에너지정책소통센터

Document

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.

다시 조명받는 원자력, 왜? ① 탄소중립과 원자력발전

다시 조명받는 원자력, 왜? ① 탄소중립과 원자력발전

전 세계가 2050년까지 순 탄소 배출량을 ‘0’으로 만드는 ‘탄소중립’을 달성하기 위해 신재생에너지로의 전환을 가속화하는 가운데 원자력발전에 대한 논의도 재점화되고 있습니다.

최근 유럽연합(EU)은 2025년부터 사고저항성핵연료(ATF)를 사용하고, 2050년까지 고준위 방사성 폐기물 처분 시설을 가동하는 등의 엄격한 조건을 모두 만족하는 원자력발전에 한해 이를 ‘녹색’ 활동으로 분류하는 ‘EU 택소노미(EU Taxonomy)’를 발표했습니다. 사실상 이러한 조건을 모두 갖추는 것이 현실적으로 불가능에 가깝기 때문에 오히려 원전에 대한 규제를 더한 것이라는 평가도 있지만, 원자력발전이 탄소중립 달성을 위한 수단의 하나로 고려되고 있다는 것은 분명해 보입니다.

▶ EU 택소노미 쉽게 알아보기(https://blog.naver.com/energyinfoplaza/222668811572)

그런가 하면 안전성과 경제성을 갖춘 ‘4세대 원자로’에 대한 연구와 실증도 우리나라를 비롯한 세계 곳곳에서 진행 중입니다. 다가오는 탄소중립 시대, 원자력발전에 대한 이러한 관심은 무엇을 의미하는 걸까요?

제26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP26)에서는
원자력발전을 이용해 탄소중립을 효과적으로 실현할 수 있다는 주장도 나왔습니다. © IAEA

우선 살펴봐야 할 것은 탄소중립을 효과적으로 달성하기 위한 ‘실용적’ 수단으로서 원전에 대한 논의가 증가하고 있다는 점입니다. 오늘날 전 세계가 겪는 기후변화와 이로 인한 재난은 조금이라도 빨리 탄소중립을 이뤄야 한다는 경각심을 심어 주었습니다. 그러나 화석 연료에 의존하는 정도를 낮추어 생기는 전력 공급 부족분을 신재생에너지가 당장 모두 채우지는 못하고 있죠.

이에 에너지 전문가들은 원자력발전은 직접적으로 탄소를 배출하지 않는 전력원이니 탄소중립을 실현한다는 목표에 일정 부분 기여할 수 있다고 말합니다. 풍력이나 태양광 같은 재생에너지 자원이 부족한 나라일수록 탄소중립에 원자력발전이 비용 대비 효율적이라는 연구 결과도 있습니다. 미국 비영리 연구기관인 카네기과학연구소 연구진은 2022년 2월 ‘네이처 에너지’에 한국과 미국을 비롯한 42개국의 에너지자원을 분석해 탄소 저감 정도에 따른 kW당 최적 비용과 전력 생산 조합(에너지 믹스)을 도출했는데요, 그 결과 미국과 호주처럼 풍력발전이 잘 되는 국가는 원자력발전이 없어도 최적 비용으로 탄소 중립을 이룰 수 있는 반면 브라질 등 풍력발전에 불리한 조건을 갖춘 국가는 원자력의 역할이 필요하다는 결과를 얻었습니다.

현재 유럽은 원자력발전을 탄소중립을 실현하는 실용적 도구로서 재평가하고 있습니다. 예를 들어 에마뉘엘 마크롱 프랑스 대통령은 지난 2021년 제26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP26) 기간 동안 “에너지 자립과 2050년 탄소중립 달성을 위해 원자로 건설을 재개한다”는 계획을 발표하기도 했습니다.

프랑스는 미국 다음으로 원자로가 많은 국가로 필요 전력의 70%를 원자력에 의존하고 있는 국가입니다. 2011년 후쿠시마 원전사고 이후 점진적인 원자력 축소 정책을 추구해왔으나, 탄소중립 달성을 위해 원자력발전에 대한 태도를 선회한 것이죠. 마크롱 정부는 탈탄소 사회로의 전환을 위해서는 원자력발전이 필수라고 보고, 탄소중립 실현을 위한 교두보로 삼겠다는 비전을 계속해서 제시해왔습니다.

미국 에너지부는 2022년 2월 약 60억 달러 규모의 원자력발전소 운영지원 계획을 발표하기도 했습니다. 에너지 시장과 경제 상황 변화 등 여러 이유로 조기 폐쇄되고 있는 원전에 2035년까지 운영금을 지원하겠다는 계획으로 기후변화 대응을 주요 정책적 목표로 내세운 바이든 정부의 의지가 반영된 것입니다. 미국 에너지부는 “바이든 정부의 기후 목표 달성에 원자력발전소는 필수적”이라고 발표했습니다.

월성원전의 사용후핵연료 건식 저장시설 개요도. 다른 에너지원과 마찬가지로 원자력도 완벽한 에너지가 아닙니다. 사용후핵연료 처리 문제가 대표적입니다. 원자력발전에 사용하고 남은 '재'라고 할 수 있는 사용후핵연료는 장기간 높은 수준의 방사선을 방출하기에, 안전하게 보관하려면 넓은 부지와 지속적인 관리, 그리고 기술이 필요합니다. 국내 월성 원전의 사용후핵연료 건식저장시설도 임시 저장을 위한 ‘중간저장시설’임에도 방사선을 차폐하는 밀폐용기에 넣은 후 콘트리트 사일로에 보관해야 합니다. 탄소중립 달성을 위한 원자력발전의 역할을 논의하기 위해서는 이러한 문제점도 함께 고려해야 합니다. © 한국수력원자력

결국, 세계 각국의 움직임은 너무 늦지 않게 탄소중립을 실현하려는 고민이 담긴 결정입니다. IPCC 6차 보고서에서도 드러났듯 지구의 평균기온은 예상보다 빠르게 올라가고 있습니다. 세계 경제가 성장할수록 기후변화는 더욱 심화될 것입니다. 이처럼 전지구적인 기후변화가 최대 당면과제인 상황에서는 대기 중 탄소 농도를 낮추는 일이 무엇보다도 시급합니다. 경제활동을 유지하면서도 탄소배출량을 줄일 수 있다면 어떤 수단이든 사용해야 하는 것이 아니냐는 주장과 함께 원자력발전이 다시금 주목받는 이유입니다.

관련 링크 : https://blog.naver.com/energyinfoplaza/222668816829

출처 한국에너지정보문화재단

목록

Document

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