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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.

이제는 사용후핵연료 처리방안 논의해야

이제는 사용후 핵연료 처리방안 논의해야
 

이제는 사용후핵연료 처리방안 논의해야 


한국의 경제 발전을 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.

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 거치며서 플루토늄처럼 우라늄보다 무거운 원소부터 넵튜늄,아메리슘,퀴륨과 같은 방사성 중금속,방사성 세슘과 스트론튬 같은 방사성 물질까지 다양한 물질로 변화합니다. 사용전 핵연료 U-235 4% 사용후 핵연료 1%: 우라늄~235 0.1%: 장 반감기 핵종(요오드,테크네튬) 0.3%: 고 방열 반감기 핵종(세슘,스트론튬) 3.0%: 단 반감기 핵종(기타 핵분열 생성물) / 사용전 핵연료 U-238 96% 사용후 핵연료(약5년연소)(고독성 장 반감기 핵종) 0.9%: 플로토늄 0.1%: 마이너액티나이드(넵투늄,아메리슘,귀튬) 94.6%: 우라늄~238
 

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 시간 동안 강한 방사선을 내보내면서 방사선을 내지 않는 원소로 서서히 변화합니다. 여기에 걸리는 시간은 원소의 종류에 따라 짧게는 4~5년, 길게는 플루토늄처럼 10만 년에 달하기도 합니다. 원자로 방출 후 시간에 따른 사용후핵연료 방사능 독성 변화 [방사능 독성비] 천연우라늄 : 10시간(연) 이하, 핵분열 생성물 100~1000시간(연), 마이너액티나이드+핵분열 생성물 100000시간(연), 사용후핵연료(플루토늄+마이너액티나이드+핵분열 생성물) 1000000시간(연) 이상
 

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 영구처분을 해야 합니다. [발전소]핵연료>원자력 발전소 ▶ [임시저장] 건식저장 , 습식저장 ▶ [중간저장] 습식저장 -> [재처리] 재처리 / [중간저장 건식저장 -> [재처리] 직접처분(미국,스웨덴,핀란드,캐나다,독일,스페인,루마니아 등) ▶ [영구처분] 심지층 처분(지하500m~1000m) *원전 운영국 31개국 중 22개국(71%)운영 대부분 지상 건식저장
 

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 임시저장하고 있습니다. 문제는 다음 단계인 영구처분 장소를 아직 마련하지 못한 채 월성원전의 2021년 12월 저장률이 98.8%를 기록하는 등 임시저장 시설이 포화 직전 상태라는 점 입니다. 안전을 위해 사용후핵연료의 영구처분기술 개발과 영구처분장 확보가 시급합니다.
[경수로(습식)]의 현 저장량(저장률) 1.고리·신고리 6737(83.8%) 포화연도 2031 2.새울 297(19.0%) 3.한빛 6697(74.2%) 포화연도 2031 4.한울 6344(80.8%) 포화연도 2032년 5.신월성 658 (62.9%) 포화연도 2044년 [중수로(습식,건식)] 월성 48만4076 (98.8%) 포화연도 2019년
 

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 만들어 왔습니다.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 확보로부터 어려웠습니다. 1983~1989 1차 추진 경북 울진,영덕,영일 선정됐으나 중단 1990~1991 2차 추진 충남 태안 안면도 선정됐으나 백지화 1991~1993 3차 추진 공모를 통해 충남 태안,경북 영일을 후보지로 선정했으나 무산 1993~1994 4차 추진 경남 양산,경북 울진이 유치 신청했으나 주민 반발로 무산 1994~1995 5차 추진 인천 옹진군 굴업도를 후보지로 선정했으나 활성단층 발견돼 백지화 1997~2001 6차 추진 전남 영광,진도 등이 유치 청원했으나 지방의회 청원 기각으로 자진 철회 2002~2003 7차 추진 경북 울진과 영덕,전북 고창,전남 영광 4개 후보지 선정됐으나 주민 반대로 무산 2003 8차 추진 전북 부안 위도 주민과 부안군수가 유치 신청했으니 주민 반발로 백지화 2004 9차 추진 전국 10개 지역에서 유치 청원했으나 지역내 갈등 우려로 10개 지역 모두 신청 포기
 

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 정부 차원의 사용후핵연료 처리 계획인 제2차 고준위 방사성 폐기물 관리 기본계획을 발표했습니다.영구처분장 부지 선정 절차에 다시 착수해서 37년 이내에 영구처분시설을 확보한다는 내용이 담겼습니다. 제2차 고준위 방사성폐기물 관리 기본계획 -사업준비 -부지선정절차착수Y -관리시설 부지확보Y+13 -중간저장시설확보Y+20 -영구처분시설확보Y+37 지하연구시설 건물·운영 지역지원 소통참여 + 기술개발 인력양성 + 전담조직 법제도 개편
 

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 기관과 영구처분시설 건설 기간을 각각 1년씩 늘렸습니다. 영구처분장이 지역주민의 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.
 

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. 

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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