원전 및 SMR의 개념, 그리고 원자력 발전소의 한계는?

산업이 발전하고 시간이 흐르면서 사용하는 에너지도 다양해지고 있습니다. 화석연료를 시작으로 원자력과 신재생에너지에 이르기까지 인류는 그 시대에 가장 적합한 최적의 에너지를 찾지 위해 노력해왔습니다. 문제는 아직도 인류의 미래를 책임질 수 있는 최적의 에너지를 찾지 못하고 있다는 점입니다. 석탄이나 석유 같은 화석연료는 고갈될 위험이 있고, 기후변화를 우려해야만 합니다. 반면 신재생에너지는 친환경적이면서도 고갈을 염려할 필요가 없는 무한한 자원이지만, 아직은 효율이 너무 낮아 산업 현장에서 적용하기에 무리가 있습니다.

 

원자력 에너지도 좋은 대안이지만, 체르노빌이나 후쿠시마 원전의 사례처럼 사고가 발생했을 때 감당해야 하는 피해가 너무 크다는 약점을 안고 있습니다. 그런데 최근 기존의 원자력 발전이 가진 문제점을 보완할 수 있는 '소형모듈원자로(SMR)'가 개발돼 큰 주목을 받고 있습니다. SMR은 안전하면서도 뛰어난 효율을 보이는 차세대 원자력 발전 시스템입니다.

 

 

01. 원자력 발전소(원전)란?

 

원자력 발전소(Nuclear Power Plant)는 핵분열을 이용해서 발전하는 발전소를 말합니다. 줄여서 원전이라고도 하는데, 원전을 반대하는 진영에서 핵발전소라고 일컫기도 합니다.

 

원자력 발전소는 방사능과 매우 밀접한 관계가 있고, 사고가 나면 주변의 막대한 영역이 방사성 물질에 오염됩니다. 그러나 시설을 엄청나게 크게 만들 수 있고 안정적인 연료 수급만 가능하다면 kW당 발전 원가가 다른 발전소에 비해 적으며 안정적으로 많은 전력을 공급할 수 있기에 여러 국가에 건설되어 있습니다. 원자력 발전소의 전력비중은 전 세계적으로 약 14~15%로, 2015년 가장 많이 차지하는 국가는 프랑스로 76.3%를 차지하고 있으며 대한민국은 31.7%의 전력을 충당하고 있습니다. 전 세계에서 가장 많이 원자력 발전소를 운영하는 회사는 EDF로 영국·프랑스 다 해서 혼자서만 78개의 원자로를 가동하고 있습니다.

 

 

02. 원전은 친환경 산업일까?

 

EU는 원전을 과도기적 친환경 산업으로 분류하였는데, 그린 택소노미 결정에 기반이 된 보고서를 보면 그 이유를 가늠해 볼 수 있습니다. 2020년 3월에 발간된 전문가 그룹의 보고서를 보면 이런 표현이 나옵니다. "원자력 발전은 에너지 발전 과정에서 온실가스 배출량이 0에 가깝다. 원자력 발전은 기후변화 완화 목표에 잠재적으로 상당한 기여를 할 수 있다." 즉 EU의 이번 결정은 원자력 발전이 저탄소 에너지라는 지점에 주목한 거라고 볼 수 있습니다.

 

2018년 기준으로 전 세계 온실가스의 76%가 에너지 부문에서 나오고 있습니다. 그 에너지의 대부분을 석탄, 석유, 천연가스 등의 화석연료에 의존하고 있습니다. 2019년 기준으로 전 세계 에너지의 84.3%가 화석연료에서 생산되고 있습니다. 아직까지 재생에너지의 비율은 11.4%에 불과하고 원자력 발전도 4.3% 밖에 되질 않습니다. 당장 코 앞에 닥친 기후변화를 막기 위해선 탄소배출량을 줄여야 하는데 이 화석연료는 탄소를 어마어마하게 배출하는 녀석들이라는 게 문제가 됩니다.

 

화석-연료의-탄소-배출량, 출처: 마부작침

 

위의 사진에서 보시다시피, 석탄, 석유, 천연가스가 탄소 배출이 가장 많고 재생에너지와 원자력 발전이 탄소 배출량이 확실히 적습니다. 가장 적은 온실가스를 배출하는 건 원자력 발전입니다. 원자력으로 생산하면 3t의 온실가스가 나옵니다. 반면 가장 많은 탄소를 배출하는 건 석탄인데 무료 820t의 온실가스가 배출됩니다. 원전의 273.3배 규모입니다.

 

 

03. 원전의 한계는?

 

그럼에도 불구하고 원전은 폐기물의 위험성 때문에 친환경이라고 평가하기 어렵다는 전문가의 우려가 적지 않습니다. 원전은 한 번 사고가 나면 돌이키기 힘든 피해가 생기기도 합니다. 그래서 한국형 녹색 분류체계라는 기준이 생겼는데, 새로 원전을 지을 땐 가장 최신 기술을 적용해 안전한 원전을 지어야 하고, 2031년부터 더 안전한 연료(사고저항성핵연료, ATF)를 사용해야 합니다.

 

그리고 중·저준위 방사성폐기물을 처분할 수 있는 시설을 만들고, 이를 관리할 기금과 원전 해체비용도 모두 갖춰야 합니다. 고준위 방사성폐기물은 어떻게 저장하고 처리할 건지 구체적으로 정리해서 문서로 남기도록 합니다. 최근에는 원전의 사고에 따른 후유증을 최소화할 수 있는 SMR이 개발되었다고 하는데 이에 대해 한번 살펴보겠습니다.

 

 

04. SMR이란?

 

SMR은 발전용량이 1,000MW 안팎인 대형 원전에 비해 300MW 안팎으로 작고(Small), 공장에서 부품을 생산해 현장에서 조립(Modular)해 건설하는 원전(Reactor)입니다. 방사는 유출 같은 중대사고 가능성이 적고, 대량생산으로 원가 절감이 가능한 데다 그린수소, 열 생산 등으로 다목적 활용이 가능한 것이 장점입니다.

 

전 세계적으로 기후 위기 차원에서 석탄 화력 발전의 대체재로 떠오르며 차세대 원전 시장의 '게임 체인저로'로 부상하는 또 다른 이유는 별도의 전력 공급 없이도 자연냉각이 가능하며, 사용 후 발생한 연료봉을 원전 수명이 다하는 60년 동안 원전 안에 설치된 수조에 보관할 수 있어 안전성을 크게 높일 수 있다고 합니다.

 

대용량의 냉각수 공급을 위해 해안이나 큰 강변에 위치한 기존 대형 원전과 달리 입지 제약이 덜하다는 SMR의 특성을 고려하면 전력 수요가 많은 서울 등 대도시에 건설해야 한다는 주장에 힘이 실리기도 하지만 입지 문제를 두고 지역 간 대립이 극심해질 가능성도 높다는 점은 한계점으로 살펴볼 수 있을 것 같습니다.

 

국내외 여러 기업, 기관에서 SMR을 적극적으로 개발하고 있지만 상용화까지는 2035년 이후에나 가능하다고 말하며 아직 갈 길이 멀다는 시각도 있습니다.

 

당장 코 앞에 닥친 기후위기 변화를 막기 위해 원전은 필요한 것인지, 아니면 내재된 위험을 통제할 수 없기에 탈원전을 해야 하는 것인지 양쪽의 의견이 세계적으로나 국내에서나 대립되고 있는 상황인 와중에 원자력과 SMR에 대한 개념을 환경적인 시각에서 살펴보았습니다.

 

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