풍력 발전소, 태양광 패널, 그리고 기타 청정 에너지원은 불안정하여 필요한 전력량을 공급할 수 없습니다. 이는 러시아-우크라이나 분쟁 이후 더욱 심각해진 유럽의 현재 에너지 위기에서도 여실히 드러납니다.
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| 핵에너지는 인류가 이룬 가장 위대한 업적 중 하나입니다. |
핵 에너지: 오래된 것과 새로운 것
화석 연료와 물이 부족한 일부 국가에서는 원자력 발전의 대안이 없습니다. 점점 더 많은 국가들이 원자력 발전에 관심을 보이고 있습니다. 2022년 중반 현재 전 세계적으로 건설 중인 원자로는 53기이며, 이 중 21기는 중국에, 8기는 인도에 건설 중입니다. 이는 2019년 46기에서 증가한 수치입니다.
국제원자력기구(IAEA)에 따르면, 2023년 1월 1일 현재 건설 중인 52기의 원자로 중 9기는 신규 국가에 위치하고 있으며, 28개국은 원자력에 관심을 가지고 있으며, 원자력을 자국의 에너지 믹스에 통합할 계획을 가지고 있거나 적극적으로 추진하고 있습니다. 또한 24개 회원국이 IAEA 활동에 참여하고 있으며, 10~12개 회원국은 2030년에서 2035년 사이에 원자력 발전소를 가동할 계획입니다.
국제에너지기구(IEA)에 따르면 2017년 이후 건설되었거나 건설 중인 신규 원자로의 87%가 러시아 또는 중국 설계였습니다. 일부 전직 원전 지도자들은 이 분야에서 입지를 잃었습니다.
원자력 산업의 또 다른 문제는 노후 원자로의 수명이 다했거나 곧 만료될 것이라는 점입니다. 전 세계 원자로 발전 용량의 약 63%가 30년 이상 노후되어 있으며, 이러한 발전소의 운영을 유지하거나 연장하려면 상당한 투자가 필요합니다. 예산이 배정되지 않으면 선진국의 기존 원자로 수는 30%까지 감소할 수 있습니다.
IEA 사무총장은 핵에너지 없이는 세계가 2050년까지 기후 중립 목표를 달성할 수 없다고 믿고, 선진국 정부와 기업에 평화적 목적을 위한 핵에너지에 대한 태도를 바꿀 것을 촉구했습니다.
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| 2022년 가동 중인 원자로가 가장 많은 국가 |
"국제 핵 에너지 상황 및 전망 2021" 보고서에 따르면, 모든 사람이 현대적이고 안정적이며 지속 가능하고 저렴한 에너지원에 접근할 수 없다면(UN 지속 가능한 개발 목표 7) 빈곤, 기아, 불평등 및 기후 변화 근절을 포함한 16가지 목표를 달성하는 것이 어려울 것이라는 인식이 전 세계적으로 확산되고 있습니다.
IAEA의 2021년 보고서에 따르면 두 가지 시나리오가 가능합니다. 낙관적 시나리오는 세계 원자력 산업이 금세기 중반까지 생산 용량을 두 배로 늘릴 것이라는 시나리오이고, 비관적 시나리오는 현재 설치 용량 수준을 유지하지만 생산량은 증가할 것이라는 시나리오입니다.
보고서는 2050년까지 탄소 중립 목표를 달성하려면 전 세계 원자력 발전량이 2050년까지 두 배로 증가해야 한다고 명시하고 있으며, 이는 IAEA의 낙관적인 시나리오가 현실화되어야 함을 의미합니다. 일부 시나리오에서는 원자력 발전이 주도적인 역할을 하는데, 예를 들어 Shell의 예측은 원자력 발전량이 연 7.8%로 가장 높은 성장률을 기록하는 반면, BP의 시나리오는 2.7~3%의 성장률을 예상합니다.
일부 핵에너지 국가들이 전기와 녹색 경제 에 대한 요구에 어떻게 대응하고 있는지 살펴보겠습니다.
유럽: 지지자, 반대자
유럽에는 프랑스와 마크롱 대통령이 이끄는 국가 그룹이 있는데, 이들은 핵에너지 개발의 전망을 명확히 이해하고 있으며, 핵에너지를 유럽 분류 시스템(유럽 그린 협정의 틀 안에서 환경 친화적이고 지속 가능한 투자를 명확히 하기 위해 만들어진 분류 시스템)에 포함하고 핵에너지를 녹색 에너지로 인정하자고 제안했습니다.
2021년 10월, 불가리아, 크로아티아, 체코, 핀란드, 프랑스, 헝가리, 폴란드, 루마니아, 슬로바키아, 슬로베니아의 15개 장관이 서명한 기사가 언론에 게재되었습니다. 기사에는 "원자력은 안전하고 혁신적입니다. 지난 60년 동안 유럽 원자력 산업은 그 신뢰성과 안전성을 입증해 왔습니다. 이 산업의 발전은 유럽에서 약 100만 개의 고급 일자리를 창출할 수 있을 것입니다..."라는 내용이 담겨 있었습니다.
2021년 11월, 독일과 오스트리아를 비롯한 유럽 8개국 정치인 16명이 유럽 집행위원회(EC)에 서한을 보내 원자력을 EU 분류에 포함하지 말 것을 요청했습니다. 정치인들은 "미래는 재생에너지에 달려 있다" 고 강조했습니다. 그러나 2022년 7월, 추가 위임법(Additional Delegation Act)에 따라 원자력은 여전히 EU 분류에 포함되어 있었습니다.
프랑스는 해외 투자를 확대하고 있습니다. 2021년 10월, 프랑스 전력회사 EDF는 폴란드 정부에 3세대(EPR) 원전 4~6기를 건설하는 제안서를 제출했습니다. 그러나 핀란드 건설 과정의 일부 문제(시운전 지연)로 인해 바르샤바 정부는 프랑스의 제안을 거부했습니다. 한국이나 미국 기업들이 폴란드에 원전을 건설할 예정입니다. 2021년 4월, EDF는 인도 원자력공사 NPCIL에 EPR 원자로 6기를 갖춘 인도 자이타푸르 원전 건설 타당성 조사 제안서를 제출했습니다. 현재 계약은 마무리 단계에 있습니다.
미국은 핵에너지를 포기하지 않는다
미국은 세계에서 가장 오래되고 강력한 원자력 산업을 보유하고 있지만, 원자력 프로그램 축소로 인해 이 분야에서 뒤처졌습니다. IAEA(2023년 1월 1일 기준)에 따르면, 현재 92개의 원자로(54개의 원자력 발전소)가 가동 중이며, 총 설비 용량은 94,718MW입니다.
2021년 미국 원자력 발전소는 7,780억 kWh의 전력을 생산했는데, 이는 2020년보다 1.5% 감소한 수치입니다. 전체 전력 생산량에서 원자력 발전이 차지하는 비중은 2020년 19.7%에서 18.9%로 감소했습니다.
현재 가동 중인 원자력 발전소의 대부분은 1967년에서 1990년 사이에 건설되었습니다. 1979년 쓰리마일 섬 사고 이후, 원자력 발전소의 투자 수익률 둔화와 석탄 및 가스 발전소와의 경쟁으로 인해 원자력 산업의 위기가 심화되었습니다. 지난 26년 동안 신규 원자로가 단 한 대만 가동되었습니다. 원자력 발전소는 계속해서 노후화되고 있으며, 평균 연령은 41.6년으로 세계에서 가장 오래된 발전소 중 하나입니다. 현재 조지아주에서는 AP-1000 원자력 발전소만 건설 중입니다.
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| 미국(애리조나주) 최대 규모의 원자력 발전소인 팔로 베르데 원자력 발전소는 3기로 구성되어 있으며, 각 기의 발전 용량은 1400MW이다. |
미국은 "청정" 에너지로의 전환 정책을 선언했지만, 원자력 발전을 포기하려는 것은 아닙니다. 미국 에너지부는 최근 국내 원자력 발전소 용량을 세 배로 늘리고, 2050년까지 총 200GW의 신규 원자력 발전소를 건설하여 탄소 중립(Net Zero)을 달성하는 방안을 제안했습니다. 이 프로그램에는 7천억 달러 이상의 비용이 소요될 것으로 추산됩니다. 이 목표를 달성하려면 2030년부터 매년 총 13GW의 원자력 발전소를 가동해야 합니다.
그러나 전문가들에 따르면 미국은 이 산업에서 뒤처져 있으며, 원자로 건설 기술은 미흡하고, 연료 추출 및 농축은 제대로 이루어지지 않고 있으며, 이러한 규모의 원자로 건설에는 약 3조 달러가 필요할 것으로 예상됩니다. 이 프로그램이 실현된다면 미국 경제 전체에 막대한 영향을 미칠 것이며, 그 실행은 충분히 가능합니다.
중국: 세계 성장률 1위
2022년 중반 기준, 중국은 총 용량 약 52GW에 달하는 55기의 원자로를 가동하고 있습니다. 2021년 중국의 원자력 발전소는 3,832억 kWh의 전력을 생산하여 전체 전력의 5%를 차지했는데, 이는 2020년과 거의 같은 수치입니다. 중국은 원자력 산업이 가장 젊은 나라입니다. 2022년 3월, 국가에너지국은 2025년까지 원자력 발전 용량을 70GW로 확대하는 계획을 발표했습니다. 2022년 현재 중국은 20,932MW 규모의 21기를 건설하고 있습니다.
2021년 중국은 화룽 1호기(중국의 용) 원자로인 HPR-1000(3세대 가압경수로 프로젝트)을 기반으로 3기의 신규 원전(창장 3, 4호기, 사나오쿤 2호기) 건설을 시작했습니다. 중국은 이 프로젝트를 원자력 발전 및 기술 수출의 거점으로 삼을 계획입니다.
일본: 후쿠시마 이전과 이후
2011년 3월 후쿠시마 제1원전 사고 이전까지 일본의 원자력 산업은 전체 전력의 약 25~30%를 차지했으며, "에너지 안보 - 환경 보호 - 경제 성장"이라는 국가 발전 전략의 중요한 고리였습니다. 그러나 사고 1년 후 이 수치는 2.7%로 떨어졌고, 2020년에는 4.3%로 감소했습니다.
사고 이후 일본은 가동 중인 원자로 27기를 폐쇄하고 신규 원자로 3기의 건설을 중단하기로 결정했습니다. 또한 자연재해 발생 시 안전을 확보하기 위한 조치가 취해졌고, 원자력규제청(NRA)이라는 새로운 기관이 설립되었습니다. 쓰나미로부터 보호하기 위해 더 높고 튼튼한 방조제 건설이 시작되었습니다.
2022년 8월, 기시다 후미오 일본 총리는 가동이 중단된 원자력 발전소를 재가동하겠다고 발표하며 원자력 산업의 전환점을 마련했습니다. 기시다 총리는 2050년까지 탄소 중립이라는 일본 정부의 목표를 달성하기 위해 새로운 안전 장치를 갖춘 차세대 원자로의 활용 방안을 연구하도록 정부 위원회에 지시했습니다. 따라서 일본의 "원자력 르네상스" 가능성 또한 열려 있습니다.
2021년 일본의 가동 중인 원전 수는 10GW 미만 용량의 원자로 10기로 안정적으로 유지되었습니다. 동시에, 2020년부터 2021년까지 전체 용량의 5.1%에 해당하는 43.1TWh에서 61.3TWh(7.2%)로 크게 증가했습니다.
러시아: 선도적 개발업체
현재 러시아의 로제네르고아톰 그룹은 11개의 원자력 발전소를 운영하고 있으며, 총 설비 용량은 29.5GW가 넘는 37기의 발전소를 운영하고 있습니다. 러시아는 생산량 기준 세계 4위입니다. 2022년 러시아 원자력 발전소는 2,233억 7,100만 kWh의 생산량 기록을 세웠습니다.
러시아는 현재 해외 원자력 발전소 건설 분야에서 세계 선두주자로, 전 세계 원자력 발전소 건설 시장의 70%를 점유하고 있습니다. 2021년에는 중국, 인도, 터키를 포함하여 5기의 VVER-1200 발전소 건설이 시작되었습니다. 러시아는 현재 전 세계적으로 10기의 원자력 발전소를 건설하고 있습니다.
미국 Power 잡지에 따르면, VVER-1200 원자로를 갖춘 러시아 원자력 발전소(3세대 이상인 노보보로네시 원자력 발전소(NVAES-2 No.1) 6호기)가 2017년 "최우수 발전소" 부문에서 상을 수상했습니다. Power 잡지는 "노보보로네시 원자력 발전소의 새로운 VVER-1200 장치는 최신 성과와 개발에 기반을 두고 있으며, 모든 것이 후쿠시마 이후의 모든 안전 요구 사항을 충족합니다(이것이 이 장치가 3세대 이상 원자로로 간주되는 이유입니다). 능동 및 수동 안전 기능을 독특하게 결합한 최초이자 유일한 종류입니다."라고 밝혔습니다.
러시아의 원자력 에너지 기업인 로사톰(Rosatom)은 현재 세계 2위의 우라늄 생산국으로, 연간 약 7,000톤(세계 시장의 15%)을 채굴하고 있습니다. 2023년 상반기 미국은 러시아로부터 416톤의 우라늄을 수입했는데, 이는 2022년 동기 대비 2.2배 증가한 수치로 2005년 이후 최고치를 기록했으며, 미국 핵연료 수요의 32%를 차지합니다.
백악관 핵 자문위원 프라나이 바디에 따르면, 미국은 러시아산 핵연료에 지나치게 의존하는 데 따른 비용 부담으로 어려움을 겪고 있으며, 따라서 뉴멕시코주 우렌코(Urenco) 원자력 발전소의 농축 우라늄 생산을 늘릴 계획이라고 합니다. 러시아는 원자력 에너지를 계속해서 적극적으로 개발하고 있습니다.
요약하자면, 많은 분석가들이 현재 원자력 발전 용량 증가에 대한 전망을 조정하고 있습니다. IAEA의 최신 추정에 따르면, 전 세계 원자력 발전 용량은 2050년까지 873GW로 증가할 것으로 예상되며, 이는 작년 IAEA 예측보다 10% 높은 수치입니다. IEA에 따르면, 전 세계 원자력 발전량은 2030년까지 16~22%, 2050년까지 38~65% 증가할 것으로 예상됩니다. 기후 변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC) 시나리오에 따르면, 전 세계 원자력 발전량은 2050년까지 2~5배 증가할 것으로 예상됩니다. OPEC 전문가들은 전체 에너지 믹스에서 원자력이 차지하는 비중이 2021년에서 2045년 사이에 5.3%에서 6.6%로 증가할 것으로 예상합니다.
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