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.
인간이 배출한 이산화탄소가 기후변화에 영향을 미친다는 사실은 이미 국제적으로 공인되어 있습니다. UN산하의 국제기구 ‘기후변화에 대한 정부간 협의체(IPCC)’는 2013년에 제5차 기후변화의 현황과 원인에 대한 평가보고서’를 발간하며 “기후변화의 원인이 인간의 활동일 확률이 95%”이상이라며 경고했습니다.
우리가 사는 한반도 역시 기후변화의 영향을 받고 있는데요. 지난 여름 유독 비가 장기간 많이 내렸었죠? 예전엔 태풍이나 장마철에 비가 집중적으로 내렸는데 이제는 동남아시아의 ‘우기’처럼 2~3달에 걸쳐 비가 내려, 철도 지반이 물러져 일부 구간의 철도 운행이 장기간 중단되기도 했습니다. 올 겨울에는 추운 날이 15~20일 이상 지속되고 있어요. 예전엔 삼한사온이라고 3일 추우면 4일은 따뜻했는데, 2주 이상 추운 날이 계속되고 있습니다. 이러한 상황 속에서 탄소중립을 위한 에너지 기술은 점점 중요성이 커지고 있는데요.
우리나라는 발전, 산업, 건물, 수송, 농축산 등 여러 부문에서 2018년 7억2776만 톤 배출하던 이산화탄소를 2030년엔 4억3660만톤, 2050년엔 0으로 만들기로 했습니다. 특히, 에너지는 온실가스를 가장 많이 배출하는 부문인 만큼 2018년 2억6960만톤 배출하던 이산화탄소를 2030년 1억4990만 톤, 2050년엔 0~2070만 톤까지 줄이기로 했습니다. 이산화탄소를 줄이기 위해서는 어떤 변화가 필요할까요?
우리나라는 이산화탄소를 줄일 수 있는 에너지원으로 원자력, 석탄, LNG, 신재생, 수소, 암모니아를 꼽았습니다. 연탄처럼 석탄을 직접 태우기보다 전기로 변환해 사용하면, 대기가 상대적으로 깨끗해지기 때문에 ‘전력화’는 기후변화대응에 중요합니다. 이 가운데 원자력발전은 정산단가가 가장 낮은 에너지 볼 수 있는데요.
통계청에 따르면 2022년 원전의 정산단가는 kWh당 52.48원으로 저렴한 편인데요. 석탄 156.99원, LNG 239.17원, 양수 277.58원, 신재생 203.87원을 압도하는 것을 알 수 있습니다.
그럼 이제 원전 정책에 대해 알아볼까요? 우라늄을 원료로 사용하는 원전은 사용후핵연료를 남기는데, 정부는 사용후핵연료를 처분할 ‘고준위 방폐물 처리장’을 2060년경 마련할 계획입니다. 우리나라는 원전 25기를 통해 전력을 안정적으로 공급받고 있기 때문에 여기서 나오는 사용후핵연료를 관리하기 위해서 고준위 방폐장은 필요합니다.
정부는 2028년 원자력안전위원회의 인가를 목표로 소형모듈원전(SMR)도 개발 중에 있는데요. 기존 원전의 설비용량은 1.4GW급인데 반해, 현재 개발 중인 SMR은 680MW 규모입니다. SMR은 일체형 모듈로 만들어져서 분산 전원으로도 쓸 수 있고, 산업에 이용하는 열을 생산하기에 적합하죠. 이미 미국 등 선진국들은 시장 주도권을 잡기 위한 SMR 개발 경쟁에 집중하고 있는데요. 우리나라 역시 독자 모델 개발을 통해 글로벌 경쟁력 확보를 위해 박차를 가하고 있습니다. 우리나라는 가압형 경수로(한국형 원전 APR 1400)와 스마트원전을 독자적으로 개발한 경험이 있어서, 이를 계승한 SMR은 경제성과 안전성이 우수할 것으로 기대됩니다.
정책
(IAEA-PRIS 2019년 3월 기준, 단위 : 개)
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.