[투데이에너지 이성철 기자] K-원전 시대의 과학기술 패권으로 세계화를 선도하고자 하는 한국에너지학회의 미래 원자력 신산업에 대한 전략 내용을 기획 연재해 한국의 현황과 미래 전망의 현주소를 진단하고자 한다.
이번 기획연재는 국내 외 석탄화력발전소의 폐지로 인한 지역사회의 일자리 문제를 동반한 사회적인 문제를 한국의 토종 과학기술로 신산업을 창출하고 이를 기반으로 한국 원천기술이 K-원전 시대의 새로운 미래를 과학기술로 국가 세일즈에 맞추고자 기획하고 있는 한국에너지학회 안지환 회장과 함께 10회에 걸쳐 국내 원자력 분야 국내외 주요 이슈들을 집중적으로 살펴보고자 한다.
이를 토대로 국가가 계획하고 있는 K-원전 시대의 새로운 비전이 성공적으로 추진될 수 있는 대안을 마련하는 기회가 되길 기대해본다. /편집자 주
■한-체코 원자력 수주와 함께 최근 국제원자력기구(IAEA) 총회에서 한국 출신의 두 번째 의장이 선출됐다. 첫 번째 의장이 한국에너지학회의 정근모(전 과학기술처장관) 초대 회장으로 알고 있다. 원자력 분야에서 우리나라가 두각을 나타내고 있는데 현 28대 한국에너지학회 회장직으로서 특히 최초 여성 회장으로 남다른 책임감이 있을텐데.
한국 출신이 두 번째로 국제원자력기구(IAEA) 총회의 의장을 맡게 된 것은 한국의 원자력 분야에서 중요한 이정표라고 생각합니다. 특히 국가적으로 K-원전 세계화에 매우 중요한 의미라고 생각합니다.
저희 학회는 지난 1992년 5월 한국에너지공학회 창립총회를 통해 정근모 회장님이 초대 회장으로 취임한 후 현재 제28대에 이르렀고 그 역할을 제가 맡고 있습니다.
개인적으로 산업자원부의 ETI(Energy Technology Inovation) 연구단장을 수행하면서 학회의 이사로 영입했을 때 명예회장님으로 처음 학회에서 뵙고 그 이후 많은 세월이 지났습니다. 이제 제가 국가적으로 중요한 시기에 이번 기회를 통해 우리나라의 원자력 기술과 정책을 더욱 글로벌 시장에 기여할 수 있는 방향으로 많은 중요한 일들을 진행하고자 합니다.
특히 그린 에너지 패러다임에서 중요한 역할을 하는 원자력과 신기술을 기반으로 하는 ‘퍼스트 무버’ 전략을 통해 한국이 선도적인 역할을 하도록 노력하고자 합니다.
특히 원자력은 기존 석탄발전소의 사회적 문제를 해결하는데 초점을 맞추고자 합니다.
석탄발전소의 부산물로 또는 폐기되는 석탄재 등을 활용해 희토류와 같은 원자력에 필요한 원료를 확보하는 기술은 새로운 에너지 패러다임에서 매우 중요한 요소로 떠오르고 있습니다.
한국은 이 기술을 기반으로 세계 시장에서 선도적인 위치를 차지할 수 있을 것이며 이는 탄소중립 2050 계획에서도 핵심적인 역할을 할 것입니다.
현재 전국의 석탄화력발전소 59기 중 28기가 2036년까지 단계적으로 폐쇄될 예정이며 그로 인한 경제적 손실은 약 75조원에 이를 것으로 예상됩니다.
이 상황에서 석탄화력발전소의 폐지로 인한 경제적 영향을 최소화하고 이를 신산업으로 전환하는 노력이 매우 중요합니다.
이에 대한 성공적인 모델은 새로운 원자력 및 한국형 SMR(소형모듈원전) 시장에서 제시할 수 있는 글로벌 사회의 문제점을 한국 기술 패권으로 세계화 시장을 확보하고 선도할 수 있는 유일한 과학기술로 신시장을 개척할 수 있을 것이라고 확신합니다.
이는 초대 회장님께서도 한국 과학기술로 새로운 신시장을 개척하고자 했던 그때의 목표와 같다고 생각합니다.
저는 현 학회장으로서 이러한 변화를 과학기술을 바탕으로 해결하고자 합니다. 석탄재에서 희토류를 추출한 원료 소재는 미래 SMR에 꼭 필요한 원료들이고 원자력 산업 뿐만 아니라 방위산업과 항공산업에 활용하는 기술은 미국이 전략화했지만 아직 실용화 및 상용화된 사례가 없습니다. 그만큼 한국 역시 이러한 기술을 통해 석탄산업과 이산화탄소를 적용해 새로운 원자력 산업에 적용하는 신기술 원천기술 확립으로 새로운 일자리 창출을 도모할 수 있다는 점에서 학회가 추진코자 하는 주요 목표 중 하나입니다.
아울러 SMR은 탄소중립을 달성하기 위한 필수적인 해결책으로 떠오르고 있으며 특히 전력 수요가 급증하는 미래에 안정적이고 지속 가능한 에너지를 제공할 수 있습니다.
따라서 SMR과 DAC(공기직접포집) 기술의 융합을 통해 글로벌 시장에서 중요한 역할을 할 것으로 기대가 됩니다.
■최근 이러한 배경에서 탄소중립과 함께 추진되는 원자력 분야의 세계적 정책에 대한 소개를 해주신다면 어떠한 사례가 있을까요?
미국 에너지부(DOE)는 최근 2023년에 "Assessment of Nuclear Energy to Support Negative Emission Technologies"라는 보고서를 발표했습니다.
이 보고서는 원자력 에너지가 탄소중립 달성에 중요한 역할을 할 수 있음을 강조하며 특히 DAC(Direct Air Capture, 공기 직접 포집) 기술과의 상호 보완적 관계를 중심으로 활용 방안을 제시하고 있습니다.
첫 번째로 원자력 에너지는 지속적이고 안정적인 전력 공급원이기 때문에 DAC 기술을 위한 필수적인 에너지원으로 제안됐습니다.
DAC 기술은 대기 중의 이산화탄소를 포집하기 위해 많은 전력을 필요로 하며 원자력 에너지는 24시간 동안 안정적으로 전력을 공급할 수 있다는 점에서 간헐적인 재생에너지와 차별화됩니다.
두 번째로 원자력 발전은 저탄소 특성을 갖고 있어 CO₂배출이 거의 없기 때문에 DAC 기술의 탄소 제거 과정을 더욱 효과적으로 지원할 수 있습니다.
세 번째로 원자력 발전에서 발생하는 고온의 열 에너지가 DAC 공정에서 CO₂를 포집하고 처리하는데 유용하게 활용될 수 있다는 점도 주목할 만한 이점입니다.
해당 보고서에서 나오는 DAC 기술을 지원하기 위한 제도적 장치로 이산화탄소 1톤을 처리할 때마다 약 180달러의 국가 지원금을 제공하는 관련 법도 운영하고 있습니다. 이를 통해 DAC 기술의 상용화와 신산업 창출을 촉진하고 더불어 원자력 및 SMR에 대한 부분들을 활성화하며 새로운 일자리를 창출하는 전략을 세웠습니다.
또한 SMR에 대한 역할과 활용 방안도 제시됐습니다.
SMR은 모듈 방식으로 유연한 배치가 가능하고 낮은 초기 비용과 빠른 건설 시간, 높은 안전성을 갖추고 있어 DAC 플랜트에 지속적이고 안정적인 전력을 공급할 수 있는 최적의 원자로로 평가받고 있습니다.
SMR에서 발생하는 고온의 열 에너지는 DAC 공정 중 CO₂를 흡착제로부터 방출하는 데 필요한 열을 제공할 수 있으며, SMR을 DAC 플랜트 인근에 설치하여 에너지 전달 손실을 최소화할 수 있다는 장점도 부각됐습니다.
결국 미국 에너지부의 보고서는 원자력 에너지가 DAC 기술을 지원하는 중요한 역할을 할 수 있음을 강조하며 SMR이 안정적인 전력과 열에너지를 제공함으로써 DAC 공정의 효율성과 경제성을 높일 수 있는 솔루션으로 평가받고 있습니다.
이는 탄소중립과 무탄소 에너지 전략을 동시에 수립하고 이를 기반으로 하는 새로운 산업 생태계를 구축하기 위한 중요한 과학적 접근방법이라고 할 수 있습니다.
그리고 향후 석탄발전소 기반으로 적용 가능한 연구를 수행 예정입니다.
■이런한 배경에서 향후 10회 기연연재를 통해 제시하고자 하는 중요한 의제들에 대한 소개를 해준다면.
1. 세계 석탄화력 발전소의 한국형 SMR 산업을 선도하기 위한 석탄재 기반 희토류 원료의 적용기술에 대한 세부적인 내용
2. 탄소중립 실현을 위한 기존 원자력 산업의 DAC기술을 적용하기 위해 IEA에서 제안된 DAC 세부 혁신기술의 내용
3. 미국은 기존 원자력과 DAC기술을 접목해 지원하는 법안 소개 및 현재 수행되고 있는 세부적인 사업 내용
4. 석탄화력발전 폐쇄에 따른 SMR 전환의 신산업 및 일자리 창출에 대한 미국 가이드라인 내용 및 국내 적용 가능성
5. 글로벌 석탄발전소의 폐쇄에 따른 신규 위성도시 건설로의 한국형 SMR을 적용한 석탄재 활용 카본 넷제로 시티(CNC) 구현으로 K-원전의 과학세일즈 역할 및 전략
6. 과학기술 패권으로 전망한 석탄재 활용 카본 넷제로 시티(CNC)의 한국형 원천기술의 세부적인 내용
7. 탄소 중립시대의 카본넷제로시티(CNC) 에서의 계도국형 탄소 적정기술에 대한 원천기술 수반여부 및 세부 내용
8. 기존 에너지 전환시대에 석탄화력발전소와 원자력 산업의 연계 및 ESG측면에서의 신기술 전략
9. 한국형 SMR 선도를 위한 틈새 원천 기술로 기획하고 있는 석탄재 희토류 공급망의 국가 안보경제 신시장에 대한 전망
10. 2050 탄소중립 실천으로 바라본 한국 원자력 산업의 미래 전망과 문제점