[기획] 2050년까지 전세계 약 400기 상업용 원전 해체

[투데이에너지 안후중 기자]  미래의 중요한 산업 분야가 될 것 

글로벌 원전 해체 시장은 매우 큰 규모로 성장할 것으로 전망된다. 국제원자력기구(IAEA)의 추산에 따르면, 2050년까지 전 세계적으로 약 400기의 상업용 원전이 해체될 예정이다. 원전 1기당 해체 비용은 평균 8000억원 수준으로 추산되며, 이를 바탕으로 전체 시장 규모는 약 1000조원에 이를 것으로 전망된다.

다른 분석에 따르면, 지난해 기준 글로벌 원전 해체 시장 규모는 약 492조원으로 추정되기도 한다. 미국 컨설팅업체 베이츠화이트는 세계 원전 해체 시장 규모가 2116년까지 549조원, 2050년까지 327조 원에 이를 것으로 분석했다. 이러한 수치들은 원전 해체 시장이 미래의 중요한 산업 분야가 될 것임을 보여주고 있다. 전 세계적으로 운영 중인 원전은 442기(2020년 3월 기준)이며, 영구 정지된 원전은 187기(2020년 3월 기준) 또는 192기(2020년 12월 31일 기준)에 이른다. 이 중에서 해체가 완료된 원전은 21기 뿐이며, 이들은 주로 미국(16기), 독일(3기), 일본(1기), 스위스(1기) 등 4개국에 한정되어 있다. 많은 국가에서 원자로 폐쇄 결정 시 주로 가동 연한, 안전성, 경제성 등을 고려한다. 현재 전 세계 가동 원전 중 약 68%가 30년 이상 가동된 노후 원전이라는 점을 감안할 때, 앞으로 해체될 원전의 수는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 자력으로 원전 해체를 완수한 나라는 미국, 독일, 일본 단 3곳뿐이라는 점이 주목할 만하다 .

한국의 원전 해체 기술 발전 현황과 전망

한국의 원전 해체 산업은 이제 막 첫걸음을 떼고 있는 단계다. 현재 한국에는 영구 정지된 원전 2기(고리 1호기, 월성 1호기)가 있으며, 2029년까지 총 12기의 원전이 설계 수명이 만료될 예정이다. 이는 고리 1~4호기, 월성 1~4호기, 한빛 1~2호기, 한울 1~2호기를 포함한다. 이러한 국내 해체 대상 원전의 증가는 한국이 글로벌 원전 해체 시장에서 중요한 역할을 할 수 있는 기반이 된다. 고리 1호기와 월성 1호기가 국내 기업들의 테스트베드 역할을 할 것으로 기대되고 있다.

한국 정부는 원전 해체 분야의 생태계 조성과 산업 육성을 위해 ‘원전 해체산업 육성전략’을 발표했다. 이 전략의 목표는 2035년까지 세계 원전 해체 시장 점유율 10%를 달성하는 것이다.

이를 위해 한국원자력환경복원연구원 등에서는 절단, 제염, 폐기물 처리, 부지 복원 연구와 기술 개발을 고도화할 장비를 구축할 예정이다. 특히 4차 산업혁명 기반 디지털 트윈 원전 해체 플랫폼을 구축하고 로보틱스, 증강 현실 등 첨단 기술을 접목하여 ‘초격차 기술력’을 확보하겠다는 목표를 가지고 있다. 국내 원전 해체 산업이 자립하고 글로벌 경쟁력을 확보하기 위해서는 산학연 협력과 첨단 기술 개발이 필수적이라고 할 수 있다.한국은 에너지 정책 변화에 따라 해체 시기가 변동될 가능성도 있지만, 전체 해체 대상 원전의 규모는 변하지 않을 것으로 보인다. 이러한 국내 시장을 기반으로, 한국은 잠재적으로 거대한 글로벌 원전 해체 시장에서 중요한 플레이어로 성장할 수 있는 좋은 위치에 있다고 보여진다.

한국은 고리 1호기와 월성 1호기 영구 정지를 기점으로 원전 해체 분야에서 기술 자립을 위한 노력을 본격화하고 있다. 원전 해체는 단순히 건물을 철거하는 것을 넘어 방사능 제염, 폐기물 처리, 부지 복원 등 고도의 전문 기술이 필요한 과정이다.

한국 정부는 ‘원전 해체산업 육성전략’을 통해 2035년까지 세계 원전 해체 시장 점유율 10% 달성을 목표로 설정했다. 이는 국내 원전 해체 경험을 바탕으로 기술력을 확보하고, 이를 해외 시장으로 확장하겠다는 의지를 보여준다.

향후 한국의 원전 해체 기술 발전은 초격차 기술 확보, 국내 해체 프로젝트 통한 실증 및 고도화, 산업 생태계 조성 및 협력 강화, 글로벌 시장 진출 확대 등 방향으로 전개될 것으로 예상된다.

초격차 기술 확보분야에서는 한국은 기존에 축적된 원전 건설 및 운영 기술을 바탕으로, 4차 산업혁명 기반의 융·복합 기술을 적극 활용하여 고부가가치 혁신 기술을 개발할 전망이다. 디지털 트윈 기반의 해체 플랫폼 구축, 로봇, 인공지능, 증강현실(AR/VR) 등 첨단 기술을 접목하여 안전성과 효율성을 극대화하는 ‘초격차 기술력’확보에 집중할 것으로 보인다.

국내 해체 프로젝트 통한 실증 및 고도화 분야에서는 고리 1호기와 월성 1호기 해체 프로젝트는 국내 기술을 실증하고 고도화하는 중요한 기회가 될 것이다. 이 경험을 통해 확보된 노하우와 기술력은 향후 다른 국내 원전 해체는 물론, 해외 시장 진출의 발판이 될 것으로 보인다.

원전 해체는 다양한 기술과 전문성이 필요한 복합 산업이다. 정부는 국내 관련 기업, 연구기관,대학이 유기적으로 협력할 수 있는 산업 생태계를 조성하고, 기술 개발과 인력 양성을 지원하여 경쟁력을 강화할 계획이다. 한국원자력환경복원연구원과 같은 전문기관이 기술 실증 시설을 구축하고 기술 개발을 주도하는 등 핵심적인 역할을 수행할 것이다. 

국내 원전 해체 경험을 바탕으로, 유럽, 북미, 아시아 등 전 세계적으로 증가하고 있는 원전 해체 시장에 적극적으로 진출할 계획인갓으로 전해졌다. 이는 특히 국내에서 쌓은 중수로 해체 경험은 해외 중수로 시장 공략에 유리하게 작용할수 있다.

한국은 비록 원전 해체 분야에서는 후발 주자이지만, 높은 기술력과 적극적인 정부 지원을 바탕으로 글로벌 원전 해체 시장에서 중요한 역할을 수행할 잠재력을 가지고 있다고 분석된다.

현재 국내에서 개발 중이거나 활용되고 있는 주요 기술 분야는 다음과 같다.

■제염 기술

원전 해체 과정에서 가장 중요한 초기 단계 중 하나인 제염은 방사능을 일정 수준 이하로 떨어뜨리는 작업이다. 한전KPS는 고리 1호기의 계통제염 용역을 수행하며 핵심 제염 기술을 축적하고 있으며, 월성 1호기와 같은 중수로 원전 해체실적을 확보하여 향후 해외 시장 진출까지 계획하고 있다. 베스텍엔터프라이즈는 각종 탱크 및수조 등의 표면 제염과 배관, 전열관의 화학 세정 및 폐액 처리 기술을 보유하고 있다.

■방사능 측정 및 모니터링 시스템

해체 대상 시설 내 방사능 수준을 정확히 측정하는 기술은 안전한 해체 작업의 필수 요소다. ㈜에이엠오토노미는 실내 3차원 방사선 지도 작성시스템을 개발하고 있으며, ㈜오르비텍은 토양 연속 방사능 측정 및 분류 시스템, 정형/비정형 방폐물 방사능 측정 시스템, 공기 중 알파·베타 비산물 오염 측정 시스템 등 다양한 측정 기술을 보유하고 있다.

■원격 해체 및 로봇 기술

작업자의 피폭을 최소화하고 접근이 어려운 구역을 해체하기 위해 로봇 및 원격 제어 기술이 중요하게 개발되고 있다. 한국원자력연구원에서는 최대 200kg의 하중을 다룰 수 있는 고하중 양팔 로봇 ‘암스트롱’을 개발하여 상용화를 추진 중이다.

■폐기물 처리 및 재활용 기술

해체 과정에서 발생하는 방사성 폐기물을 안전하게 처리하고 재활용하는 기술도 중요하다. 폐기물 용융 처리 장치와 크리트 폐기물 감용/안정화/재활용 시스템을 개발하여 폐기물 부피를 줄이고 재활용 가능성을 높이는데 기여하고 있다.

■해체설계 /엔지니어링

해체 전반에 걸친 계획 수립과 안전성 평가를 위한 해체설계 및 엔지니어링 역량도 중요합니다. ㈜뉴디컴은 이 분야의 기술을 제공하고 있다.