[창간특집] 전 세계 원전 노후화·원전해체 현황
[창간특집] 전 세계 원전 노후화·원전해체 현황
  • 김병욱 기자
  • 승인 2020.09.21
  • 댓글 0
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향후 원자로 폐쇄 급격 증가 가능?
중국, 12기 원전 건설 중
러시아, 4기 신규 원자로 건설 진행
미국, 원전 해체 산업 빠르게 성장
 

[투데이에너지 김병욱 기자] 올해 1월1일 기준으로 세계의 운전 중인 원자력발전소는 441기로 설비용량은 3억9,011만kW로 집계 됐다.
지난 2019년 세계적으로 4기의 원자력발전소가 상업운전을 시작했으며 13기가 영구적으로 운전을 정지, 5곳의 신규 원전의 건설이 시작됐다.
또한 원자로 수 증가세의 약화와 전 세계 원자로의 노후화도 빠르게 진행되고 있다.
이에 한국원자력산업협회에서 발간한 ‘2020 원자력연감’과 ‘2020 세계 원자력발전의 현황과 동향’을 통해 세계 주요 동향, 국가별 정책 동향, 탈원전 추진 국가, 미국·영국 등의 원전 해체 등에 대해 살펴본다. /편집자 주


지난 1990년 이전까지는 신규 원자로의 꾸준한 유입으로 원자로 가동연령 분포의 변화가 매우 완만했던 반면 이후 신규 원자로 유입이 크게 줄어들면서 전 세계적으로 원전의 노후화가 심화되고 있다.

주요국의 원자로 가동연령 분포를 보면 미국(39.9년), 캐나다(37.1년), 영국(36.6년), 프랑스(35.4년), 독일(33.5년), 일본(29.4년)과 같은 원전 선진국의 가동 연령이 대략 30년 정도임을 알 수 있다.

이에 반해 한국과 중국에서 운영 중인 원자로의 평균 가동수는 각각 21.0년과 8.2년으로 전반적인 노후화 정도가 낮다.

IAEA에 따르면 향후 원전 전망을 고수요 시나리오와 저수요 시나리오로 구분해 분석하고 있다. 고수요의 경우 원전의 설비용량은 오는 2030년까지 496GW, 오는 2050년에는 715GW로 증가할 것으로 전망하고 있다.

반면 저수요 시나리오에서는 원전 설비 용량이 오는 2040년까지 점진적으로 감소하다가 오는 2050년 371GW 수준으로 반등 할 것으로 내다봤다. 현재 절반 이상의 원자로가 30년 이상의 가동연수를 보이고 있기 때문에 향후 원자로 폐쇄가 급격히 증가할 가능성이 높다.

■주요 국가별 정책 동향

미국은 전 세계 원자력발전량의 30%를 차지하는 세계 최대의 원전 운영 국가로 30개 주에서 96기의 원전을 가동중이다.

지난 2019년 미국의 총 발전량은 4,118TWh이며 총 809TWh의 전력을 생산한 원전의 발전비중은 19.7%이지만 무탄소 전원 중 원전의 비중은 63%로 상당하다.

특히 미국의 원전 발전량은 설비 증설이 거의 전무함에도 불구하고 설비이용률의 개선으로 증가하고 있다.

미국은 100여기의 원전을 운영한 국가이지만 대부분의 원전은 지난 1967년과 1990년대 사이 건설됐으며 지난 1977년부터 2013년 사이에 착공된 미국 내 신규 원전은 없는 상황이다.

이어 미국 내 원전에 대해 Gallp이 Three Mile Island 사고 40주년을 기념해서 실시한 설문조사에서 49%의 찬성의견과 49%의 반대 의견이 나타났다.

캐나다 정부는 운전 중인 10개 원전에 대해 운전 수명 30년 연장을 위한 설비개선을 추진하기로 결정했으며 향후 15년 이상 유지 될 설비개선 작업을 통해 수만개의 일자리가 발생할 것으로 예상하고 있다.

계획에 따르면 오는 2026년까지 Dalinggton 1~4호기, 2033년까지 Bruce 3~8호기의 업그레이드를 완료할 계획이다.

또한 전력생산의 81%를 화석연료로 충당하는 Saskatchewan 주에서는 오는 2030년까지 2005년대비 탄소배출량 40% 저감을 위해 소형모듈원자로(SMR)를 포함한 저탄소 전원의 도입을 고려하고 있다.

중국은 45기의 원전을 가동 중이며 현재 12기의 원전을 건설 중이다. 지난 2019년 중국은 전년대비 4.7% 증가한 7,142.2TWh의 전력을 생산했으며 원전의 발전량은 전년대비 18.2% 증가한 349TWh를 기록했다.

중국에서 원자력발전이 빠르게 증가하는 배경에는 심각한 대기오염 문제가 자리 잡고 있으며 대기오염과 기후변화 대응을 위해 원자력발전 확대 계획을 추진 중이다.

또한 중국은 일대일로 전략의 일환으로 원전 수출을 추진 중이며 지난 2018년 기준으로 37개국과 원자력 협정을 체결했다. 

수출 원전에 적용될 노형은 주로 중국이 지적재산권을 보유한 CAP1400, HPR1000으로 이뤄질 전망이다.

러시아는 지난 2월 기준으로 총 38기의 원자로를 가동하고 있으며 4기의 신규 원자로를 건설하고 있다.

특히 러시아는 지난 2019년 12월 부유식 원전 Akademik Lomonosov를 통해 극동 Chukotka자치구에서 최초로 전력을 생산했다.

Akademik Lomonosov는 2만1,000톤(길이 144m, 폭 30m)급으로 35MW KLT-40S 원자로 2기로 구성돼 있다. 최대 70MW 규모의 전력과 50Gcal/h의 열에너지를 생산할 수 있어 약 10만명 규모의 도시에 전력 공급이 가능하다.

Rosatom은 부유식 원전이 향후 3~5년 동안 연료 교체 및 재장전의 걱정없이 운전을 계속 할 수 있기 때문에 발전 소요 비용을 대폭 절감할 수 있으며 부유식 소형원전이 연속적으로 생산된다면 원거리 지역 또는 낙도지역에 적합한 소형모듈원자로 기반 발전시설의 전력공급단가가 더욱 저렴하게 책정돼 비용 절감은 물론 탄소배출 저감에 기여 할 수 있다고 발표했다.

핀란드는 지난 2월 현재 4기의 원자로를 가동 중이다. 지난 2019년 핀란드의 총 발전량은 66.1TWh이며 이중 34.7%인 22.9TWh의 전력을 원전으로 생산하고 있다. 

특히 핀란드 연립정부는 2019년 원자력을 저탄소 에너지원으로 지속적으로 이용하면서 오는 2035년까지 핀란드를 탄소중립국으로 전환할 계획을 발표했다.

핀란드는 신규 원전으로 Olkiluoto 원전 3호기를 건설 중이며 Hanhikivi 1호기 건설계획을 추진중이다. 또한 핀란드는 SMR 도입을 위한 준비 작업을 진행하고 있다. 

체코는 현재 VVER-440 4기로 구성된 Dukovany 원전과 VVER-1000 2기의 Temelin 원전을 운영중이며 총 설비용량은 3,932MW이다.

체코 정부는 지난 2019년 11월 오는 2036년 완공을 목표로 Dukovany 원전의 신규 건설을 승인했다.

1,200MW급 원자로 1기를 건설하는 Dukovany 원전 신규 건설 사업은 오는 2022년 말 원자로 공급업체를 선정하고 2029년 건설승인을 받아 착공할 예정이다.

현재 러시아 Rosatom사, 프랑스 EDF사, 중국 CGN사, 미국 Westinghouse사, 한국수력원자력(한국)사가 신규 프로젝트 입찰에 참여하고 있다.

Atmea사(프랑스 Areva·일본 미쓰비시중공업)는 지난 2월 프로젝트 참여를 철회했다.

헝가리는 지난 2014년 1월 Rosatom과 함께 Paks 원전 부지 내에 1,200MW급 VVER 노형 원전 2기를 증설하는 MOU를 체결했으며 해당 프로젝트의 총 비용은 125억유로이다. 또한 헝가리 혁신 및 기술부는 원자력과 재생에너지를 두 축으로 하는 에너지 및 기후변화 계획안을 발표했다. 

이를 토대로 당초 2050년까지 온실가스 배출량을 1990년 대비 최소 52% 감축 계획을 수립했으나 정부는 이번 기간에 최대 85%까지 감축하는 것을 목표로 하고 있다.

현재 헝가리는 바이오매스의 보급이 급증함에 따라 오는 2030년까지 에너지소비에서의 재생에너지 비중을 당초 14% 전후에서 20%로 확대할 계획이다.

헝가리 정부는 장기 에너지 및 기후변화 계획안에서 전력부문의 탈탄소화에 중요한 역할을 담당할 전원으로 원자력을 강조하고 있다. 기존에 운영하던 Paks 1~4호기와 더불어 신규 원전 2기의 증설을 고려하고 있는 헝가리 정부는 PaksII로 명명된 해당 프로젝트를  Rosatom이 추진하도록 했다.

 

 

■탈원전 추진 국가

독일은 지난 2월 기준으로 6기의 원자로를 가동하고 있다.

독일의 탈원전 정책은 지난 2011년 3월 일본의 후쿠시마 원전 사고 이후 본격적으로 시행됐지만 독일 탈원전의 역사는 지난 1986년 체르노빌 사고와 더불어 시작됐다고 볼 수 있다.
체르노빌 사고 이후 지난 1989년 Greifswald-5 원전 건설을 마지막으로 독일의 신규 원전 건설은 중단됐다.

지난 1989년 10월 사민당과 녹색당은 연립정부를 수립하고 2002년 원자력법 개정(신규 원전 건설 금지·원전 가동 연수 40년 제한 등)을 통해 탈원전 정책을 추진했다.

반면 지난 2005년 출범한 Merkel 정부는 온실가스 배출, 전력가격, 전력공급 안정성, 러시아 가스 의존도 심화 등을 우려해 사민·녹색당 연정의 탈원전 정책을 폐기하고 지난 2010년 10월 17기의 기존 원전에 대한 계속운전 계획을 발표했다.

독일 정부는 오는 2022년까지 모든 원자로를 단계적으로 폐지하고 재생에너지 비중을 확대하는 내용의 에너지전환(Energiewende)정책을 추진 하고 있다.

지난 2019년 일부 독일 재계 및 정계 지도자들은 기후 변화 대응과 탈원전에 따른 용량 부족을 우려해 원전의 계속운전 시행을 요구했지만 독일 연립정부는 오는 2022년 말까지 예정된 원전 폐쇄 계획을 고수한다는 입장을 견지하고 있다.

스웨덴은 지난 3월 기준으로 총 7기의 원전을 보유하고 있으며 건설중인 신규 원전은 없다.

스웨덴은 지난 1980년 미국의 TMI 원전 사고 이후 국민투표를 통해 단계적 원전 폐쇄를 결정한 최초의 탈원전 국가이다. 이에 반해 대체에너지 공급 부족으로 원자력발전소 폐기를 수차례 연기해왔다.

또한 지난 2010년 6월 스웨덴 보수연합 정권은 신규 대체 원자로 건설 허용을 포함하는 방향으로 원자력법을 개정했으며 지난 2016년 6월 스웨덴은 정당 간 합의를 통해 오는 2040년까지 재생에너지 발전 100%를 목표로 하는 장기에너지 정책을 추진하고 있다.

벨기에는 7기의 원자로를 보유하고 있으며 오는 2025년까지 단계적으로 원전을 폐쇄할 계획을 가지고 있다.

지난 3월 벨기에 헌법재판소는 환경영향 평가 수행 없이 Doel 원전 1•2호기의 10년 계속 운
전을 승인 한 2015년 판결은 무효라고 판결했다.

다만 원전 폐쇄에 따른 전력공급 안정성 문제를 고려해 오는 2022년말까지 2016년 법률의 효력을 인정하는 가운데 조속히 환경영향평가, 공론화, 국제협의를 수행할 것을 촉구했다. 

이상의 요구조건이 충족되면 Doel 원전 1·2호기의 계속운전을 승인 하는 신규 법안이 마련될 수 있지만 요구조건이 미충족 되는 경우에는 모두 오는 2023년 1월1일 폐쇄될 예정이다.

스위스는 지난 2011년 후쿠시마 원전 사고 이후 기존 정책을 포기하고 원자로 5기를 오는 2034년까지 순차적으로 폐쇄하는 탈원전 정책을 추진하기로 결정했다. 스위스는 원전의 가동연한을 약 50년으로 보고 있는 반면 법적으로 상한을 정하지 않고 있다.

이에 스위스 연방원자력안전감독청(ENSI)이 안전하다고 판단하는 경우에 한해 50년 이상의 계속운전이 가능한 상황이다.

대만은 차이잉원 총통이 지난 4월27일 체르노빌 원전사고 37주년 반핵 가두집회행진에 참석해 민주진보당이 집권하는 한 ‘핵 없는 대만’이라는 현 정부의 탈원전 정책을 유지할 것을 확인했다.

지난 2018년 11월 열린 국민투표 결과 대만 국민은 오는 2025년까지 모든 원전의 가동을 중단하는 전기사업법 95조 제1항의 폐지에 찬성했으나 대만 경제부가 탈원전 기조를 유지할 것이라는 입장을 밝혔다.

■원전 해체, 빠르게 성장하는 산업

재생에너지, 셰일가스와의 경쟁구도로 인해 지난 2013년 이후 6기의 원전이 경제성 문제로 가동을 중단 한 가운데 미국 원전산업에서 가장 빠르게 성장하고 있는 분야는 원전 해체 산업으로 확인됐다.

기존의 원전 해체는 원전 영구 정지 이후 수십 년에 걸쳐서 진행됐으나 최근 Northstar, Holtec International 등 원전 해체 전문기업은 8년 이내 해체가 가능하다고 주장하며 영구정지에 들어간 원전의 매입에 나사고 있다.       

Northstar는 Vermont Yankee 원전을 시작으로 4기의 해체 대상 원전의 매입을 추진 중이며 Holtec International도 지난 2018년 7월 캐나다의 SNC-Lavalin 그룹과 원전 해체 전문 합작투자회사를 설립한 이후 해체 대상 원전에 대해 인수 계약을 체결했다.

NRC는 이들 원전 해체 전문기업의 원전 매입 승인을 검토 중이며 승인이 이뤄진 이후 각 기업은 해체 대상 원전과 수십억 달러 규모의 원전 해체 기금을 인수해 해체 완료 후 기금 잔액을 보유 할 수 있다.

원전을 조기에 해체 완료하고 해체 기금의 잔액을 챙겨 이익을 내는 것이 원전 해체 전문기업의 수익모델이며 고준위 방사성폐기물 영구처분장이 확정되기 전까지 연방정부로부터 사용후핵연료 보관 비용을 보상 받는 것도 검토하고 있다.

원전 해체 전문기업이 원전의 조기 해체와 발전사업자가 부담해야 할 수십년에 걸친 해체 작업 및 방사능 감시 업무에 대한 부담을 경감해준다는 측면에서는 매우 긍정적이지만 일부에서는 8년 내에 안전한 원전 해체가 가능한지에 대해 의구심을 나타내고 있다.

또한 영국은 지난 2003년 3월까지 47년간 잉글랜드와 웨일즈에 전력을 공급한 Calder Hall 원전의 사용후핵연료 작업을 지난 2011년 최초로 시작했다. 4기의 원자로에서 회수된 3만8,953개의 연료봉은 별도 용기에 보관 돼 Sellafield의 연료 취급시설로 이송됐다.

이후 Magnox 재처리 시설에서 사용후핵연료를 재처리해 재사용이 가능한 우라늄과 플루토눔을 추출할 예정으로 알려졌다.

또한 Calder Hall 원전의 원자로 건물은 완전히 제염 및 해체 될 예정이며 부지의 해체 작업은 영국 원자력해체청(NDA)이 700억파운드(한화 약 106조7,000억원)의 작업 비용을 투자해 오는 2120년까지 작업을 마칠 예정이다.


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