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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.

중국, 화력 발전을 줄이기 위한 원전 4기 추가 승인!


이웃 여러분 오늘은 중국이 최근 원전 4기 건설을 추가 승인했다는 소식을 전해드리며 중국의 에너지 이야기를 같이 나눠볼까 합니다. 현재 전 세계에서 건설 중인 원자력발전소 가운데 절반가량을 짓고 있는 나라가 바로 중국인데요. 지난해 12월 31일 중국중앙텔레비전(CCTV) 보도에 따르면, 중국 국무원은 12월 29일 상무위원회에서 광둥성 타이핑링과 저장성 진치먼 등 두 곳에 총 4기의 원전을 새로 건설하는 계획을 승인했다고 합니다. 새로 건설하는 원전에는 중국이 독자 개발한 제3세대 원전 기술이 적용될 예정입니다.



국제원자력기구(IAEA)의 지난해 10월 기준에 따르면, 중국이 가동 중인 원자력 발전소는 모두 55기인데요. 여기에 착공에 들어갔거나 계획 단계인 원전이 또 21기가 있습니다. 중국이 건설 중인 21기의 원전이 완공되면 중국의 원자력 발전량은 단숨에 세계 2위로 올라서게 됩니다. 현재 원전 보유 수로 봤을 때 2위 국가인 프랑스를 제치고, 원전 수와 원자력 발전량 측면에서 미국 바로 다음을 차지하는 국가가 되는 셈이죠.

그렇다면 석탄을 절대적 에너지원으로 삼던 중국이 왜 원전의 비중을 높이며 원전 건설에 박차를 가하고 있는 걸까요? 그 배경은 무엇인지 궁금해지는데요. 답은 간단합니다. ‘넷 제로(탄소중립)’ 목표를 달성하고 에너지 효율이 높은 원전 비중을 늘려 환경 문제와 경제성, 두 마리 토끼를 다 잡으려는 겁니다. 최근 원전을 고수하거나 신규로 건설하려는 세계 각국의 다른 나라들과 같은 이유인 것이죠.

▲시진핑 중국 국가주석 (출처:신화연합뉴스)

‘세계 최대 탄소 배출국’이라는 불명예를 오랫동안 달고 있던 중국. 시진핑 중국 국가주석은 2020년 10월 22일 뉴욕 유엔본부에서 열린 유엔총회 화상연설에서 “2030년 전까지 탄소 배출량 정점을 찍고 2060년 전까지 탄소중립을 실현할 것”이라며 ‘넷 제로’ 선언을 했습니다. 전 세계적으로 탄소중립이 대세가 되며, 120여 개국이 2050년까지 탄소 순배출을 없애겠다는 ‘넷 제로’ 선언을 연이어가자 중국 역시 그 대열에 동참한 것입니다. 물론 이마저도 비현실적 계획이라는 지적이 잇따르긴 했지만 세계의 주요국과의 주도권 경쟁에서 뒤지지 않기 위해 야심찬 목표를 선언했다는 게 전문가들의 중론이었습니다.

▲라파엘 마리아노 그로시 IAEA 사무총장 (출처:AP연합뉴스)

1991년 처음 원자로를 설치한 이래로 중국의 원자력 발전 속도는 놀라울 정도입니다.

2030년이면 중국이 원자력 설치 용량에서 세계 1위를 차지할 것으로 예상합니다.

- 라파엘 마리아노 그로시 IAEA 사무총장 -

중국은 여전히 2/3 이상이 석탄 중심의 화력 발전입니다. 하지만 중국의 변화 속도는 매우 빠릅니다. 중국은 에너지 해외 의존도를 줄이고, 탄소 배출량을 줄이는 친환경 에너지원을 확보하기 위해 원전과 재생에너지 비중을 동시에 늘려가고 있습니다. 특히 원전 분야에서의 중국의 발전은 눈부신 수준입니다. 2022년 중국 원전 발전량은 417.7TWh로 전년 대비 2.5% 증가해 총 발전량의 5%를 차지했습니다. 같은 해에 총 발전량 중 원전이 30.4%를 기록한 우리나라는 그해 원전 의존도 국가별 순위 11위를 차지했었는데요.(62.6%를 차지한 프랑스가 압도적 1위였습니다.) 우리나라 실정에 비하면 아직 미미한 수준이지만 중국이 기록한 2022년도의 ‘5%’란 수치는 10년 전 원전 의존도 약 2%에 비하면 대폭 향상된 수치입니다.

중국은 2년 뒤인 2025년까지 비화석 연료에 의한 발전량을 약 39%까지 끌어올린다는 목표를 밝혔습니다. 이를 위해 원전 설비 용량도 2025년까지 70GW까지 늘린다는 계획입니다. 중국 국가발전개혁위원회는 2035년까지 원전이 전력 구성의 약 10%를 차지할 것으로 전망하고 있고요. 중국이 넷 제로를 목표로 한 2060년에는 원전 비중이 약 20%를 넘어설 거라고 합니다. 중국과학원 소속 핵물리학자 잔원롱 박사는 "2060년 이전에 중국이 탄소 중립을 달성하게 되면, 전력 생산의 기본량을 원자력이 담당하게 될 것"이라고도 예측했습니다.

탄소중립이라는 전 세계적인 지향점이 2020년대의 뉴 노멀로 자리잡은 가운데 탄소배출이 발생하지 않고 경제성이 탁월한 원자력 발전이 다시금 각광받고 있습니다. 이를 주도하는 중국이 앞으로 어떻게 에너지 강국으로 대두할지 함께 지켜봐야 하겠습니다.



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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