[2009 녹색성장 비전] 4. 원자력의 미래 ‘SFR’
원자력만큼 많은 논란을 낳아 온 에너지는 없다. 핵무기와 같은 원료를 사용한다는 막연한 불안감부터 발전을 통해 나오는 고준위의 폐기물 처리 문제까지 원자력의 역사는 곧 환경과의 싸움이라고 해도 과언이 아니다. 그러나 지금 이 시간에도 우리나라를 포함한 대부분의 선진국들은 ‘4세대 원자로’ 개발에 끊임없이 매진하고 있다. 과학자와 정부 관계자들은 4세대 원자로를 둘러싼 경쟁을 ‘원전 2라운드’라 부른다.
■ ‘친환경·고출력’ 꿈의 4세대 원자로 개발 경쟁
원자력계에서는 1950년대 유럽에 건설된 초창기 원전을 1세대, 1960년대 본격적으로 상용화돼 전 세계에 건설되기 시작된 원전을 2세대로 평가한다. 현재 전 세계에서 가동되고 있는 원자로의 대부분은 2세대다. 3세대는 2세대의 단점을 보완한 개량형으로 지금 지어지는 원자로들이다. 그러나 3세대 원전은 30만년 이상 집중적으로 관리해야 하는 고준위 폐기물이 나오고 우라늄 가격의 변동에 따라 원료 수급에도 어려움이 있다. 특히 우라늄의 경우 남은 매장량이 최대 50년을 버티지 못할 것이라는 연구결과도 나오고 있다.
이같은 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 다양한 4세대 원자로 기술들이다. 현재 한국과 프랑스, 미국 등지에서 가장 주목받는 기술은 ‘소듐냉각고속로(SFR)’ 방식이다. SFR는 3세대 원자로인 경수로나 중수로와 달리 고에너지의 고속 중성자를 이용해 핵분열 반응을 일으키는 차세대 개념이다. 냉각재로는 현재 쓰이는 물 대신 액체소듐이 사용되고 감속재는 필요없다. 연료 역시 저농축 산화연료 대신 고농축의 산화금속연료를 사용해 경수로에 비해 3배에 가까운 출력이 가능하다. 무엇보다 반감기가 길고 독성이 강한 폐기물이 거의 나오지 않는 반면 재사용이 가능한 연료가 나오는 특징이 있어 경제성과 안전성이 높다. 원자력연구원 양명승 원장은 “경수로와 비교할 때 우라늄 사용량이 100분의1로 줄어들 만큼 우수한 기술”이라고 강조했다.
●美·佛 2020년까지 SFR 실증로 건설 추진
SFR 기술 상용화 여부는 ‘파이로프로세싱’이 쥐고 있다. 파이로프로세싱은 사용 후 발생한 핵연료에서 우라늄과 초우라늄원소 혼합물을 분리하는 기술이다. 핵무기의 원료가 되는 ‘플루토늄’ 분리가 불가능하기 때문에 핵확산금지조약에 위배되지 않는다. 무엇보다 파이로프로세싱이 상용화될 경우 고준위 폐기물 부피는 20분의1로 줄어들고 발열량과 독성도 100분의1, 1000분의1로 감소하게 된다.
현재 이 분야에서 가장 앞서 있는 나라는 원자력대국인 미국과 프랑스다. 프랑스는 SFR 실증로를 2020년까지 만들 계획이고 미국 역시 비슷한 시기에 SFR 건설계획을 가동중이다. 원전에 대해 보수적이던 이탈리아, 영국, 독일 등도 최근 관련 법안을 마련하고 본격적인 원전 계획에 착수했다.
●유기적 역할 아쉬운 한국, 선진국에 3~8년 뒤져
3세대 원전 시장에서 두각을 나타내고 있는 일본은 관련 기술을 대부분 완성한 상태다. 그러나 현재 활발히 진행되고 있는 자국 기업들의 입장을 감안해 2025년경 실증로를 건설할 예정이다. SFR 시장에서 가장 눈여겨봐야 할 국가는 중국이다. 최근 원자로에 많은 관심을 보이고 있는 중국은 상용 원전의 초점 자체를 SFR에 맞추고 있다. 내년이면 실험로 건설이 완료된다.
3세대 원자로 시장에서 수출을 추진하고 있는 한국 역시 SFR 개발에 나선 상태다. 한국의 SFR인 ‘칼리머-600’은 미국의 ‘SMFR’, ‘JSFR’와 함께 2002년 4세대 SFR 참조 노형으로 선정됐다. 그러나 실제 추진 계획은 선진국들에 비해 다소 미진한 것으로 평가된다. 교육과학기술부가 완성한 원자력로드맵에 따르면 실증로 건설은 2028년으로 선진국들에 비해 3~8년 늦다. 특히 원자로의 경우 기술개발과 건설, 운영업체가 유기적으로 관계를 맺어야 하지만 교과부 주도의 프로젝트에 산업계와 타부처는 무관심으로 일관하고 있다. 전문인력 양성도 문제다. 5년 이상 원자력 기술개발 경험을 갖고 있는 국내 전문가는 60여명 수준, 설계와 관련된 핵심 기술은 30여건 정도를 보유하고 있다. 양명승 원장은 “선진국과 비교할 때 원자로 관련 기술 수준은 60%, 핵연료 부문은 40%에 머무르고 있는 상황”이라면서 “에너지 자립을 위해 대대적인 투자가 시급하다.”고 밝혔다.
박건형기자 kitsch@seoul.co.kr
■ 세계 2위 원전강국 프랑스 에너지 전략
우선 3세대 원자로 늘려 기후변화·고유가 대응
│파리 이종수특파원│“우리의 에너지 전략은 제3세대 원자로인 EPR 등 원자력 개발입니다.”
니콜라 사르코지 프랑스 대통령이 지난달 6일 프랑스 북서부 도시 플라망빌을 방문해 강조한 내용이다. 기후변화 대책이라는 당면 과제에 대응, 프랑스는 지속가능하고 이산화탄소 배출 없는 에너지 개발의 주요 전략으로 원자력 개발에 박차를 가하고 있다. 사르코지 대통령이 이날 방문한 플라망빌에서는 프랑스가 야심차게 추진하고 있는 제3세대 원자로인 EPR 원전센터 공사가 한창이다. 2007년 착공한 이 원전센터가 계획대로 2012년 가동되면 발전용량 1600만㎾의 원자로가 탄생한다. EPR는 2세대 원자로에 견줘 설치 비용이 10% 정도 적고 폐기물 배출량도 15~30% 줄어든다.
●EPR 건설로 4세대 상용화까지 공백 메워
세계 2위의 원전 강국인 프랑스가 이처럼 EPR 개발에 박차를 가하고 있는 것은 2020년이 되면 초기에 지은 초기 90만급 원자로들의 수명이 다하기 때문. 프랑스가 처음 건설한 페센앵 원전이 30년이 지났고 현재 가동 중인 발전소의 과반수 이상이 노후화되어 있다. 통계에 따르면 현재 가동 중인 58기의 원자로 가운데 21기가 2021년이면 역사 속으로 사라진다.
이에 대비해 프랑스는 2005년 에너지기본법을 제정해 새 에너지 개발에 착수했다. 그 결실이 제3세대 원자로인 EPR 착공이다. 이를 통해 대규모의 설비용량 감소를 막고 2035년 이후로 예정된 제4세대 원자로 상용화까지의 공백을 메운다는 게 프랑스의 전략이다. 이미 착공한 플라망빌 원전센터에 이어 센마르팀의 팡리에 제2의 EPR 원전센터 건설을 추진하고 있다. 세계 최대의 원전 기술 솔루션회사인 아레바(AREVA)의 국제마케팅 담당 부국장 장노엘 푸아리에는 “체르노빌 원전사태 이후 유럽에서 유일하게 원자력 개발을 중단하지 않은 나라가 프랑스”라면서 “지속적인 원전 건설 노하우를 최대로 살려 EPR 개발을 시작했다.”고 설명했다. 이어 “원자력 개발 정책은 2007년 사르코지 대통령 취임 이후 강화되고 있다.”면서 “이는 기후변화 대책이라는 세계적 요청과 고유가 상황에 직면해서 프랑스가 선택할 수 있는 가장 적절한 방법”이라고 덧붙였다.
●원자력 비중 77%… 기술·관리·운영 분업화
프랑스의 원자력 개발 과정은 한국에도 시사하는 바가 크다. 부존 자원이 부족한 편인 프랑스는 70년대 석유파동을 겪은 뒤 본격적으로 원자력 개발에 착수했다. 1971년 원자력연구소(CEA)를 설립한 뒤 현재 프랑스 전역 19개 발전단지의 58기 원자로에서 연간 425TWh (4250억)의 전력을 생산하고 있다. 이는 미국에 이어 두 번째 규모다. 아레바의 파트리시아 마리 커뮤니케이션 국장은 “프랑스가 생산하는 전력 가운데 원자력 비중이 77.2%인데 잉여 전력은 이탈리아·영국·독일 등에 수출하고 있다.”고 말했다. 이어 “30년 동안 꾸준히 원자력을 개발한 결과 에너지 자립도가 73년 23%에서 2007년 50%를 웃돌기 시작했다.”고 덧붙였다.
프랑스 원자력 정책의 특징 가운데 하나는 정부 기관의 철저한 분업화다. 환경·기후변화·국토개발부의 에너지 및 기후변화 총국에서 원자력 정책을 총괄하며, 그 아래 여러 기관이 원자력 개발에 참여하고 있다. 원전 안전과 정책 조정은 프랑스원자력안전청(ASN), 원전 수출은 방사선 방호 및 원자력 안전연구소(ISRN), 원자력 에너지 안보 및 정보 등의 기술관리는 원자력연구소(CEA) 등이 각각 전담하고 있다. 또 발전소 운영은 프랑스전기공사(EDF)가 맡고 있고, 원전 기술 솔루션은 아레바가, 터빈 발전기와 주요 설비 공사는 알스톰이 담당한다.
방사성 폐기물 처리장 선정 과정에서의 철저한 준비도 주요 특징이다. 대표적인 사례가 슈레인 처분장 건립 결정 과정. 프랑스 정부는 94년 폐쇄할 라망시 처분장에 대한 대책을 84년부터 모색했다. 제2 폐기장 후보지로 슈레인이 결정되자 주민 85%가 반대했다. 그러나 정부 정책에 공감한 시장이 직접 나서 언론브리핑 102회, 개인접촉 428회, 정보교환미팅 118회, 원자력 시설견학 6회 등 꾸준한 설득을 통해 결국 92년에 폐기물 처리장을 세웠다.
vielee@seoul.co.kr
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