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.

대한민국이 주도하는 ‘무탄소에너지(CFE·Carbon Free Energy)’ 이모저모

여러분 오늘은 현재 인류가 펼치고 있는 에너지 정책 중 하나인 ‘CFE’라는 개념에 대해 함께 이야기해 보려 합니다. 현재 ‘탄소중립’, ‘넷제로’를 위해 ‘RE100’ 등 다양한 슬로건이 세계 각국에서 동시다발적으로 주창되고 있는데요. 이 슬로건들의 공통분모는 탄소 저감을 목표로 한다는 점이겠죠. 그 이유에 대해서는 길게 설명하지 않겠습니다. 우리 블로그 방문자라면, 석유와 석탄 에너지 사용량을 줄이려는 탄소중립이 왜 환경 정책 슬로건의 주인공이 되었는지 충분히 인지하고 계실 테니까요! 흥미로운 점은 그러한 슬로건도 일련의 흐름에 따라 대세가 조금씩 변화한다는 점인데요. 그래서 오늘의 주제인 CFE 이야기가 딱 지금 이 시점에 던질 만한 화두로서 아주 적절한 게 아닌가 싶습니다.

재생에너지를 넘어 무탄소에너지로

여러분 ‘RE100’에 대해 들어본 적 있으신가요? 몇 년 전만 해도 친환경 정책의 대세는 ‘재생에너지(Renewable Energy)’였습니다. RE100은 2050년까지 기업 전력수요 100%를 재생에너지로 조달하자는 민간 캠페인인데요. 캠페인의 주최는 영국 런던 다국적 비영리기구 '더 클라이밋 그룹'이라는 곳이고요. 이들이 2014년에 제안해 현재까지도 글로벌 캠페인으로서 널리 회자되고 있습니다.

그렇다면 RE100에서 인정하는 재생에너지는 어떤 것일까요? 네, 여러분이 짐작하셨듯이 태양광, 풍력, 수력, 지열 등이 포함됩니다. 조금 더 자세히 들여다보면, 재생에너지의 개념은 “화석연료와 원자력을 대체할 수 있는 무공해 에너지”라는 데서부터 출발했습니다. 인류의 주요 발전원이었던 화석연료와 원자력을 ‘대체’할 수 있는 청정 에너지 자원이라는 데에 방점이 찍히는 것이죠. 하지만 재생에너지는 국가별 자연환경에 따라 에너지 밀도가 천차만별로 달라지고 기후에 따른 영향도 클 뿐 아니라 에너지 효율이나 경제성이 낮아 지속가능한 에너지원으로서 미비한 점이 차츰차츰 대두되기 시작했습니다. 최근 원자력 발전의 가치가 재조명되며 다시 비중이 느는 추세로 전환되는 이유입니다.

우리나라가 제안하는 CFE(무탄소에너지)

▲제78차 유엔총회 기조연설(출처 : 대한민국 대통령실)

그렇다면 CFE는 무엇일까요? CFE는 Carbone Free Energy의 약자입니다. 온실가스를 배출하지 않는 모든 에너지가 CFE로 인정됩니다. 탄소 배출 여부가 CFE 기준에 충족하는 기준점이며 따라서 RE100보다는 수용 범위가 넓어지게 됩니다. 탄소 배출이 제로에 가까운 원자력 발전도 당연히 포함되고요. 그뿐 아니라 수소와 CCUS(탄소포집활용저장) 등 다양한 무탄소에너지원이 모두 CFE로서 인정받고 있습니다.

그렇다면 CFE를 처음 제안한 주최는 누구일까요? 놀랍게도 우리나라입니다. 지난해 9월 윤석열 대통령이 유엔 총회 기조연설을 통해 국제사회에 처음 제안한 개념이 바로 CFE이고 RE100의 대안 캠페인으로서 나온 개념이 ‘CFE 이니셔티브’인데요. 당시 연설 내용을 한번 되짚어보시죠.

탄소중립 목표 달성을 위한 현실적인 대안으로 재생에너지뿐 아니라

원전, 수소와 같은 고효율 CFE를 폭넓게 활용·공유하겠습니다.

무탄소에너지 확산을 위한 오픈 플랫폼인 CF연합도 결성하겠습니다

- 2023.09.20. 제78차 유엔(UN) 총회 고위급 회기 중 윤석열 한국 대통령 기조연설 발언 -

24 / 7 CFE와 CFE 이니셔티브

CFE 이니셔티브는 재생에너지, 원자력발전, 수소, CCUS(탄소포집활용저장) 등 다양한 무탄소에너지원을 인정합니다. 동시에 CFE는 전력과 함께 산업의 무탄소화 또한 동시에 추진합니다. 반도체, 철강 등 제조업 생산공정에서 발생하는 탄소 배출까지 줄인다는 목표를 설정한 것입니다. 기업들의 에너지원 선택의 폭을 넓혀 경제성 측면에서는 유리한 점을 유도하는 동시에 산업 공정까지 전 과정에서 탄소 저감 목표를 독려한다는 취지입니다.

우리 정부가 제안하는 CFE 이니셔티브와 유사한 캠페인 중 구글 등에서 추진하는 '24/7 CFE'이 있는데요. 24/7 CFE는 기업이 무탄소 전력을 ‘실시간으로’ 사용하는 것을 원칙으로 합니다. 현실적으로 따져 보면, 실시간 사용 원칙을 초기부터 완전한 형태로 구현하는 것은 아직까지는 기술적으로 불가능하며 기업의 이행 부담도 증가하는 면이 있는데요. 구글의 달성도는 약 66%로 보고돼 있지만 전력망 수급량은 추정치를 적용하는 등 이 수치 역시 부정확하다는 평이 따릅니다. CFE 이니셔티브는 단기적으로는 RE100과 유사한 '연간 정산'을 택하되 장기적으로는 '실시간 조달'을 지향하는 단계적 접근법을 채택하고 있다는 점에서 더욱 현실적인 방안이라고 할 수 있습니다.

CF연합은 CFE 이니셔티브에 이미 지지 의사를 밝힌 영국, 프랑스, 네덜란드, 사우디아라비아, 아랍에미리트(UAE) 등 5개국 외에도 지지 의사가 있는 9개국과 현재 교섭 중이라고 밝혔는데요. 산업통상자원부에 따르면 지난 2월 15일 산업부 2차관을 포함한 IEA(OECD 산하 국제에너지기구) 31개 회원국의 에너지·기후 장관들은 13일(현지 시간) 프랑스 파리에서 열린 IEA 각료회의에서 공동선언문에 합의했습니다.

이날 합의문 내용은 지난해 12월 아랍에미리트(UAE) 두바이에서 열렸던 제28회 유엔 COP28(기후변화협약당사국총회) 결과의 연장선상에 있는데요. CFE 이니셔티브의 더욱 폭넓은 확산을 기대하며 마지막으로 IEA 회원국이 합의한 공동선언문의 주요 내용을 함께 살펴보는 걸로 오늘의 이야기를 마무리하도록 하겠습니다.

원자력 에너지 사용을 선택하거나 그 사용을 지원하는 국가들은

화석연료에 대한 의존도를 줄일 수 있는 청정 에너지원으로서 (원전의) 잠재력을 인정합니다.

아울러 청정에너지 기술의 발전과 기존 또는

최신 무탄소(CFE) 기술의 보급 확대가 절실히 필요합니다

:: 참고자료 ::

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