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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.

원자력발전에대한설명
원자력발전에대한설명

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.

영국의 에너지 전망! 탄소중립과 원전


런던에서 서쪽으로 쭉 향하면 초록의 드넓은 평야를 품은 서머싯 주(Somerset)가 나옵니다. 서머싯 주에는 주도인 톤턴, 스톤헨지가 있는 글래스턴베리 등 아름다운 도시가 많습니다. 화려하고 시끌벅적한 런던과는 다르게 조용하고 평화로운 영국 시골 마을의 정취를 느낄 수 있어 영국의 또 다른 매력을 엿볼 수 있는 곳이기도 합니다.



서머싯 주에 위치한 브리짓워터(Bridgwater)는 관광객이 아주 많이 찾는 도시는 아니지만, 특유의 한적함과 탁 트인 전경이 아름다워 자연 속에서 여유로운 시간을 보내려는 사람들이 종종 찾는 도시입니다. 브리짓워터 중심지에서 북서쪽으로 가다 보면 브리스톨 해협의 해안가를 따라 작은 마을들이 형성되어 있는데요. 머지않아 이곳에 거대한 원자력 발전소가 세워질 예정입니다.



최근 영국은 2050년까지 탄소중립(Net Zero)을 법적 목표로 하겠다고 발표했습니다. 2030년까지는 탄소 배출량을 1990년 대비 최소 68% 이하 감축하겠다고 밝혔는데요. 탄소중립을 이루기 위해 발전, 수송, 건물 부문의 탈탄소화 및 CCUS(탄소 포집·활용·저장 기술) 기술을 적극적으로 도입하겠다고 했습니다. 또한 2035년까지 발전부문의 탄소중립을 달성하기 위해 대형 원자력발전소를 추가로 건설하고 신재생 및 저탄소 수소 보급 확대 등을 추진할 계획이라고 합니다.



영국의 Net Zero 2050 전략의 핵심 계획은 ‘해상풍력, 저탄소 수소 및 원자력 등 신재생에너지 발전 용량 확대’와 ‘분야별 탈탄소화 및 저탄소화 등의 녹색전환’입니다. 또한 영국은 화석연료 수요를 감축하고 에너지 자립 및 청정에너지 생산 확대를 위한 7개 분야의 지원 정책을 제시했습니다. 여기서 7개 분야에는 전력, 산업, 수송, 난방 등이 포함됩니다.

영국은 특히 에너지 독립성을 확보하기 위해 중장기적으로 원자력 및 해상풍력을 중심으로 에너지 생산을 확대하겠다고 밝혔는데요. 그러나 한 가지 난관에 봉착했습니다. 인플레이션, 금리 상승, 공급망 문제 등으로 해상풍력 프로젝트 비용이 급등하게 된 것입니다. 이에 따라 해상풍력 개발업체들이 프로젝트 수행에 어려움을 겪고 있는데요. 영국 또한 이 문제를 피해갈 수 없었습니다. 그래서 개발기업에 대한 탁송요금을 일부 면제해주는 식으로 대처하고 있죠.



해상풍력과는 다르게 원자력 발전은 외부 상황으로부터 큰 타격을 받지 않아 비교적 안정적으로 꾸준히 전력을 생산할 수 있습니다. 그래서 영국 정부는 원자력 설비용량을 현재 7GW 수준에서 2050년까지 24GW로 확대하는 것을 목표로 하고 있으며, 이를 위해 총 8기의 대형 원전을 건설할 계획이라고 밝혔습니다. 브리스톨 해협의 해안가에 세워질 Hinkley Point C 역시 영국의 원전 확대 프로젝트의 일환으로 설계된 발전소입니다.

영국은 8기의 대형 원전을 추가 건설해 원자력 설비용량을 대폭 늘리고, 원전 확대를 위해 핵연료 기금(NFF), 차세대 원자력 기금(ANF), 미래 원자력 활성화 기금(FNEF)을 지원한다고 발표했습니다. 구체적으로는 핵연료 공급의 안정성을 위해 우라늄 및 관련 제품의 기술을 개발하는 8개 프로젝트에 357억 원을 투자하고, 차세대 원자력 기금으로 3,440억 원, 미래 원자력 기금으로 2,720억 원을 투자한다고 밝혔습니다.



사실 영국은 1956년 세계 최초로 상용 원전인 콜더홀(Calder Hall)을 가동한 원자력 선도 국가입니다. 1990년대 초반까지 원자력을 활발히 이용하다가 영국 정부의 전력산업 민영화 이후 원전 사업의 경제성이 하락하여 오랫동안 원전 건설이 중단되었습니다. 그러다가 영국 정부는 2000년대 중반 이후 기후변화 대응과 안정적인 전력 공급을 위해 원자력을 재조명하기 시작했습니다. 그러한 변화가 오늘날까지 이어져 영국의 원자력 발전소 추가 건설과 기술 투자에 이르게 된 것이죠.

영국 Net Zero 2050의 당초 계획이었던 원자력과 해상풍력 중심의 에너지 생산 확대는 해상풍력 프로젝트 위기로 인해 당분간 원자력 발전에 더 큰 초점이 맞춰질 것으로 전망됩니다.


:: 참고자료 ::

KEA 에너지 이슈 브리핑 제229호

탄소중립 달성을 위한 영국 원전 산업정책 동향, KOTRA

UK ENERGY IN BRIEF, DESNZ

영국과 무탄소에너지(CFE) 협력 본격 추진, 산업부

영국의 원전 건설과 시사점, 원자력산업



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)

  • 미국해체계획:6 ,해체진행중:13,해체완료:15,총:35,우크라이나 해체진행중:4 총:4

  • 영국해체계획:4 ,해체진행중:13,총:30,슬로바키아 해체계획:3 총:3

  • 독일해체계획:9 ,해체진행중:16,해체완료:3,총:28,스페인 해체계획:1 , 해체진행중:2 총:3

  • 일본해체계획:13 ,해체진행중:4,해체완료:1,총:18,리투아니아 해체진행중:2 총:2

  • 프랑스해체계획:2 ,해체진행중:10 , 총:12,아르메니아 해체진행중:1 총:1

  • 캐나다해체계획:3 ,해체진행중:3, 총:6,벨기에 해체진행중:1 총:1

  • 러시아해체계획:2 ,해체진행중:4 ,총:6,카자흐스탄 해체계획:1 총:1

  • 스웨덴해체계획:2 ,총:3, 총:5 , 한국 해체진행중:1 총:1

  • 불가리아해체계획:4 , 총:4, 네덜란드해체계획:1 총:1

  • 이탈리아해체계획:4 ,총:4,스위스해체계획:1 총:1

  • 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

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