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.
이제는 사용후핵연료 처리방안 논의해야
한국의 경제발전을 함께 한 원자력,
그러나 ‘사용후핵연료’는?
“원자력은 사람의 머리 속에서 캐내는 에너지입니다”
-워커 리 시슬러, 1958
1978년 고리 1호기 운전을 시작한 이래 원자력은
한때 국내 전력 수요의 30% 이상을 책임지며
우리가 고품질 전기를 안전하게 사용하는 데
중요한 한 축을 담당해 왔습니다.
그러나 40여 년의 역사를 쌓아오면서
두뇌만으로는 해결할 수 없는 것도 있었습니다.
바로 원자력을 사용하고 남은 재,
사용후핵연료였습니다.
다양한 물질의 용광로, ‘사용후핵연료’란?
원자력은 우라늄으로 만든 핵연료의 핵분열 반응을 이용해 에너지를 얻습니다.
핵연료 속의 우라늄은 핵분열 반응을 거치면서
플루토늄처럼 우라늄보다 무거운 원소부터
넵튜늄, 아메리슘, 퀴륨과 같은 방사성 중금속, 방사성 세슘과 스트론튬 같은
방사성 물질까지 다양한 물질로 변화합니다.
쓰는 데 3년, 안전해지는 데 10만 년?
사용후핵연료에 포함된 다양한 물질은
자연에 존재하는 것보다 농도가 매우 높아서
오랜 시간동안 강한 방사성을 내보내면서
방사선을 내지 않는 원소로 서서히 변화합니다.
여기에 걸리는 시간은 원소의 종류에 따라
짧게는 4~5년, 길게는 플루토늄처럼 10만 년에 달하기도 합니다.
다 쓴 원전연료, 안전하게 처리하려면?
이 때문에 사용후핵연료는 오랜 시간 안전하게 보관해야 합니다.
핵연료를 다 쓰고 나면 열이 식을 때까지 수조에 임시 보관 후
방사능이 어느 정도 낮아지도록 원전 내에 중간저장합니다.
최종적으로는 사람의 손이 닿지 않는 안전한 곳으로 옮겨
장기간 보관하는 ‘영구처분’을 해야 합니다.
쌓여가는 사용후핵연료,
임시저장소 포화되면 어디로?
우리나라는 현재 사용후핵연료를 원전 부지 내에 ‘임시저장’하고 있습니다.
문제는 다음 단계인 ‘영구처분’ 장소를 아직 마련하지 못한 채
월성원전의 2021년 12월 저장률이 98.8%를 기록하는 등
임시저장 시설이 포화 직전 상태라는 점입니다.
안전을 위해 사용후핵연료의 영구처분기술 개발과 영구처분장 확보가 시급합니다.
난항 겪는 사용후핵연료 영구처분장 마련
우리나라는 원전 운영 초기인 1983년부터 사용후핵연료 관리 방안을 만들어왔습니다.
이러한 노력에 따라 방사능이 약한 중저준위 방사성폐기물 처분장을 2014년 준공하여 운영하고 있습니다.
그러나 사용후핵연료 영구처분시설은 매우 오랜 시간 동안 사람의 출입이 불가능하게 되므로
주민과 지자체의 반대가 커서 부지 확보부터 어려웠습니다.
사용후핵연료 문제 해결, 재가동!
포화가 임박하여 더 이상 지체할 시간이 없는 지금,
정부는 정부차원의 사용후핵연료 처리 계획인
‘제2차 고준위 방사성 폐기물 관리 기본계획’을 발표했습니다.
영구처분장 부지 선정 절차에 다시 착수해서
37년 이내에 영구처분시설을 확보한다는 내용이 담겼습니다.
급하지만 주민의 의사부터 먼저
함께 준비하는 원자력의 미래
이번 계획은 1차 계획과 비교하면
부지 선정 기간과 영구처분시설 건설 기간을 각각 1년씩 늘렸습니다.
영구처분장이 지역 주민의 삶에 중대한 영향을 주는 만큼
주민 수용성 확보를 위한 절차를 강화했기 때문입니다.
‘사용후핵연료’ 영구처분장 마련,
안전한 에너지 공급을 위해 우리 모두 함께 준비해나가야 할 미래입니다.
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.