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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.

[언론인 칼럼] 원전의 '약한고리' 사용후핵연료

원전의 '약한고리' 사용후핵연료

 

양철민 서울경제신문 경제부 기자

 

 

원자력발전은 높은 발전 효율 및 안정적 연료 수급 등 수많은 장점을 가지고 있다. 특히 러시아의 우크라이나 침공 이후 각국의 ‘자원 무기화’ 추세가 강화되며 원전의 몸값이 치솟고 있다. 이 같은 상황에도 불구하고 환경단체들은 원전사고 가능성 외에 사용후핵연료 처리 이슈를 문제로 지적하며 ‘탈원전에 나서야한다’고 목소리를 높인다. 원전 전문가들은 우선 원전사고 발생 가능성에 대해 “그럴 일이 전혀 없다”고 입을 모은다. 사고로 곤욕을 치렀던 옛소련이나 일본 원전과 달리 한국 원전은 모두 ‘가압수형’으로 건설돼 사고 가능성이 적다. 

 

 


제26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP26)에서는 원자력발전을 
이용해

탄소중립을 효과적으로 실현할 수 있다는 주장도 나왔습니다. © IAEA

 

 

문제는 사용후핵연료다. 핵분열 후 남은 핵연료는 300년 이상 방사선을 내뿜기 때문에 잘못 보관할 경우 큰 사회적 문제가 될 수 있다. 사용후핵연료를 재처리하는 ‘파이로프로세싱’ 기술 도입이 꾸준히 논의되는 것 또한 관련 문제 해결을 위해서다. 정부는 이 같은 사용후핵연료 문제를 영구처분장 건설로 2060년까지 매듭짓겠다는 계획이다. 필요할 경우 미국 등 해외 업체와의 기술 제휴도 추진할 방침이다.

 

 


경북 울진군 북면 한울원자력발전소의 사용후핵연료 저장 수조. © 한국수력원자력

 

 

정부는 영구처분장 건설을 위한 세부 로드맵을 이미 마련한 상태다. 해당 로드맵에 따르면 정부는 우선 관련 연구개발(R&D) 프로젝트에 내년부터 2060년까지 1조4000억원을 투입할 예정이다. 정부는 이 같은 R&D 프로젝트를 통해 사용후핵연료 안전 관리에 필요한 운반·저장·부지·처분 분야 104개 요소 기술 및 343개 세부 기술을 확보한다는 방침이다. 현재 104개에 달하는 관련 요소 기술 중 22개는 국내 기술로 확보했으며 49개는 개발 중이다. 정부는 빠른 기술고도화로 사용후핵연료 처리 분야에서 선진국과의 기술 격차를 좁히겠다는 방침이다. 

 

정부는 지금까지 고준위 방폐물 기술 확보에 4000억 원을 투자한 데 더해 향후 R&D에 9000억여 원, 연구용 지하연구시설 구축에 4936억 원을 추가 투입한다는 방침이다. 정부는 또 2036년까지 고준위방사성폐기물 부지를 확보하는 한편 2043년 핵폐기물을 임시저장할 중간시설 확보 작업까지 마무리할 방침이다. 산업부는 이와 관련해 “과학적 합리성에 기반한 기술 확보를 통해 고준위방사성폐기물을 안전하게 관리해 나갈 것”이라는 입장을 밝히기도 했다. 

 

이 같은 사용후핵연료 영구처분장 건설은 선진국을 중심으로 조금씩 속도를 내고 있다. 실제 핀란드는 지하 405m 암반에 100여년치의 사용후핵연료를 저장할 수 있는 영구처분시설을 2025년부터 가동할 예정이다. 스웨덴은 2030년 경에 사용후핵연료 영구처분 시설을 가동한다는 계획이다. 미국은 네바다주와 뉴멕시코주에 중간저장 시설을 확보한 후 영구처분 시설 부지 선정에 나설 방침이며 프랑스는 이미 영구처분장 부지를 확보한 상태다. 스위스와 캐나다 또한 조만간 영구처분장 부지 선정 작업을 마무리할 것으로 알려졌다. 

 

 


핀란드 올킬루오토에 건설 중인 세계 최초의 사용후핵연료 영구처리시설인 ‘온칼로’ 공사 현장. © Posiva 

 

 

핀란드, 프랑스 등 해외사례를 교훈삼아 국내에서도 원전의 가장 ‘약한고리’ 사용후핵연료 처리 문제가 해법을 찾아가면서 원만히 해결되기를 기대한다.

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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