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화석연료 발전소 특히, 이산화탄소를 많이 배출하는 석탄화력발전소를 대체하고 증가하는 전력 수요를 충족시키기 위한 신규 발전소 증설은 분명 필요하다. 세계 발전 이력을 살펴보면 1990년대 대비 현재 발전량은 2배 증가했으나 비중에 있어서는 지속적으로 화석연료가 2/3를 차지해오고 있다. 원자력 발전량은 소폭 상승에 그쳐 사실상 제자리 걸음을 하고 있고 수력을 제외한 재생에너지의 비중은 아직 미미하다. 태양광 기여도 역시 풍력에 비해 미미하다. 2050년에는 전 세계 전력생산량이 4만TWh 이상 증가할 것으로 예상하는데 현재 대비 80% 정도 증가하는 것이다. 그 비중에 대해서는 기후변화와 대기오염 측면에서 비관적인 전망과 낙관적인 시나리오가 존재한다.

 

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비관적 전망에 따르면 화석연료는 여전히 1/2 수준 이상을 차지할 것으로 보인다. 낙관적인 전망에 따르면 수력을 포함한 재생에너지는 절반 수준으로 증가하고 원자력은 1/4정도를 공급해 2/3 정도가 무탄소 전원에서 공급될 것이다. 그림 3은 국제에너지기구가 내놓은 2도 시나리오에 따른 발전원별 전력생산량이다. 2도 이내로 기후변화를 잡기 위해서는 수력, 태양광, 풍력, 원자력의 합이 2/3 이상이 되어야 한다. 석탄과 천연가스도 대대적인 이산화탄소 포집 및 저장을 병행해야 하는 것으로 분석된다.

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❷ 세계 원자력 현황

세계 원자력 발전량을 보면 후쿠시마사고 이후 감소했던 발전량이 재가동 및 신규원전 추가로 인해 서서히 증가하고 있다.

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원자력발전량에 있어 우리나라는 미국, 프랑스, 중국, 러시아에 이은 5위 국가다. 얼마 전까지는 중국이 국내보다 적었으나 현재 2배에 육박하는 발전량을 기록하고 있다. 중국이 재생에너지 시장과 발전량 성장은 물론 청정에너지 세계 비중 증가의 열쇠를 쥐고 있다고 해도 과언이 아니다.

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❸ 세계 원자력 발전 목표 및 전망

OECD(경제협력개발기구)가 지난해 발표한 탈탄소 시나리오에 따르면 원자력 발전은 2040년까지 거의 62% 증가해 4,409TWh1)로 증가하며, 용량은 601GWe2)로 늘어난다.

한편 세계원자력협회는 기후변화 저지를 위한 하모니(Harmony) 시나리오를 내놓았다. 2050년까지 원전용량을 1,000GWe를 추가해 원전 설비용량을 1,250GWe로 증가시키는 것이다. 2050년 전체 전력의 25%(약 1만TWh)를 제공할 것을 제안하고 있다. 이를 위해서는 2021년부터 매년 25GWe를 추가해야 하는데 매우 도전적이기는 하지만 원전 증설의 역사를 보았을 때 의지만 있다면 달성 가능한 수준이다. 1980년대에는 총 201GWe의 원전용량이 증설됐고 1984년 한 해에만 31GWe가 추가됐다. 즉, 1980년대의 원전 증설속도 정도면 달성이 가능한 수준이다. 전 세계 전기의 1/4을 원자력으로 제공하면 이산화탄소 배출량을 실질적으로 줄이고 대기 질에 매우 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 결론이다. 참고로 신규원전 25GWe는 이용률을 고려하면 태양광설비 150GWe에 해당하는 용량이며 수명을 고려하면 태양광 설비 300GWe 내외에 해당하는 용량이다.

2018년 10월 발표된 ‘IPCC 1.5°C의 지구온난화 특별보고서’는 기후변화를 제한하기 위해 거의 즉각적으로 전 세계 온실가스 배출량이 감소하기 시작해야할 것이라고 결론 지었다. 이를 위해 에너지 최종 소비를 전기로 빨리 전환해야 하며 늘어나는 전력수요를 원자력을 포함한 저탄소 발전으로 충족해야 한다. 원자력 발전은 IPCC가 고려한 89개의 완화 시나리오에서 2050년까지 평균 2.5배 정도 증가 하는 것으로 나왔다.

국제에너지기구, 세계원자력협회, IPCC 등의 자료를 종합해 볼 때 신규전력수요 증가와 석탄발전소 대체를 위해 원자력 발전은 현재보다 2~3배 증가해야 하는 것으로 분석된다. 이를 위해서는 매년 약 10~30GWe의 원자력발전소가 건설이 되어야 하는데 1980년대 원전 건설 속도와 비슷한 속도로 건설할 경우 달성이 가능한 수준이다.

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❹ 세계 원전 건설 현황 및 전망

현재 세계에는 19개국에서 53기의 원전이 건설 중에 있다. 또한 110기의 원전이 계획 중에 있다. 계획 중에 있다는 건 건설 사업이 승인되고 재원투자계획이 세워졌다는 것이다. 대부분 2020년대에는 건설 및 운영이 가능한 원전들이다. 여기에 추가로 330기의 제안 중 원전이 있다. 이들 원전은 세부계획이 수립되었거나 후보부지가 선정된 상태의 원전을 의미하며 구체적인 건설착수 및 운영은 아직 미확정인 원전들이다. 따라서 10~20년 내에는 약 100여 기의 원전이 새로운 건설 시장에 나올 것이며 그 이후 장기적으로는 300여 기의 원전이 건설시장에 나올 것으로 기대된다.

다수의 원전 건설이 러시아와 중국의 영향 하에 있는 국가들에서 진행되고 있어 러시아와 중국이 원전 건설 시장의 우위를 지켜갈 것이라고 예상된다. 예를 들어 사우디, 영국, 체코, 핀란드, 이집트 등은 우리나라가 수주를 할 수 있는 가능성이 큰 국가들이다.

우리 원전 설계는 미국 설계인증을 취득했고 유럽요건 인증을 받았다. 또한 UAE 건설실적으로 공급능력이 입증 됐기 때문에 향후 미국 내에 건설될 원전에 우리가 참여 할 가능성도 배제할 수는 없다.

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❺ UAE 원전 수출과 우리나라의 원전수출 경쟁력

2009년 말 수주에 성공한 UAE 바라카원전 1호기가 건설을 완료하고 지난달 17일 운영허가를 취득했다. UAE는 중동 산유국 최초의 원전이용국가가 됐다. 이를 통해 국내 원전의 수출 경쟁력이 실적으로 검증됐다.

프랑스가 플라망빌에 건설하고 있는 EPR은 한 기에 124억 유로(한화 16조 원)에 이르며 앞으로 건설될 몇 개 호기도 75~78억 유로(한화 10조 원 내외)가 소요될 것으로 전망된다. 반면 UAE에 건설하는 한국의 APR1400은 호기당 5조 원 수준으로 현재 EPR 대비 1/3, 6기의 추가 EPR 대비 1/2 수준이다.

UAE 바라카 원전 1호기가 2020년 2월 17일 운영허가를 취득함으로써 건설 사업을 마무리했다. 이로서 프랑스나 일본 원전 대비 국내 원전이 경제성에서 우위를 가지고 있다는 것이 실적으로 증명됐다. 반면 한국이 2009년 UAE 원전 수주에 성공한 이후 미국은 8기를 수주하고 프랑스는 12기를 수주했다. 일본은 6기를 수주했으나 한 호기도 건설을 완료하지 못하고 있으며 착공도 못하고 있는 프로젝트가 대부분이다.

게다가 프랑스와 일본은 미국 설계인증을 추진했다가 실패했지만 국내 APR1400은 미국 설계인증을 마무리했다. 해외 기업으로서는 최초로 미국 설계인증을 받은 것이다. 따라서 안전성 측면에서도 미국이나 일본에 비해 뒤지지 않는 것을 인증 받았다고 할 수 있다.

2009년 UAE 원전 건설을 두고 경쟁할 때 유력 경쟁자 프랑스와 가장 첨예하게 맞붙었던 것이 경제성과 안전성이었다. 2009년 이후 10년이 흐른 현 시점에서 국내 원자력 기술의 경쟁 우위는 UAE 바라카 1호기 운영허가와 미국 설계인증으로 완전히 확인됐다.

❻ 우리나라 원전 수출 경쟁력 유지 방안

미국이 100기 가까운 원전을 지금도 운영하고 있고 수백 기의 잠수함과 항공모함용 원자로를 만들어오고 있지만 30년의 상용원전 건설 공백 때문에 상용 원자력 공급망은 완전히 상실됐다. 이로 인해 미국 내에 건설 중인 4기, 공사 중 2기는 잠정 중단됐으며 2기도 공기가 계속 늘어나고 있어 어려움을 겪고 있다.

해체기술을 중심으로 세월을 보내온 영국은 원전 공급능력을 완전히 상실하고 해외에 건설 사업을 맡기는 상황이 됐다. 최근까지 건설을 지속해오고 있는 프랑스조차 2005년 시작한 핀란드 건설 프로젝트를 최초 기한보다 11년이나 늦게 최초 예산의 3배 비용을 들여 지난해 완료했다.

미국과 프랑스의 경험을 볼 때 우리도 탈원전 상황에서 시간이 가면 공급능력을 상실할 것이다. 탈원전으로 인해 취소된 6기의 원전 건설 사업이 그대로 있었다면 우리나라 원전공급망 유지는 걱정할 필요가 없다. 공사 진행 중에 중단된 신한울 3,4호기 공사만이라도 재개된다면 원전공급망 유지는 가능할 것이다. 계획된 원전도 취소되고 진행 중인 공사도 중단되는 바람에 국내 공급업체들은 2020년 원자력 사업에서 철수하거나 명예퇴직을 신청받는 등 위기를 맞고 있다.

앞으로 미국 중소형원자로 제작 납품이나 사우디 등으로부터 원전을 수주하더라도 실제 제작은 5~10년은 더 지나야 가능하다. 즉, 지금 신규원전을 수주한다고 해도 앞으로 5년을 버티지 못하면 공급능력이 없어져 적기공사가 보장되기 어렵다. 따라서 정부의 전기사업허가를 받고 건설 중이던 신한울 3,4호기 건설을 재개하는 것이 현재로서는 가장 적절한 방안이다.

자포리자 원자력 발전소 - 우크라이나 동남부 드니프로 강을 따라 위치한 자포리자 주의 원자력 발전소. 2022년 3월 4일 러시아군이 자포리자 원자력 발전소의 외곽을 공격해 화재가 발생했다.

7.8. 일본[편집]

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  • 후쿠시마 원자력 발전소 (파괴됨) - 21세기 최악의 원자력 사고가 일어났던 곳이다.

  • 하마오카 원자력 발전소 (사실상 폐쇄)[22]

  • 도카이 원자력 발전소 (사실상 폐쇄) - 2011년 3월 15일 이후 잠정중단

7.9. 남아프리카공화국[편집]

  • 쾨버그 원자력 발전소[23]

7.10. 북한[편집]

  • 녕변원자력연구소
    발전보다는 핵무기 제조가 주력인 시설이다. 북한은 이 원자로를 통해 전력과 난방열을 생산하고 있다고 발표하였다.

8. 원자력 발전소 관련 논란[편집]

8.1. 노후 부품[편집]

노후 부품 사용도 큰 문제인데, 간단한 기계도 노후 부품을 쓰면 문제가 되는데 하물며 원자력 발전소는 말할 것도 없다. 1970년대에 위험성이 지적되어 미국이나 일본에선 사용하지 않는 인코넬 600 부품을 한국에선 원전 14기에서 모두 사용하고 있다는 그린피스의 지적이 있었다. 1986년 이후 2014년 기준, 12건의 해당 부품 관련 사고가 있었다고 한다. 그린피스에 따르면 한국수력원자원과 원자력안전위원회 등은 이 문제를 모두 알고 있지만 경제적 효율만을 따지고 있기 때문에 해결이 안 된다고 주장한다. 그리고 짐 리치오 그린피스 미국사무소 원전 정책 전문가는 "한국에 해당 부품을 공급한 웨스팅하우스, 컴버스천엔지니어링 등은 미국에서 원전 발전사업자의 손해배상 청구소송으로 막대한 교체비용을 지불했다"고 주장하고 있다.

"구멍이 생긴다는 것은 원자로 안에 있는 300도가 넘는 물, 150기압의 물이 터빈 쪽으로 새어 나오는데, 그런데 그건 물뿐만 아니라 방사성 물질, 세슘, 제놈, 크립톤, 다 나오게 됨. 그게 일단 터빈 안에만 있으면 상관없음. 현재도 100개 이상, 어떨 때는 1,000개, 한울 같은 경우는 300개가 샌 적도. 이렇게 줄줄 새면 냉각제 상실 사고, 원자로는 과열될 것이고, 그 다음에 수소가 나올 수도 있고. 땜질식? 조기 퇴출? 조그만한 볼트, 너트 부분들이 과연 성능에 맞게 제대로 시험 통과해서 들어갔는지, 이걸 보는 것이 더 중요"


서울대 원자핵공학과 서균렬 교수의 인터뷰

2014년 국감에서 2012년 1월부터 2014년 8월까지 약 3년간 방류한 원전폐기물에 방사능 600조 베크렐에 달한다는 지적이 나왔다. 한수원의 해명보도에서 대부분이 삼중수소이며 600조 베크렐은 국내 23기 전 원전의 32개월간 총 배출량이며 이를 호기당 평균방출량으로 환산하면 연간 약 10조 베크렐으로 주요 원전 보유 국가 중에서 낮은 수치라는 해명보도를 냈다.

8.2. 위험성과 환경 문제[편집]

원자력 발전소는 사고가 나 방사성 물질이 누출되면 주변의 토지가 방사성 물질에 오염되어 쓰지 못하게 된다. 제염에는 수십 년이 걸리므로 원자력 발전소의 사고는 돌이킬 수 없는 피해를 미친다. 그린피스를 비롯한 유명 환경 단체들이 원전에 반대하는 주된 이유. 원자력 발전소에서 뿜어져 나오는 방사능은 물론이고 오염된 냉각수 및 사용후 방사능 폐기물 문제가 제기되고 있으며 이들은 온실가스를 배출하는 화력발전소와 함께 폐기를 주장하고 있다. 만약에라도 사고가 제대로 나면 큰 피해와 함께 주변 국토가 심각하게 오염될 수 있다.

대한민국 원전의 경우 모두 경수로라 근본적으로 대형 폭발사고까지 일어나지는 않으니 지나치게 걱정할 수준은 아니다. 또한 환경 문제도 없는건 아니지만 기존 화력 발전이나 신재생 에너지[24]에 비하면 오히려 적은 면도 있다. 일단 방사성 폐기물의 대다수는 저준위 폐기물이라 이들은 몇십 년 정도면 처리가 가능하고, 처리가 난감한 고준위 폐기물은 양이 적기 때문에 원전 내에서 처리가 가능하다. 최소한 막대한 분진 공해를 발생시키고 대기 오염 및 탄소 배출도 심한 화력보다는 원자력이 훨씬 깨끗하다.

원전 존속을 주장하는 측에서는 원자력 발전을 대체할 발전 방식은 현실적으로 화력발전 밖에 없으며 그 중에서도 공해가 심한 석탄발전이 주종이 될 것을 염려하고 있다. 석탄발전과 LNG발전은 대규모의 저장고를 필요로 하며 이 시설들은 대표적인 대기오염 유발 시설 및 유사시 위험시설이다. 석탄발전을 위해서 필수적인 석탄부두와 석탄창고는 인근 지역에 심한 분진 공해를 발생시키며 실제로 인천항 주변의 주민들은 이에 견디다 못해 계속적으로 석탄부두, 석탄창고의 이전을 요구하고 있다. LNG 기지가 송도국제도시 인근에 들어설 때도 유사시 또는 폭발시 입을 피해를 우려하여 반대가 극심하기도 했다.

핵융합 발전 기술이 실용화되면 핵분열 원자력 발전이 지니는 대부분의 문제점을 해소할 수 있을 것으로 기대하나 현재의 기술 수준은 어떻게 핵융합 반응을 발전을 할 수 있을 만큼 유지할 것인가에 대한 실마리를 찾는 수준에 그치고 있어 수십 년의 연구 개발이 필요할 것으로 보인다. MIT의 핵융합로, 중국의 핵융합로

9. 원자력 발전소 관련 사건·사고[편집]

9.1. 체르노빌 원자력 발전소 폭발 사고[편집]

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9.2. 후쿠시마 원자력 발전소 사고[편집]

  자세한 내용은 후쿠시마 원자력 발전소 사고 문서

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10. 관련 문서[편집]

  • 핵분열

  • 우라늄

  • 동위원소

  • 탈원전

  • 대한민국의 탈원전

  • 방사성 폐기물

[1] 원자로 8기가 다닥다닥 붙어있으며 2기가 정지 중이다. 캐나다 원자력 발전소이니 만큼 모두 CANDU 원자로이다.[2] 원자력은 전력망에서 기저부하를 담당한다. 그러니까 항상 필요한 만큼의 전력을 1년 365일 내내 끊임없이 공급한다는 것. 반면 화력발전은 전력수요에 따라 발전량을 유동적으로 조절하는데, 만일 화력으로 기저부하를 담당한다고 가정하면 그 연료비를 감당하기는 매우 힘들어진다. 일본이 원자력 발전을 재개하려 기를 쓰는 이유가 바로 이것이다.[3] 다만, 원자로의 크기와 출력이 표준화된건 아니다. 현재 가동중인 원자로 기준으로 가장 작은 것은 11MW급부터 1,500MW급까지 천차만별이다. 그저 평균적으로 빠른 이해를 돕기 위한 계산에 불과하다. 참고로, 한국의 모든 원자로는 앞서 계산된 원자로당 평균전력생산량보다 설계출력이 대부분 높다.[4] 태양전지, 수력 발전, 풍력 발전 등 일부 예외를 제외한 거의 모든 발전이 물을 끓여 터빈을 돌린다. 출력이 커질수록 증기터빈만큼 효율적인 기관이 없기 때문.[5] 이때 한국의 원자력 역사의 첫 스타트를 끊었다. 그 후 미국이 연구용 원자로 TRIGA를 판매하고 대한민국이 구매했기 때문. 다만 현재 TRIGA의 임무는 대전의 원자력연구원에 위치한 하나로가 승계받았다.[6] 2011년 후쿠시마 사태가 터지자마자 전력의 30%를 차지하던 원전을 전부 가동중지시키고, 그걸 벌충하기 위해 65% 수준을 차지하던 화력발전량을 90%까지 끌어올렸다. 물론, 발전량이 올라갔다는 소리는 그만큼 석탄/석유를 미친듯이 땠다는 소리. 설상가상으로 이후 2~3년은 석유값마저도 일본의 편이 아니었다.[7] 폐기물에는 발전 후 남은 플루토늄, 우라늄 등, 방사선 방호복, 열을 식힐 때 쓰는 물 등 포함이다.[8] 현실은 2000년 이후로 원전의 총 설비용량이 전력 소비 최저점 이하였던 적도 없으며, 연료교체 및 예방정비 탓에 실제 설비용량을 100% 써서도 안된다.[9] 신재생에너지 역시 열역학 법칙을 무시할 수 없다.[10] 발전원을 선택할 때 주요 요소 중 하나가 경제성이므로 정부는 발전원별 건설비와 수명기간, 이용률과 할인율, 연료비 등을 가정하고 이에 따라 주요 발전원의 발전비용을 계산한다.[11] 산업통상자원부 '17년 1/4분기 전력소비 동향에 나온다.[12] 한국석유화학협회 석유화학단지정보에 나온다.[13] 신고리원전이 울산에 있다.[14] 다만 체코는 내륙국이라 해안에 건설하는 자체가 불가능하고 캐나다의 원자력 발전소는 오대호 인근에 건설된거라 일반적인 내륙지역과는 좀 다르다.[15] 물론 센 강의 560m3/s 의 평균 유량은 바다와 합류하는 지점에서 측정된 기준이라 실제 원전이 건설된 지점의 유량은 저것보다는 작을 것이다.[16] 물론 론 강의 수량이 많다고 하더라도 냉각수를 막 방류했다간 강의 수온이 대폭 상승하는 문제가 있어 내륙 원전들은 사용한 냉각수를 다시 식혀서 방류한다. 원자력 발전소라고 하면 흔히 생각하는 냉각탑이 바로 이 용도로 사용되고 있고 국내의 원전들은 해안에 위치하여 그냥 바다에 방류하면 그만이라 이런 설비가 없는 것이다.[17] 물론 러시아는 농축우라늄 수출국이기도 하며, 농축우라늄에 대헤서도 수출 통제를 심각하게 고려하고 있다. 핵연료 농축은 핵무기와 직결되는 관계로 기존 핵보유국이 아닌 이상 농축공장을 운영할 수 없기 때문에, 러시아 농축우라늄 공급이 끊겨버리면 원전산업에도 치명적인 타격이 가해질 수밖에 없는 상황. 그러나 유럽에도 영국과 프랑스 등의 핵보유국에서는 농축우라늄 생산이 가능하므로 쉽게 대체 가능하다.[18] 일본, 독일, 영국 등도 원전해체 경험이 있으나 대부분 연구로 수준에 그친다. 물론 상용 원전의 해체 도중 단계인 곳은 많지만 미국처럼 아예 토양 제염 후 부지 재활용 단계까지 성공한 나라는 없다.[19] 고리원자력본부 산하이며 발전소 구성이 다른 곳과 약간 다르다. 고리 1(2017년 6월 19일 0시부로 영구 정지 되었다.), 2, 3, 4호기와 신고리 1, 2호기로 총 6기 구성. 울주군에 위치한 신고리 3,4호기는 새울원자력 본부로 분산됐다.