[투데이에너지]
지구 온난화와 기후 변화가 심각해지면서 전 세계적으로 탄소 배출 감축과 지속 가능한 에너지 시스템 구축은 매우 시급한 과제다.
이러한 상황에서 원자력-재생에너지 ‘하이브리드 에너지 시스템(N-R HES)’은 혁신적인 해결책으로 주목을 받고 있다. N-R HES는 원자력 발전의 안정적인 전력공급 능력과 재생에너지의 지속 가능성을 결합해 상호 보완적인 시너지 효과를 창출할 수 있다.
원자력 발전은 탄소 배출이 적고 대량의 전력을 안정적으로 생산할 수 있는 기술이지만 높은 초기 자본 비용과 건설 기간, 안전성 문제 등 해결해야 할 과제를 가지고 있다. 반면 재생에너지는 태양광, 풍력 등 지속 가능한 자원을 활용하지만 출력의 변동성과 간헐성으로 인해 전력망 안정성을 확보하는 데 어려움이 있다.
N-R HES는 이 두 에너지원의 장점을 결합해 상호 단점을 보완하고 안정적인 에너지 공급과 탈탄소화를 동시에 추구할 수 있다.
N-R HES에서는 원자력 발전소와 재생에너지로부터 생산하는 전력과 열에너지를 다양한 방식으로 활용한다. N-R HES는 크게 아래와 같이 다섯 가지 장점을 들 수 있다. 첫째, 원자력과 재생에너지 모두 탄소 배출량이 적어 화석 연료 의존도를 낮추고 탈탄소화 목표 달성에 기여한다. 둘째, 원자력은 안정적인 에너지 자원을 사용하기 때문에 에너지 수입 의존도를 줄여 에너지 자립성을 높이는데 활용할 수 있다. 셋째, 전기 생산뿐만 아니라 담수화, 수소 생산, 지역 난방, 산업 공정 열 등 다양한 에너지 수요를 충족할 수 있다. 넷째, 원자력발전소의 긴 수명과 재생에너지원의 낮은 운영 비용을 결합해 에너지 생산 비용을 절감할 수 있다.
마지막으로 원자력 발전의 안정적인 출력과 재생에너지의 유연성을 결합해 전력망 안정성을 높이고 재생에너지 통합의 어려움을 완화할 수 있다.
N-R HES를 실제 실현하기 위해서는 기술, 경제, 사회적 측면에서 해결해야만 하는 과제들도 존재한다. 기술적 과제로는 재생에너지의 간헐성, 복잡한 시스템 통합, 고온 운영 환경 등의 문제가 있지만 에너지 저장 기술 개발, 고급 제어 시스템 구축, 고온 재료 연구 등을 통해 해결할 수 있다.
높은 초기 투자 비용, 낮은 전력 가격, 불확실한 정책 및 시장 환경 등의 경제적 문제가 있을 수 있고 이는 정부 지원 및 인센티브 제공, 프로젝트 파이낸싱 활용, 장기적인 에너지 계획 수립 등으로 해결할 수 있다.
N-R HES는 우리나라를 포함 이미 전 세계적으로 다양한 프로젝트를 통해 이미 부분적 요소 기술을 개발중이다. 한국수력원자력은 원자력 전력을 활용한 수소 생산과 SMR 기반 스마트 넷제로 시티 모델을 개발 중이며 제주도 행원풍력발전단지에서는 재생에너지를 활용해 그린수소 생산 실증 사업을 진행하고 있다.
미국은 원자력 발전소에서 수전해를 통한 수소생산 실증 프로젝트를 진행 중이며 JISEA는 N-R HES의 잠재성을 연구하고 있다. 스웨덴과 프랑스, 영국 등 유럽에서 원자력을 이용한 수소 생산을 실증하거나 프로젝트를 진행중이다.
미래세대에서는 N-R HES를 통한 지속 가능한 에너지 확보가 필수적인 전략이 될 것이다. 이는 탄소 중립 목표 달성과 에너지 안보 강화에 크게 기여할 수 있으며 안정적인 전력 공급과 함께 다양한 에너지 수요를 충족할 수 있다.
N-R HES의 성공적인 구현을 위해서는 기술 개발, 정책 지원, 사회적 수용성 확보를 위한 지속적인 노력과 국제적인 협력이 필요하다. 원자력과 재생에너지에 대한 균형적인 정책 추진은 미래세대가 지속 가능한 사회를 만들고 이끌어가도록 기반을 만들기 위함이다. 이제 정부와 산업계, 연구기관은 N-R HES를 실현해 지속 가능한 에너지 미래를 준비해 나가야 한다.