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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.

[언론인 칼럼] 사용후핵연료, 이제는 책임져야 할 때

사용후핵연료, 이제는 책임져야 할 때

‘22.10.17 파이낸셜뉴스 이유범 기자

우리나라의 산업 발전에서 원자력의 역할을 빼놓고 얘기할 수 없다. 원자력발전에 대한 찬반 여부를 떠나 원자력 발전을 통해 생산한 값싸고 우수한 품질의 전기가 경쟁력 있는 상품의 개발과 국민 생활 편의에 기여했다는 점은 부인할 수 없기 때문이다. 그리고 여전히 우리나라는 원전을 통한 전력생산 비중이 크다. 지난 2021년 기준 원자력 발전의 비중은 27.4%로 전체 발전비중의 4분의 1을 넘게 차지한다. 전력소비량에 따라 발전 여부가 결정되는 가스발전, 날씨에 영향을 받는 태양광·풍력과 같은 재생에너지와 다르게 원전은 24시간 연속으로 운전돼 발전의 기반을 이루는 기저발전이라는 점에서 실제 비중은 더 크다는 게 중론이다. 하지만 원자력 발전 이후 나오는 부산물인 '사용후핵연료'에 대한 고민은 수십년째 제자리 걸음이다. 사용후핵연료는 원자로에서 연료로 사용된 뒤 배출되는 고준위 방사성 폐기물이다.

사용후핵연료를 보관 중인 원전 내 저장수조 Ⓒ 한국원자력환경공단

필자가 과거 에너지를 담당했던 당시 박근혜 정부는 원전에서 나온 사용후핵연료 등을 따로 보관할 수 있는 고준위 방폐장을 짓기 위해 2013년 10월부터 2015년 6월까지 20개월간 사용후핵연료 공론화위원회를 운영했다. 이후 필자가 다른 출입처로 떠났던 2016년 산업부는 공론화위가 마련한 권고안을 바탕으로 ‘고준위 방폐물 관리 기본계획’을 발표했다. 방폐장 부지를 2028년까지 선정해 2053년께 본격 가동하겠다는 내용이었다. 같은 해 11월 산업부는 이런 계획을 추진할 근거법인 ‘고준위 방폐물 관리시설 부지선정 절차 및 유치지역 지원에 관한 법안’을 국회에 제출했다. 그렇게 사용후핵연료 문제는 한걸음을 내딛는 듯 보였다.

그리고 2022년에 에너지를 다시 담당하게 됐지만 상황은 달라지지 않았다. 사용후핵연료 정책은 지난 정권을 거치며 오히려 후퇴했다. 발의된 법안은 국회를 통과하지 못해 자동 폐기됐고, 정권이 바뀌면서 산업부는 공론화위 단계부터 다시 시작할 필요가 있다는 식으로 입장이 바뀌었다. 지난 정권이 했던 일은 무조건 인정할 수 없다는 악습이 이어진 것이다.

우리나라 최초의 원전인 고리 1호기가 1978년 상업 운전을 시작한 후, 사용후핵연료는 지난 2021년 기준 1만7862톤이 발생해, 원자력발전소 부지 내 임시 저장시설에 보관 중이다. 원전 가동을 시작한 이상 발생한 사용후핵연료의 안전한 처리는 반드시 해결해야 하는 과제다.

2003년 노무현 정부에서 전북 부안에 건설을 추진했지만 극심한 사회적 갈등 끝에 중저준위 방사성폐기물처리장(방폐장)만 경주에 지은 상태다. 이후 이명박 정권은 책임있는 자세 없이 사용후핵연료 문제를 다음 정권으로 미뤘다. 박근혜 정부에서 논의가 다시 시작됐지만 '탄핵'으로 동력을 잃었고, 문재인 정권은 정치적으로 접근하면서 방치했다.

지하 사일로에 차곡차곡 쌓아서 저장 중인 중저준위 방폐물 Ⓒ 한국원자력환경공단

올해 6월 말 기준 각 원전의 사용후핵연료 임시저장 포화 예상 시점은 고리·한빛 원전 2031년, 한울 원전 2032년, 신월성 원전 2044년, 새울 원전 2066년 순이다. 고리·한빛 원전의 경우 포화 시점까지 10년도 남지 않았다.사용후핵연료 문제는 더이상 미룰 문제가 아니다. 원자력을 사용한 이상 그에 맞는 책임도 져야 한다. 진보와 보수라는 정치적 접근법을 버려야 한다. 국회에 계류 중인 '사용후핵연료' 특별법을 하루 빨리 처리하고, 구체적인 논의를 시작해 미래 세대 부담을 최소화하는 방안을 찾아야 할 것이다.

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