​美, 30년 만에 신규 원자로가 조지아에 설립되다!

2022-09-15  미국 애틀랜타무역관  이상미

- 원자력 발전은 미국 내 전체 전력의 약 19% 담당

- 신규 원자로 보그틀 3, 4호기가 2023년 조지아에서 운영예정

- 원자로 활성화를 위한 미국의 정책변화에 주목하여 관련 제품의 수출 가능성 검토필요

미국의 원자력 산업 동향

미국은 전 세계 원자력 발전의 30% 이상을 차지하는 세계 최대의 원자력 생산국으로 2021년 한 해 동안 약 7780억kWh를 생산했다. 이는 미국 내 전체 전력의 약 19%에 해당된다. 미국 전체 전기 발전량은 천연가스(37%), 석탄(24%), 원자력(19%)이 대부분 담당하며, 그외 수력과 풍력이 각각 7%, 태양열, 바이오 연료 및 폐기물이 각각 2%이고, 그외에는 기름이나 지열을 통한 전기 발전 등으로 구성된다. 환경 중심의 정책에 따라 화력 발전소 대신 무탄소 전력의 주요 원천을 제공하는 원자력 발전소의 증가가 기대되고 있다. 

미국의 상업용 원자력 발전소는 1958년 처음 설립됐고 2021년 말 기준 28개 주 55개의 원자력 발전소에서 93개의 상업용 원자로를 가동 중이다. 이들의 총 발전용량은 약 9만5492㎿에 해당한다. 한편, 일리노이, 펜실베이니아, 사우스캐롤라이나 및 앨라배마 등 주로 동남부 지역에 원자력 발전소가 집중돼 있다.

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원자력 발전소가 지금처럼 지속적으로 미국 전체 전력의 약 20%를 담당하려면 신규 원자력 용량이 필요한 상황이다. 현재 운영되는 원자력 발전소의 수명을 60년으로 가정할 때 2030년까지 약 22GWe, 2035년까지는 55GWe 추가 원자력 용량이 필요하다. 하지만, 천연가스 가격이 계속해서 낮아질 것이라는 전망에 따라 원자력보다는 가스를 통한 전기 생산이 더 경제적일 것이라는 기대가 증가했고, 이에 여러 신규 원자력 발전소 계획들은 무산됐다. 

하지만, 미국의 원자력 발전에 대한 의존도는 오히려 증가하는 추세이다. 기존 발전소의 향상된 연료 보급과 유지 보수 및 안전 시스템 등을 통해 발전소 활용도에서 성과를 올려왔기 때문이다. 2012년 US$ 43/㎿h였던 원자로 발전비용은 2019년에 US$ 30/㎿h로 감소할 만큼 효율성이 좋아졌고 원자력 발전소의 안전성도 한층 높아졌다. 미국은 1979년 펜실베니아에 스리마일섬(Three Mile Island) 원자력 사고 이후에 원자력 운영 연구소(Institute of Nuclear Power Operations, INPO)가 설립돼 개별 발전소를 정기적으로 측정할 수 있는 성능 표준을 수립하고 18~24개월마다 검사를 실시하고 있다. 2011년의 일본 후쿠시마 원전 사고 이후에는 FLEX(Diverse and Flexible Coping Strategies)라고 불리는 대응전략을 수립해 전 세계 61개 센터의 2개의 미국 내 센터를 통해서 24시간 내에 원전 사고에 대응할 수 있는 역량을 갖추게 됐다. 이러한 효율성 증가와 안전성 대비 증가 추세에 맞추어 내년 초 조지아에 가동될 신규 원자로에 대한 관심이 집중되고 있다.  

30만의 신규 원자로 보그틀 3, 4호기

조지아주 웨인스보로(Waynesboro)에 위치한 앨빈 보그틀 발전소(Alvin W. Vogtle Electric Generating Plant)에는 현재 보그틀 1, 2호 두 개의 원자로가 운영되고 있으며 보그틀 3, 4호기가 2023년 추가 운영될 예정이다. 두 개의 원자로가 추가됨으로써 미국 내 최대 규모의 원자력 발전소가 될 전망이다. 보그틀 3, 4호기가 모두 작동되면 연간 1720만㎿h의 청정 에너지를 생산해 백만 가구와 사업체에 충분한 전기 공급이 가능해질 것으로 기대를 모으고 있다. 또한, 이들 원자로는 무탄소 전력공급원으로써 매년 1000만 톤의 이산화탄소 배출을 감소시킬 것으로 예상된다. 

보그틀 3, 4호기는 여러 가지 주요한 의미를 가진다. 미국에서 30년 만에 첫 신규 허가를 받은 원자로이며 NRC의 새로운 승인절차(Part 52 licensing progress)하에 허가된 첫 원자로이기도 하다. 그리고 미국의 첫 AP 1000 Generation III+ 원자로이다. Ap 1000은 차세대 원자로 형태로 각광받고 있으며, 문제가 발생했을 때 외부 전원이나 사람의 개입 없이도 수동적으로 종료시킬 수 있는 고급 안전 시스템을 갖추고 있다. 또한, 기존 원자로에 비해 설계가 간단하고 모듈형식으로 제작되기 때문에 제작이 완성된 부품을 현장에서 조립하는 방식으로 설립된다. 따라서 설치 공간이 비교적 크지 않아도 되고 배관이나 밸브 및 펌프 등도 기존에 비해 적게 사용해 경제성을 높일 뿐만 아니라 품질 관리도 용이하다. 한편, 보그틀 3, 4호기의 원자로 압력 용기와 증기 발생기는 우리 기업에서 제작된 것으로 알려져 있다.

​보그틀 3, 4호기 건설에 대한 설립 허가는 2012년에 이루어졌으나 NRC의 고강도 콘크리트의 사용을 허용하는 라이선스 수정안 발표로 건설이 연기돼 3호기는 2013년 3월, 4호기는 같은 해 11월에 건설이 시작될 수 있었다. 2015년 미국 에너지부는 120억 달러에 달하는 보그틀 3, 4호기에 대한 융자 보증을 최종 승인했다. 이 융자 보증은 현재 보그틀 3, 4호기의 오너십을 가지고 있는 Georgia Power Company(GPC)와 Oglethorpe Power Company(OPC), 그리고 세개의 Municipal Electric Authority of Georgia(MEAG Power) 자회사에 승인됐다. 이들 회사는 GPC 45.7%, OPC 30%, MEAG 22.7%, Dalton Utilities 1.6%의 지분을 각각 보유하고 있다. 에너지부의 융자 보증은 프로젝트에 직접 자금을 지원하지는 않지만, 민간 금융기관으로부터 지급을 보장해 자금을 확보할 수 있도록 지원하는 방식으로 이루어졌다. 초기 예상과 달리 건설이 계획보다 5년 이상 지연됐고, 이에 최종 건설비는 초기 예상비용의 두 배가 넘는 300억 달러가 넘을 것으로 예측되고 있다. 이처럼 프로젝트가 지연된 주요 원인으로는 3호기에 설치된 자재와 장비에 대한 검사 보고서가 불완전하거나 누락됐기 때문으로 알려졌다.

그러나 올해 초 Georgia Power는 규제위원회에 3호기가 안전하게 운행되는데 문제가 없음을 보여주는 모든 테스트와 사전 조사 자료를 제출했고 마침내 지난 8월 3일 보그틀 3호기에 대한 운영 허가가 승인돼 내년 상반기 운영이 확정됐다. NRC는 보그틀 3호기의 운영회사인 Southern Nuclear Operating Company가 연료를 채워넣고 시험 가동할 것을 승인해 조만간 시험 가동에 들어갈 예정이다. 보그틀 4호기는 아직 건설 중이며 2023년 4분기에 완성될 것으로 예상된다. 보그틀 3, 4 호기 제작으로 약 9000개의 현장 건설 일자리 및 800여 개의 지속적인 일자리가 창출되는 등 경제적으로도 큰 의미를 창출했다.

시사점

미국 전력의 최대 에너지원인 천연가스의 가격이 최근 크게 상승해 8월 현재 100만BTU당 9.33달러를 기록했다. 이는 14년 만에 가장 높은 가격이며, 코로나19로 팬데믹 상황이었던 2020년과 비교해도 약 5배 이상 상승한 가격이다. 천연가스 가격 상승으로 원자력 에너지원의 증가가 필요하다는 목소리에 힘이 실리고 있다. Georgia Power Company의 원자력 개발부에서 보그틀 프로젝트를 담당하는 Jeremiah Haswell 매니저는 KOTRA 애틀랜타 무역관과의 인터뷰에서 "천연가스 가격의 심한 변동과 러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 치솟은 석유가격 등으로 원자력에 대한 매력이 더욱 높아졌다. 최근에 더 많은 회사들이 원자력에 대한 관심이 증가하고 있으며 특히, 차세대 핵심기술에 대한 관심이 높다"고 말했다. 따라서, 미국의 30년 만에 가동될 신규 원자로가 성공적으로 운영될 것인가에 대해 초미의 관심이 집중되고 있다. 보그틀의 성공적인 운영은 향후 미국의 신규 원자로 정책에 영향을 미칠 수 있기에 우리 기업들도 깊은 관심이 필요할 것이다.

한편, 원자로의 평균 수명은 일반적으로 40년 정도지만 NRC의 최근 정책에 따라 원자로 운영 허가를 60~80년까지 받을 수 있는 가능성이 높아졌다. 원자로 소유자는 원자로 수명이 30~40년 정도되는 해에 허가 연장을 신청해 갱신 절차를 받아야 한다. 원자로 운영 라이선스가 연장됨에 따라 증기 발생기 교체, 기기 및 제어 시스템 업그레이드 등의 주요 보수가 꾸준히 필요한 상황이 됐다. 올 상반기 발표에 따르면, 미국 에너지부는 가동 중단이 됐거나 중단 위기에 있는 원자로에 60억 달러를 지원할 예정이다. 이와 같은 원자로 활성화를 위한 미국의 정책변화는 우리 기업들의 핵심기자재 및 기술 용역 수출 증가에 긍정적인 기회가 될 수 있을 것이다.