에너지정책소통센터

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원자력

원자력발전은 핵분열 반응으로 발생하는 열을 사용해 물을 증기로 만들고, 그 증기로 터빈을 돌려 전기를 만드는 방법이다. 핵분열은 크고 무거운 원자핵이 외부의 강한 힘으로 쪼개지는 현상을 말한다. 원자력은 자연계에서 가장 무거운 원소인 우라늄을 이용한다. 우라늄 원자핵에 빠르게 움직이는 중성자를 충돌시키면 바륨, 크립톤, 스트론튬, 제논과 같은 더 가벼운 원소로 쪼개지면서 에너지와 중성자를 함께 방출한다. 이 중성자는 다른 우라늄 원자핵과 반응하여 다시 에너지와 중성자를 생성하고, 이러한 과정이 반복되어 일어나므로 핵분열 에너지를 긴 시간에 걸쳐 꾸준하게 얻을 수 있다. 이 에너지로 물을 끓여서 터빈을 돌려 전기를 얻는 것이 바로 원자력발전이다.

원자력 (2021년 기준) (출처 : 한국전력)

발전비중 : 27.4%
발전량 : 158,015GWh

원자력발전은 우라늄-235가 2~5%만 농축되어 있는 저농축우라늄을 핵연료로 사용하여 18개월 내외의 발전주기 동안 핵분열이 지속적으로 서서히 일어나도록 한다. 또한 붕소로 이루어진 제어봉으로 핵분열 연쇄반응을 멈추게 할 수도 있다. 발전 과정에서 이산화탄소는 거의 발생하지 않으며 산업 전체로 보더라도 화석연료 발전에 비해 탄소배출량이 적다.

원자력발전은 에너지를 만들어내는 과정에서 방사선과 방사성 물질이 발생하기 때문에 최우선적으로 고려하는 것이 안전성이다. 우리나라 원전은 방사성물질이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 다섯 겹의 5중 방호벽으로 이루어져 있다. 또한 불의의 고장이나 사고로부터 안전성을 높이기 위해 다중성·다양성·독립성 3가지의 설계 원칙을 따르며, 지진이나 해일 등 자연재해에도 대비 하고 있다.

원자력발전에 있어 선결과제로 꼽히는 것은 사용후핵연료 처리 문제이다. 말 그대로 핵연료물질을 발전용 또는 다른 방법으로 핵분열시킨 후 배출되는 고준위 방사성 폐기물을 뜻한다. 겉으로 보기엔 일반 핵연료물질과 차이가 없지만, 이미 핵분열 반응을 했기에 고열을 방출하고 그 방사선의 반감기가 길어 세심한 관리 보관이 필요하다. 핵연료를 다 쓰고 나면 열이 식을 때까지 수조에 임시 보관 후 방사능이 어느 정도 낮아지도록 원전 내에 중간 저장하고 있으나 포화 시점이 다가오고 있다. 최종 단계인 영구처분을 위한 기술 개발과 관리계획에 대해서는 심도깊은 논의가 필요하다.

혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 기술개발사업단

4세대 원자로 SMR의 세계시장 전망 소형모듈원자로(SMR)는 경제성과 안전성을 모두 만족시키는 차세대 원자로 기술이다. ‘탄소중립’이라는 세계적 메가트렌드의 핵심기술로 주목받고 있어 미국, 러시아, 중국, 프랑스, 일본 등 각국의 개발 경쟁으로 80종 이상의 SMR 노형 개발이 추진 중이다. 2035년에는 세계 SMR 시장이 630조원 규모가 될 것으로 전망된다.

혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 기술개발사업 주관부처 : 과학기술정보통신부(주관), 산업통상자원부(공동) 사업기간 : 2023년~2028년 (총 6년간 진행) 총사업비 : 3,992억 원 (과기정통부 1,510억/산업부 1,237억/민간 1,245억) 개발주체 : 한국원자력연구원, 한국수력원자력, 유관 산업체 2030년대 세계 SMR 시장에 진출하기 위해 경제성, 안정성, 유연성 측면에서 국제적인 경쟁력을 갖춘 차세대 SMR을 개발하는 사업 혁신형 소형 모듈원자로(i-SMR)는 우리나라가 그동안 축적해온 원자력 기술의 집약체로서 향후 원전 수출경쟁력과 산업 생태계 활성화에 기여하고 우리나라 국가경제에 이바지할 핵심 국가전략기술이다

i-SMR 기술개발사업단이 공개한 심층방어 설계안 사고 가능성 10억 년의 1회를 추구하는 심층방어설계 현재의 신형원전 대비 1000배의 안전성을 추구하는 다양한 안전장치를 마련하여 중대한 사고 발생 가능성을 10억 년에 1회 미만으로 크게 낮추는 설계 i-SMR 심층방어 설계안 i-SMR 심층방어 설계안은 5단계에 걸쳐 사고 시 발생이 가능한 방사성 물질의 누출을 막는 체계로 되어있다. 1. 정상상태 유지 2. 비정상상태 제어 3. 사고 예방 4. 사고 완화 5. 소외 비상대응

4세대 원자로 세계 시장 선점을 위한

한국의 i-SMR 개발 컨트롤타워 출범!

혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 기술개발사업단

4세대 원자로 SMR의 세계시장 전망

소형모듈원자로(SMR)는 경제성과 안전성을 모두 만족시키는 차세대 원자로 기술이다.

‘탄소중립’이라는 세계적 메가트렌드의 핵심기술로 주목받고 있어 미국, 러시아, 중국, 프랑스, 일본 등 각국의 개발 경쟁으로 80종 이상의 SMR 노형 개발이 추진 중이다.

2035년에는 세계 SMR 시장이 630조원 규모가 될 것으로 전망된다.

혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 기술개발사업

주관부처 : 과학기술정보통신부(주관), 산업통상자원부(공동)

사업기간 : 2023년~2028년 (총 6년간 진행)

총사업비 : 3,992억 원 (과기정통부 1,510억/산업부 1,237억/민간 1,245억)

개발주체 : 한국원자력연구원, 한국수력원자력, 유관 산업체

2030년대 세계 SMR 시장에 진출하기 위해 경제성, 안정성, 유연성 측면에서 국제적인 경쟁력을 갖춘 차세대 SMR을 개발하는 사업

“혁신형 소형모듈원자로(i-SMR)’는

우리나라가 그동안 축적해온 원자력 기술의 집약체로서,

향후 원전 수출경쟁력과 산업 생태계 활성화에 기여하고

우리나라 국가경제에 이바지할 핵심 국가전략기술이다”

i-SMR 기술개발사업단의 출범과 역할

혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 개발의 효율적 관리를 위해

과기정통부와 산업부의 다부처 협의체인 운영위원회 산하 조직으로 출범하였다.

-업무 및 역할-

1. i-SMR의 설계와 인허가 총괄.

2. i-SMR 기술개발 과제의 기획/평가/진도관리/정산 등의 업무.

3. 원전 경쟁력의 핵심기술 중점 개발 추진, 관련 기술 확보.

4. 정부부처, 유관기관, 민간기업, 학계 등과 유기적인 협력을 통해 i-SMR 개발을 지원.

5. 원전 수출 및 사업화를 위한 행정적 토대를 구축.

2022년 정부의 예비 타당성 조사를 통과한 i-SMR 개발 사업은

컨트롤타워인 기술개발사업단의 출범으로 본궤도에 올랐습니다.

i-SMR 기술개발사업단이 공개한 심층방어 설계안

사고 가능성 10억 년의 1회를 추구하는 심층방어설계

현재의 신형원전 대비 1000배의 안전성을 추구하는 다양한 안전장치를 마련하여

중대한 사고 발생 가능성을 10억 년에 1회 미만으로 크게 낮추는 설계

i-SMR 심층방어 설계안

i-SMR 심층방어 설계안은 5단계에 걸쳐 사고 시 발생이 가능한

방사성 물질의 누출을 막는 체계로 되어있다.

1. 정상상태 유지

2. 비정상상태 제어

3. 사고 예방

4. 사고 완화

5. 소외 비상대응

i-SMR 심층방어 설계안의 안전성

i-SMR의 방사성 물질 대량 누출 가능성은 100만분의 1

1) 노심의 안전성 확보

- 무붕산 노심 운전 : 냉각수 내 붕산을 없애 폐기물 발생량 줄이고 노심의 안전성 높임.

- 출력 대비 2배의 냉각수 보유.

- 노심 온도가 설계 온도보다 15% 이상 상승해도 버티는 온도상승 한계치 확보.

2) 현행 원전 8배 강도의 원자로 밀폐 용기

- 대기압의 최대 40배 수준 고압을 견디는 30㎝ 두께 철제 용기.

- 사고 시에도 내부 진공 유지해 방사성 물질의 외부 방출 및 발화/폭발을 원천적 차단.

3) 원자로 건물 내/외의 다중 안전 설비

- 민간 항공기 충돌도 견딜수 있는 외벽 등 5중 방벽

- 지진 피해 적은 단단한 암반 위에 건설.

- 방사성 물질의 외부 유출을 막기 위한 핵연료 피복재,

4) 전력 공급 끊겨도 작동하는 안전계통

- 원전 사고 시 전력 공급이 끊겨도 작동하는 피동형 냉각재 설비

- 피동형 안전계통의 기능 상실까지 대비한 '충수 및 정화계통', '정지냉각계통(SCS)'

i-SMR 기술개발사업단의 사업 추진 현황 및 계획

2023년 1월 : i-SMR 기술개발사업단 출범

2023년 2월 17일 : i-SMR 기술개발사업 공청회

2023년 1분기 : 원자력안전위원회 등 규제기관의 검증 후 i-SMR 사업의 포괄적 규제 요건 마련

2024년~ : 기술 개발, 표준설계 진행

2028년까지 : 기술 검증 및 인허가 완료

2028년 : 표준설계인가(SDA) 획득 목표

출처 한국에너지정보문화재단

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정책

원전해체산업 육성전략

20년대 중반 이후 설계수명이 만료되는 원전이 확대되는 상황에서, 고리1호기 해체를 기술역량 축적 및 산업 생태계 창출의 기회로 삼고 글로벌 시장진출을 도모하고자 2019년 4월 17일 원전해체산업 육성전략이 발표되었습니다. 이번 전략으로 건설-운영 등 기존 선행 주기에 해체-폐기물 관리 등 후행 주기 분야까지 더해 원전산업 전반의 경쟁력을 확보하고, 원전기업의 새로운 먹거리 창출을 통한 지역의 경제활력 제고에도 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

세계 원전해체시장 현황

IAEA국제원자력기구에 따르면, 전 세계적으로 450대의 원전이 가동 중이고 이중 30년 이상 가동 중인 원전은 300대가 넘습니다.
사실상 세계 원전 시설이 노후화 단계에 접어들면서, 세계 각국은 투자회수율이 낮아진 원전을 대상으로 원전해체를 진행하고 있습니다.
영구 정지된 원전 173대 중 안전하게 해체가 완료된 원전은 20기입니다.
원자력 선진국으로 손꼽히는 미국, 독일, 일본이 각각 16기, 3기, 1기의 원전을 해체한 경험이 있습니다.

주요국가 원전해체 진행 현황

(IAEA-PRIS 2019년 3월 기준, 단위 : 개)

미국 : 총35
영국 : 총30
독일 : 총28
일본 : 총18
프랑스 : 총12
캐나다 : 총6
러시아 : 총6
스웨덴 : 총5
불가리아 : 총4
이탈리아 : 총4
우크라이나 : 총4
슬로바키아 : 총3
스페인 : 총3
리투아니아 : 총2
아르메니아 : 총1
벨기에 : 총1
카자흐스탄 : 총1
한국 : 총1
네델란드 : 총1
스위스 : 총1

해체계획
해체진행중
해체완료

주요 내용

원전해체를 원전산업의 새로운 먹거리로 육성함에 따라, 2035년까지 세계 원전해체 시장 점유율 10%를 달성하고 세계 5위권 이내로 진입하는 것을 비전과 목표로 4대 과제를 담고 있습니다.

초기시장 창출 및 인프라 구축
- - 본격 원전해체 시작 전인 ’22년까지 해체물량 조기발주, 상용화 R&D 등 민.관 합동으로 대규모 선제 투자 추진
- - 원전해체 사업 세분화(폐기물 처리시설 구축, 해체 공사용 장비 구매, 해체 계획서작성 등) 시행 가능한 것부터 조기발주 착수
- - 원전해체연구소를 설립하고 등 관계부처 및 관련 연구기관과 공동으로 기술 고도화 및 상용화를 위한 연구개발을 적극 추진
원전해체 전문 강소기업 육성
- - 원전기업이 해체분야로 사업을 전환하여 역량을 키워나갈 수 있도록 생태계기반, 인력, 금융 등 종합지원 추진
- - 지역과 협력하여 인근 산업단지 등을 중심으로 지역별 특성을 반영한 기업집적 및 생태계 활성화를 추진
- - 기존의 원전인력을 해체 수요에 맞게 단계적 전환을 유도하는 등 전문인력 양성
단계적인 글로벌 시장 진출 지원
- - 해체실적(Track-record)이 중요시되는 해체시장 특성상, 고리 1호기 실적을 토대로 3단계에 걸쳐 해외진출 추진
  - ①해외 해체원전 단위사업 수주(’20년대 중반) ②원전 운영 경험 등이 상대적으로 부족한 제3국에 선진국과 공동진출(‘20년대 후반) ③제3국 단독진출(’30년대 이후) 3단계에 걸쳐 단계적으로 글로벌 시장에 진출
제도기반 구축 및 대국민 정보공개 확대
- - 안전한 해체관리를 위해 관련 규정을 정비하고 폐기물 등에 대한 안전관리 강화 및 관련 정보공개 확대로 대국민 이해도와 신뢰도 제고
- - 전문기업 확인제도 운영 등 산업육성을 위한 제도적 근거를 신설하고, 안전기준 명확화
- - 해체 세부기준 조기 마련 추진