고준위 방사성폐기물은 장기간 격리를 위해 수백 미터 깊이의 암반에 저장한다. 그러나 폐기물이 함유하고 있는 핵종을 장시간 지하에 격리하기 위해서는 폐기물을 담고 있는 용기와 인공방벽, 그리고 자연방벽인 지층으로부터 가능한 장시간 핵종의 이동을 지연시키도록 설계하여야 한다. 이 논문은 위의 3가지 요건 중 인공방벽에 관한 국내외 연구동향이다. 인공방벽은 지하의 암반 동굴 내에 인공적으로 구축하는 완충 시설이다. 인공방벽 또는 공학적 방벽으로 불리는 뒤채움 물질은 대부분 잘 다져진 점토나 특수 시멘트를 이용한다. 완충재는 지수성, 흡착성, 열전도성, 화학적 완충성 등 성능과 장기간의 안정성이 중요하다. 투수성이 낮은 완충물질을 저장 동굴의 모암과 폐기물 저장 용기 사이에 설치하면 유리화된 폐기물로부터 지하수 확산에 의한 핵종의 누출을 지연시킬 수 있기 때문이다. 한국의 지층 처리 개념은 방-기둥 개념의 처리방식이다. 이는 그림 1과 같이 고준위 폐기물을 특수 용기에 넣고 이를 저장 공간에 설치한 대 구경 시추공 내에 저장하는 방식이다. 이때 인공방벽 시스템은 처분 용기와 벤토나이트 점토로 이루어진 완충방벽으로 형성된다. 이 시스템의 가장 중요한 역할은 폐기물 저장소로 침투하는 지하수를 억제하여 주변의 자연방벽인 지층으로의 핵종 이동을 최소화 하는 것이다. 스웨덴은 사용 후 핵연료를 구리 캡슐에 넣어서 지하 500 m 심부의 결정질 암반 내에 저장한다. 이때 구리 캡슐과 결정질 암반과는 벤토나이트 점토가 인공방벽을 형성하여 완전한 불투수층을 이룬다. 그림 2는 스웨덴의 고준위 방사성폐기물 지층처리 배치도로 사용 후 핵연료를 저장한 구리 캡슐과 벤토나이트 점토, 그리고 결정질안 심부의 최종 저장소를 나타내고 있다. 프랑스의 사례는 인공방벽 물질에서의 화학적 변화를 모의한 연구가 많이 있다. 이런 종류의 연구에서는 화학 원소들의 확산과 온도 상승과의 관련성이라든지, 자연방벽인 지층으로부터 유입되는 유체와의 반응들을 설명하고 있다. 그림 3은 고준위 방사성폐기물의 지층 처리에 있어 인공방벽의 역할을 도식화한 것이다.