자로 운영이력 282

표 3-40. 5MWe 영변 원자로 각 운영시점 불순물 1ppm 차이에 따른 자체처분 허용농도 민감도 283

표 3-41. 상업용 원자로 흑연 내 불순물 함량 283

표 3-42. 민감도 평가 결과 이용 운영시간에 따른 영변 원자로 흑연 자체처분 허용농도비 284

표 3-43. NUREG 제시 방사화 평가 불순물 농도 285

표 3-44. 방사화학실험실 해체 단계별 예상 시나리오 286

표 3-45. 프랑스 AT-1 재처리 시설의 연도별 해체 주요 내용 287

표 3-46. 프랑스 AT-1 재처리 시설의 해체 특성 288

표 3-47. 프랑스 AT-1 재처리 시설의 해체비용 소요 특성 288

표 3-48. 프랑스 UP-1 및 관련 시설의 규모 및 용도 289

표 3-49. 프랑스 UP-1 및 관련 시설의 해체 특성 290

표 3-50. Eurochemic D&D 비용 291

표 3-51. 고준위 폐기물 및 처리를 위한 필요시설 목록 292

표 3-52. 국가별 해체 관련 기술 동향에 따른 특징 기술 294

그림목차

그림 1-1. 주변국 비핵화 로드맵(안) - 명시적 핵위협 즉시 제거 로드맵 37

그림 1-2. 주변국 비핵화 로드맵(안) - 명시적 핵위협 지연 제거 로드맵 40

그림 2-1. 우크라이나 비핵화 프로그램 개요 108

그림 2-2. 대한민국 비핵화 관련 정부 조직 현황 125

그림 2-3. 비핵화특별위원회 조직도 및 임무 128

그림 2-4. 국내 주변국 비핵화 관련 민간 조직 132

그림 2-5. 민간 이행체제 조직 구성안 146

그림 2-6. 국내 민간 Think Tank 이행 체제 개선(안) 147

그림 2-7. CTR 프로그램의 적용 과정 180

그림 2-8. CISAC의 주변국 비핵화 로드맵 1 181

그림 2-9. CISAC의 주변국 비핵화 로드맵 2 182

그림 2-10. CTR 프로그램 단계별 행동계획 183

그림 2-11. CTR 프로그램 진행 및 적용 과정 185

그림 2-12. CTR 위원회의 역할 및 관계도 190

그림 3-1. 웹에서 연구논문 관련 정보를 얻기 위한 크롤러의 구조 205

그림 3-2. 주변국 철광석 광산 주변의 광학 위성영상 210

그림 3-3. Geo4Nonpro의 풍계리 핵실험장 프로젝트 214

그림 3-4. Geo4Nonpro의 강선 우라늄농축 의심시설 프로젝트 214

그림 3-5. 위성영상 분석 지식베이스 구축 프로세스 216

그림 3-6. 웹크롤러로 수집된 위성영상 및 관련 아티클 정보 217

그림 3-7. 데이터베이스 구조 218

그림 3-8. 주변국의 핵·미사일 시설, 핵무기 현황 221

그림 3-9. 주변국의 핵무기 수 및 핵 검증·폐기 관련 중요 통계 222

그림 3-10. NTS(Nevada Test Site) Area 227

그림 3-11. JASPER 장치 231

그림 3-12. 자기적으로 내압이 가해지는 Liner 231

그림 3-13. 영변 농축시설의 확장 전·후 비교 233

그림 3-14. 연소도에 따른 U-235의 질량변화 236

그림 3-15. 연소도에 따른 U-238의 질량변화 237

그림 3-16. 연소도에 따른 U-235 함량의 변화 237

그림 3-17. 원자로 주변의 인공위성 사진 241

그림 3-18. 5MWe 영변원자로 및 재처리시설 운영이력 243

그림 3-19. 영변 5MWe 원자로 대상 ORIGEN-S로 평가한 연소도에 따른 WG Pu량 및 Fissile Pu 함량 246

그림 3-20. ORIGEN-S로 평가한 연소도에 따른 플루토늄 전환비의 변화 247

그림 3-21. 5MWe 영변원자로의 노심구조 249

그림 3-22. MCNP6 5MWe 영변원자로 노심모델 250

그림 3-23. 5MWe 영변원자로 핵연료 채널단면 250

그림 3-24. 연소도에 따른 Fissile 플루토늄 함량비교 251

그림 3-25. 연소도에 따른 유효증배계수 변화 251

그림 3-26. 연소도에 따른 플루토늄전환비 변화 252

그림 3-27. 연소도에 따른 플루토늄 생성량 변화 252

그림 3-28. 2,032GWD/kg 연소도에서 채널별 연소도분포 254

그림 3-29. 추정을 위한 순서도 255

그림 3-30. 평산 우라늄 광산 및 분쇄 공장 256

그림 3-31. 평산광산의 mill tailing pond의 사진 257

그림 3-32. 2018년 평산의 mill tailing pond의 오염범위 259

그림 3-33. 구글 면적 계산기를 이용한 오염면적 추정 259

그림 3-34. 주변국 비핵화 로드맵(안) - 명시적 핵위협 즉시 제거 로드맵 264

그림 3-35. 비핵화 검증기술 성숙도 평가 절차도 267

그림 3-36. 종합 비핵화 검증기술 로드맵 273

그림 3-37. 탐지 및 감시 검증기술 로드맵 274

그림 3-38. 채취 및 분석 검증기술 로드맵 275

그림 3-39. 해석 및 평가 검증기술 로드맵 276

그림 3-40. 원자력시설의 해체 단계 277

그림 3-41. 원자력시설 해체 단계별 핵심기반기술 분류 279

그림 3-42. 방사화 평가 원자로 모델링 281

그림 3-43. 5MWe 원자로 흑연 불순물에 따른 차체처분 허용농도 282

그림 3-44. AR2S 시스템 방사화 평가 순서도 284

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