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후쿠시마 사고 이후 세계 원전 동향과 3세대 기술

일본, 독일 제외한 대부분 국가들은 원자력발전 설비 증설과 기술 개발에 박차

입력 2015-08-10 16:53 | 수정 2015-08-11 11:55

[기획]온난화 방지와 원자력발전의 상관관계

2011년 3월 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 우리나라의 전력수급정책을 둘러싼 논란이 가열되고 있다. 

반핵단체들과 환경단체들은 사고 위험과 원자력 폐기물 처리 비용을 부각시키며 태양력, 풍력, 조력 등의 신재생 에너지 비중을 높이라고 요구하고 있다. 지난 6월 정부는 이런 요구를 받아들여 고리 1호기의 영구 폐로와 월성 1호기의 10년 연장가동을 승인한 바 있다. 

하지만 지난 7월 22일 정부가 확정 발표한 7차 전력수급기본계획에 신규원전 2기 건설이 포함되자 건설 예정지인 강원도 삼척시와 경상북도 영덕군을 중심으로 예정지구 철회를 요구하는 시위들이 이어지고 있다. 

<뉴데일리>는 갈수록 강화되고 있는 지구온난화 방지를 위한 기후협약과 원자력발전을 둘러싼 논란에 대한 해법은 없는지, 다른 나라는 어떤지를 살펴봤다. [편집자 주]

1. 후쿠시마 사고 이후 세계 원전 동향과 3세대 기술
2. 원자력발전의 4가지 문제와 해법 ‘4세대 원전 시스템’ 
3. 원전 건설이 지역 경제에 미치는 효과 

1. 후쿠시마 사고 이후 세계 원전 동향과 3세대 기술


체르노빌과 후쿠시마 원전사고 이후 원자력발전을 둘러싼 논란은 계속되고 있지만 원자력발전을 대체할 방안이 없다는 것이 현실이다. 


지구 온난화 방지를 위한 탄소배출규제가 강화되고 있어 화석연료 사용을 줄여야 하고 태양광, 조력, 풍력 등 신재생에너지만으로는 늘어나는 전력수요를 감당하기 힘들기 때문이다. 


후쿠시마 사고 이후에도 일본은 원전 전면 가동중단이란 초강수를 두었지만 현재는 노후 원전의 교체로 방향을 선회했으며,독일과 스위스를 제외한 대부분의 국가들은 원자력발전 설비 증설과 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 


지난 7월 22일 산업통상자원부는 7차 전력수급기본계획을 확정 발표했다. 


▲ 발전원별 발전설비 추이 도표=한국수력원자력

석탄화력발전소 4기 건설 계획을 취소하는 대신에 2029년까지 1500MW 용량의 원자력발전소 2기를 신설해 전력 수요를 충당한다는 내용을 담고 있다. 신규 원전 건설 예정지는 강원도 삼척시와 경상북도 영덕군이다. 


전력의 안정적 공급과 지구온난화 방지를 위한 기후협약에 대응하는 차원의 결정이지만 두 곳 모두 예비구역 지정 해지를 정부에 요구하며 강하게 반대하고 있다. 


지난 6월 정부는 고리 1호기의 영구 폐쇄와 월성 1호기의 10년 연장 가동을 결정했다. 박근혜 대통령은 2012년 대선 당시 고리 1호기와 월성 1호기의 폐로와 관련해 스트레스 테스트 결과에 따라 안정성을 판단해 결정하겠다고 밝혔지만 정치 논리에 밀려 이를 지키지 못하면서 많은 비판을 받아야 했다.  


2015년 6월 말을 기준으로 현재 건설 중인 원전은 5기이고 건설 준비 중인 원전이 4기이다. 신설될 원전 9기의 시설용량은 총 1만2200MW이다. 정부는 2029년까지 현재 가동 중인 원전 중 12기에 대해 가동 연장이나 폐기를 결정해야 한다. 


7차 전력수급기본계획은 향후 15년 동안 국내 최대전력 수요가 연평균 2.2% 증가해 2029년에는 11만1929MW에 이를 것으로 예상했다. 여기에 설비예비율 22%를 적용해 2029년까지 필요한 적정 전력설비를 13만6553MW로 산정했다. 


2029년까지 가동되거나 현재 건설계획이 잡혀있는 확정 전력설비 규모는 13만3097MW다. 따라서 부족한 3456MW를 충당하기 위해 삼척과 영덕에 각각 시설용량 1500MW 원전을 신설하겠다는 것이다. 


계획대로 원전이 건설되면 원전이 차지하는 비중은 현재 23.5%에서 2029년 28.2%로 높아지게 되는데, 정부는 이와 관련해 ‘온실가스 감축을 위한 저탄소 전원구성을 확대하는데 역점을 둔 결과’라고 설명한다.    


▲ 원자력발전소 고장 및 정지 추이

하지만 정부의 7차 전력수급기본계획 발표 후 야당과 환경단체를 중심으로 신규 원전 추가 건설을 반대하는 목소리가 커지고 있다. 후쿠시마나 체르노빌 사태를 예로 들면서 원전은 줄이고 신재생에너지를 확대하는 쪽으로 전력정책을 바꿔야한다는 주장이다.  


세계 각국들은 원전 공급 확대 추세


하지만 원자력발전을 둘러싼 세계 각국들의 움직임은 오히려 ‘공급 확대’에 초점이 맞춰져 있다. 


IAEA가 집계한 세계 원자력발전 현황에 따르면 올 6월 15일 기준으로 전 세계에 운전 중인 원자력발전소는 30개국 438기로 설비용량은 37만9261㎿이다. 


국가별 원전 운영현황을 보면 미국(99기), 프랑스(58기), 일본(48기), 러시아(29기), 한국(23기)의 순이다. 일본은 후쿠시마 사고 이후 원전 가동을 중지한 상태다.


전 세계에 새롭게 건설 중인 원전은 67기로 발전용량은 6만5482㎿이다. 건설 계획단계에 있는 원전은 159기로 설비용량은 19만1279㎿로 조사됐다. 


중국은 3세대 노형(CPR1000)을 토대로 26기의 원전을 건설 중이고 30기의 건설계획을 가지고 있다. 러시아는 11기의 원전을 건설 중이며 15기 건설을 계획 중이다. 영국은 2035년까지 총 11기, 시설용량 1만5600㎿의 원전을 건설하기로 했다. 우리나라는 5기가 건설 중(신월성 2호기/ 신고리 3,4호기/ 신한울 1,2호기)이고 4기가 건설 준비 중(신고리 5,6호기/ 신한울 3,4호기))이며 2기가 계획 중(삼척, 영덕)이다. 


해체 중이거나 해체 계획을 가지고 있는 원전은 47기이다. 독일은 2011년 원전 8기의 가동을 중단했고 2022년까지 17기의 가동도 중단키로 결정했다. 현재까지 16기의 원전을 해체한 미국은 지난해 말 경제성을 이유로 버몬트 양키 원전의 폐쇄를 결정했다. 우리나라는 올 6월 고리 1호기를 2017년 폐쇄하기로 결정했다. 


한국형 3세대 원전 APR-1400와 APR+


▲ APR1400 원자로 탑재한 신한울2호기 건설현장전경_파노라마 사진=한수원 제공

1992년부터 2002년까지 10년 동안 한국수력원자력을 중심으로 2300억원의 개발비를 투입해  독자 개발에 성공한 3세대 원전인 APR-1400 (Advanced Power Reactor 1400)는 1400㎿급 한국형 신형 경수로이다. 


APR-1400은 기존 한국형 원전인 OPR1000보다 발전용량은 400㎿가 많고 리히터 규모 8.0의 지진을 견딜 수 있으며 설계수명도 40년에서 60년으로 길어졌다.  


현재 건설 중인 신고리 3.4호기와 신한울 1,2호기, 건설 준비 중인 신고리 5,6호기와 신한울 3,4호기에 APR-1400 원자로가 설치된다. 


7차 전력수급기본계획에서 밝힌 신규 원전 2기는 APR-1400보다 0.5세대 정도 앞선 것으로 평가받는 발전용량 1500㎿급인 APR+(·Advanced Power Reactor Plus) 원자로가 사용된다. 


한국수력원자력이 2007년 개발에 착수해 지난해 8월 원자력안전위원회로부터 표준설계인가를 취득한 APR+ 원자로는 무엇보다도 안전성 측면에서 APR-1400보다 앞선다는 평가를 받는다. 


▲ 피동보조급수계통 출처=아토미스토리

APR+는 원자로와 주요 설비의 외벽 두께를 강화함과 동시에 항공기 충돌, 화재 발생 등 돌발적 상황에도 원전을 보호할 수 있도록 안전 설비를 4중화한 4분면 격리 설계를 적용했으며, 피동형 수소제어계통 및 방수문을 표준설계에 반영해 일본 후쿠시마 원전 같은 대형 사고를 방지할 수 있도록 설계됐다. 


안전성, 지속가능성, 경제성, 핵 확산 저항성이란 4가지 문제를 해결하기 위한 세계 각국의 노력도 잰걸음이다. 2편에서는 원자력발전의 4가지 문제와 해법을 제시하고 있는 ‘4세대 원전 시스템'에 대해 설명할 예정이다.


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