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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.

원자력이 궁금해! 진짜 무탄소/지속가능한 에너지원 맞나요?!

이웃 여러분, 오늘은 조금 본원적인 화두를 한번 던져볼까 해요. 자, 단도직입적으로 질문 들어갑니다. 여러분은 원자력 에너지가 지속가능한 에너지라고 생각하십니까, 아니라고 생각하십니까? 생각보다 어려운 질문인 듯하죠? 답이 단번에 떠오르지 않습니다. 그런데 다음으로 따라붙어야 할 질문이 무엇인지는 분명해 보이네요. 그렇다면 ‘지속가능성’은 무엇인지 정확히 알고 계신가요? 환경 문제에 직면할 때 우리는 일단 감성적으로 접근하는 경향이 있는데요. 오늘은 감성을 최대한 배제하고 ‘지속가능한 에너지’의 기준에 대해 과학적으로 접근해보도록 하겠습니다. 그러면 원자력이 친환경 에너지인지 아닌지에 대한 답에도 자연스레 다다르지 않을까요.

지속가능한 에너지의 첫 번째 기준, 탄소 배출이 적은가?

기후변화에 대응하기 위해서는 탄소중립을 해야합니다. 여기까지는 모두 동의하시죠? 전세계가 ‘탄소중립’, ‘넷 제로’를 전 지구적 가치로 내걸고 실천하는 게 기본이 된 시대입니다. 이를 위해서는 원자력 에너지가 큰 역할을 할 수 있습니다. 여기서 잠깐! 원자력은 오염 물질을 배출하는 에너지원 아니었냐고요? 자, 원자력에 대한 팩트체크, 지금부터 하나하나 풀어가겠습니다.

거두절미하고 결론부터 말하면, 원자력은 오염 물질과 미세먼지 배출이 없습니다. 화석연료는 연료 안의 탄소가 산소와 결합하는 화학반응을 통해 에너지를 얻게 되는데요. 네, 우리가 ‘연소’라고 부르는 그 과정이죠. 따라서 이산화탄소 발생은 필연적인 데 비해 원자력 발전은 핵분열을 통해 에너지를 방출하기 때문에 사고가 발생하지 않는 이상 오염 물질 배출이 전무합니다. 물론 원자력발전소를 건설하기 위한 원자재 제작 과정에서는 이산화탄소가 발생기는 합니다만. LCA*를 토대로 분석할 때에, 생애 전 주기에 이산화탄소 발생이 없는 에너지원은 지구상에 존재하지 않는다는 사실!

*LCA(Life Cycle Analysis 생애 주기 분석) : 건설 원자재 제작, 운영 인원의 출퇴근, 발전소 건설과 운용 등의 전 과정에서 환경에 미치는 영향을 분석

그래도 원자력 에너지보다는 재생에너지가 더 탄소들 적게 배출하지 않냐고요? 수치로 확인해보시죠. ‘기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)’의 조사에 따르면 1㎾h당 원자력의 탄소 배출량은 12g으로, 태양광(27g)이나 해상풍력(24g)보다 적은 수준이라고 알려져 있습니다.

지속가능한 에너지의 두 번째 기준, '전기화 사회' 전환에 적합한가?

우리는 지금 전기화 사회(Electified Society)로 빠르게 진입 중입니다. ‘전기화’란 말그대로 기존 공장, 자동차, 난방 등에 쓰인 화석연료를 전기로 바꾸는 것을 말하는데요. 4차산업 혁명 시대에 접어들며 친환경 전기를 최종 에너지로 사용하는 그림이 점점 보편화되고 있습니다. 2050 탄소중립 대응 과정에서 도입하는 전기차 등 친환경 디바이스의 확산으로 석유 연료 대신 사용하는 전력 사용량 증가율이 현재의 2배 이상일 것이라는 조사 결과가 공표된 바 있고요. 인공지능(AI)·반도체·ICT 기술 확산·보급은 전기수요 증가를 더욱 가파르게 하는 요인입니다.

전력 생산 전 과정에서의 친환경에 달성하려는 인류의 목표점이 바로 ‘전기화 사회’입니다. 그런데 이를 위해 현실적으로 적합한 전력은 원자력 에너지입니다. 원자력은 거의 무탄소에 가까운 저탄소 발생 에너지원이자 동시에 효율 높은 에너지원이기 때문이죠.

실제로 저탄소 에너지원 전환에 속도를 내고 있는 현재, 2025년 세계 원자력 발전량은 사상 최대치를 기록할 것이라는 전망이 나왔습니다. IEA에 따르면 2023년 원자력 발전량은 2741TWh였는데요. 2025년에는 2900TWh 정도로 늘어날 것으로 추산했습니다. 또 2026년에는 2959TWh로 증가, 연평균 2.6%씩 증가할 것으로 내다보고 있습니다. 원자력 발전량 증가 요인으로는 프랑스의 원자력 발전량 증가, 일본의 일부 원전 재가동, 중국·인도·한국 및 유럽 등의 신규 원자로 가동 등을 꼽았는데요. 전력 수요에 대응하는 친환경 에너지원으로 원자력이 다시금 각광받는 모습을 확인할 수 있습니다.

지속가능한 에너지의 세 번째 기준, 경제적 효율이 좋은가?

이 챕터에서는 상식적인 화두를 먼저 던져야겠습니다. 인류는 지금껏 고밀도·고효율 에너지원으로 차츰차츰 전환해왔습니다. 석기시대가 끝난 것이 돌이 바닥나서가 아니듯이 말이죠. 특정 자원이 고갈돼서가 아니라 고밀도·고효율 에너지로 전환하는 것이 상식적입니다.

예를 들어 유기농으로 농사를 지을 때를 한번 생각해 보죠. 농약과 비료를 사용하지 않고 재배를 하면 단위면적당 작물 수확량이 적기 때문에 동일 수확량을 확보하기 위해서는 더 많은 경작지 면적이 필요하게 됩니다. 농작지가 늘어나는 만큼 숲이 줄어들게 될 텐데 만약 숲을 파괴하는 정도까지 가면 유기농이라 해서 이것을 친환경, 지속가능성이라고 할 수 있을까요?

그리고 또 다를 예를 들어보겠습니다. 재생에너지원의 단가가 높으면 수요가 줄고 수요가 줄면 거래 시 안정성이 떨어지게 되겠죠. 안정성이 떨어지는 품목의 단가는 계속 높을 수밖에 없고, 그러면 경제적 효율이 떨어져 지속가능한 사용에 물음표가 찍히기 때문에 안정적 에너지원으로 자리매김할 수 없게 됩니다. 따라서 경제적 효율이 지속가능성에 기여하는 바와도 연결고리가 생기게 되는 것입니다.

원자력은 현재 그린 택소노미에 포함돼 있습니다. ‘그린 택소노미’란 환경적으로 지속가능한 경제 활동의 범위를 정한 것으로, 2020년 6월에 유럽연합(EU)이 처음 발표했습니다. 되짚어보면, 최근 몇 년 동안 우리는 ‘친환경’을 위시해서 ‘ESG’와 ‘탄소 중립’ ‘넷 제로’등의 ‘환경 친화적인’ 키워드의 홍수 속에서 살아온 것 같은데요. 환경 친화적인 것이란 지속성, 비용과 효율, 국가 간의 형평성 등 다각도의 관점에서 면밀히 따져봐야 하는 개념이므로 섣불리 가부를 논하기엔 매우 까다로운 주제이기는 합니다. 하지만 전 인류가 예외없이 공통적으로 추구하는 몇 안 되는 가치라는 것만은 분명합니다. 원자력 에너지가 다시 각광 받는 이 시점에서 지속가능한 에너지에 대한 우리들의 고찰도 더욱 풍성해졌으면 합니다.


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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