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[글] 탈원전 논쟁, 제대로 이해하면 필요 없다_김대경

탈원전 논쟁, 제대로 이해하면 필요 없다

원본 출처: https://www.yeosijae.org/research/1019 (여시재)

김대경(전 아시아개발은행 선임에너지전문가)

2020.09.15

한울원전 전경(출처: 한울원자력본부)


문재인 정부 들어 시작된 ‘탈원전 논쟁’이 4년째다. 정부 정책은 사회적 공론화 기구의 결정을 통해 진행되고 있으나 반대 측의 반발과 반론은 점점 거세진다. 최근엔 감사원 감사 문제를 놓고서도 논란이 일었다. 내후년 있을 대선에서도 치열하게 논쟁이 진행될 가능성이 크다. 그땐 환상이나 오해의 장막을 걷어내고 제대로 논쟁해야 한다. 어떻게 할 것인가? APEC(아태경제협력체) ‘스마트그리드 이니셔티브’ 공동의장을 지낸 김대경 전 아시아개발은행(ADB) 선임에너지전문가가 기후변화 차원에서 원전의 미래에 대한 글을 보내왔다. 한쪽에 치우친 것 아니냐는 시각이 있을 수 있으나, 글의 자기완결성이 높아 공유한다. 반론도 환영한다.

Ⅰ. 문제는 기후변화

“기후변화 대응 핵심 키워드
탈탄소 및 분산화

이상기후가 더 잦아지고, 더 심해지고, 더 광범위해지고 있다. 이미 임계연쇄반응이 시작되었다는 비관적인 의견도 나오기 시작했다. 기후변화를 어떻게 막고 대응해야 할지에 인류의 운명이 달렸다.

에너지 부문은 기후변화 문제를 해결하기 위한 핵심 부문 중의 하나다. 따라서 에너지 부문의 한 축을 담당하고 있는 원전도 기후변화와 별도로 논의될 수 없다. 그러나 문재인 정부의 ‘탈원전’ 정책을 둘러싸고 4년째 이어지는 논란은 대부분 ‘환경’과 ‘안전’ 문제에 집중되어 있다. ‘기후변화에 따른 에너지 부문의 대응’ 관점에서 원전의 적합성 여부에 대한 논의는 미미하다. ‘환경’이라 하면 기후변화와 관련된 것 아니냐 할 수 있다. 광의로 보자면 그렇지만 우리 논의 수준은 거기에 전혀 미치지 못한다. 현재 결여되어 있는 기후변화 문제를 중심으로 바라봐야 정확한 진로를 찾을 수 있다.

에너지 부문의 기후변화 대응책은 두 가지다. 우선 ‘사전 조치’로서 탈(脫) 탄소, 그리고 ‘사후 조치’로서 분산화가 있다. 탈탄소는 온실가스 중에서 기후변화에 미치는 영향력이 가장 큰 탄소 배출을 줄이자는 것이다. 분산화는 지금의 중앙집중식 에너지 시스템이 기후변화로 발생하는 각종 기상재해(태풍, 홍수, 폭염 등)에 취약하기 때문에 시스템을 분산시킴으로써 위험(Risks)도 분산시키는 동시에, 증가하는 분산자원(Distributed Energy Resources)을 효율적으로 통합할 수 있는 시스템으로 전환하자는 것을 의미한다.

그림 1. 기후변화에 대한 에너지 부문의 대응


“원전은 탈탄소 기술
그러나 기후변화에 기여하는 정도는 미미할 것으로 전망

탈탄소에 필요한 저탄소 기술에는 에너지 효율화, 재생에너지, 연료 전환, 탄소 포집 및 저장, 그리고 원전이 있다. 각 나라는 각기 환경에 맞게 여러 저탄소 기술을 조합하여 탈탄소 정책을 수립하고 있다. 국제적으로는 에너지 효율화와 재생에너지를 중심으로 탈탄소를 추진하는 나라(한국, EU 등)와 원전을 포함하여 탈탄소를 추진하는 나라(미국, 중국 등)로 구분할 수 있다.

국제에너지기구(IEA, International Energy Agency) 전망에 따르면, 저탄소 기술들이 기후변화에 기여하는 정도는 그림 2와 같다. 그림 2에서 보는 바와 같이, 에너지 효율화와 재생에너지가 탈탄소에 가장 크게 기여하는 반면, 원전과 탄소 포집 및 저장은 상대적으로 기여 정도가 미미할 것으로 전망하고 있다. 이는 원전과 탄소 포집 및 저장기술이 다른 환경 목표에 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

그림 2. 국제에너지기구(IEA) 2050년 전망


“미래는 분산시스템
원전은 분산시스템에 불리

현재의 중앙집중식 시스템은 자연재해에 취약하다. 대표적인 사례로 2012년 미국 동부 해안에 상륙한 허리케인 샌디를 들 수 있다. 허리케인 샌디는 233명의 인명을 빼앗고 총 84조 원의 재산 손실을 초래했을 만큼 강력했다. 나아가 맨해튼 일대를 암흑에 빠지게 만들었다. 이는 중앙집중식 시스템의 상단 설비가 침수됨으로써 하단 모두가 정전에 빠진 사례로서 시스템의 분산화를 촉진하는 계기가 되었다. 한편, 맨해튼 일부가 정전에 빠진 상태에서도 일부 분산시스템이 적용된 건물은 계속 전기를 공급함으로써 분산시스템의 효용이 실증된 사례이기도 하다. (사진 1 참조)

사진 1. 정전 중에도 분산시스템이 적용된 건물에 전기가 공급된 뉴욕 맨해튼 모습


최근의 사례로는 캘리포니아 순환정전 사태(2020년 8월 14~15일)가 있다. 캘리포니아 일대를 덮친 폭염으로 갑자기 전력 수요가 늘어난 상태에서 공급에 문제(예비 발전기의 이상, 이웃 계통에서 받기로 한 전력을 받지 못하는 문제 등)가 생겨 필요한 전기를 공급하지 못함으로써 수만 가구가 순환정전을 겪었다. 그러나 이 상황에서도 분산시스템이 적용된 건물이나 지역은 정전 없이 전기를 공급받았을 뿐만 아니라, 여유 전력을 정전된 이웃 지역에 공급하기도 하였다.

이런 사례에서 보는 것처럼 기후변화에 따른 자연재해(태풍, 홍수, 폭염 등)에 대비한 대책으로써 시스템의 분산화는 반드시 가야 할 길이다.

시스템이 분산화 되면, 시스템을 구성하는 각 요소에 많은 변화를 요구한다. 특히 전원(Power Source)에 대한 대표적인 요구 사항으로 i) 소형화, ii) 유연성(Flexibility) 및 iii) 첨단 냉각방식 등이 있다. 원전은 이러한 요구 사항을 만족하기가 쉽지 않다.

“소형화 불가피,
원전 소형화는 아직 먼 이야기

시스템이 분산화되면 시스템에 연결할 수 있는 전원의 크기에 제한이 생길 수밖에 없다. 예를 들어 전원을 구성할 때 전체 시스템 크기의 약 5%에 해당하는 크기 이상의 개별 전원을 계획하지 않는다. 그 이유는 5% 이상 크기의 전원이 고장 등으로 불시에 정지하면 나머지 시스템에 미치는 영향이 커서 전체 시스템이 정지될 수 있기 때문이다. 현재 우리나라 전체 전력시스템의 크기는 100GW 이상이기 때문에 이론적으로 5%에 해당하는 5GW의 전원을 연결하면 문제가 없다. 하지만 전체 시스템의 크기가 10GW라면 5%에 해당하는 500MW 이상의 전원을 연결하기는 어렵다. 이것은 마치 커다란 호수에 한 방울의 물이 떨어져서 생기는 파문과 조그만 접시에 담긴 물에 한 방울의 물이 떨어져서 생기는 파문이 다른 것과 같은 현상이다. 한마디로 대형 발전원은 분산 시스템의 불안정성을 심화시킨다.

이 문제는 에너지 전환으로 재생에너지가 증가하면 더 가속화된다. 석탄 발전소 등 기존의 발전기는 대형 회전기가 회전하면서 전기를 만들어 내는데, 이 회전기 자체의 관성(Inertia)은 고장 시에도 일시적으로 계속 회전할 수 있는 힘을 제공한다. 그러나 태양광과 풍력 같은 발전기는 관성이 없다. 따라서 대형 전원 하나가 고장이 나면 전체 시스템이 일시에 중단될 수 있다. 따라서 재생에너지 중심의 분산시스템에서는 대형 전원의 접속이 어려우므로 전원은 소형화되어야 한다.

이런 면에서 1400MW급 및 1500MW급의 대형 원전은 분산화에 적합하지 않다. 원전은 그동안 대규모의 초기 투자비에 대한 경제성을 확보하기 위해 규모를 키우는 쪽으로 진화해왔다. 우리나라의 경우에도 1000MW급 OPR1000에서 1400MW급 APR1400으로, 또 차세대 기술로서 1500MW급 APR+를 개발하는 등 규모를 키우는 방향으로 진화해왔으며, 중소형 원전으로 100MW급 SMART 원전을 개발하기도 하였으나 상용화된 적은 없다.

BOX 1

“대규모 원전은 에너지 시스템의 불안정성을 높이고 있다”

(질문) 원자력 발전은 한국을 비롯해 주요국에서 전력생산의 상당 부분을 차지하고 있다. 원전의 특성을 종합적으로 고려했을 때 원전 비중은 확대해야 한다고 보는가?

(답변) 탄소배출 관점에서만 보면, 기존 원전 역량을 유지하는 게 석탄 비중을 늘리는 것보다 훨씬 낫다. 많은 국가들이 원전을 희생하면서 석탄 의존도를 높이는 바람에 탄소배출량을 줄이는데 어려움을 겪고 있다. 독일이 대표적이다. 독일은 재생에너지 중심 시스템으로 전환하기 위해 탈원전을 추진 중이지만, 여전히 석탄에 크게 의존하고 있다.
다만 COVID-19, 미래 에너지 소비방식의 변화, 차세대 (분산형) 전력망과 에너지저장 기술의 발전 등은 원전을 포함한 기존 에너지시스템의 불확실성을 높이고 있다. 대규모 인프라 개발을 추진하기 전에 이런 요인을 신중하게 고려해야 한다.

– Tom Joy, 영국성공회 재무위원회 최고투자책임자, 2020.08.08일자 ChosunBiz.com

“변동성이 증가하는 미래 전력시스템,
유연성 떨어지는 원전 적합하지 않아

미래 전력시스템은 발전 측면에서도 변동성이 증가하고 소비 측면에서도 변동성이 증가하는 특징이 있다. 그 이유는 발전 쪽에서는 출력 변동이 많은 태양광, 풍력이 늘어나고, 소비 쪽에서는 소비 시기를 예측하기 어려운 부하(전기자동차 등)가 늘어나고, 중앙에서 통제하기 어려운 소규모 재생에너지가 늘어나기 때문이다. 따라서 미래 전력시스템은 이러한 변동성에 대응하기 위한 유연성(Flexibility) 확보가 무엇보다 중요하며, 이에 대응하기 위해 출력 변동이 자유로운 유연한(Flexible) 전원이 필요하다.

유연한 전원의 사례로서, 프랑스에서는 일부 원전의 출력을 부하에 연동시켜 운전하고 있으나 0-100% 유연한 발전은 아니고 대략 70-100% 범위에서만 유연한 발전을 하고 있다. 우리나라는 APR1400까지는 유연한 발전 기능이 없으며 차기 모델인 APR+에는 있다고 하나 상업 운전 실적이 없다.

BOX 2

2020년 2월 23일 전력수요 급감
“상상만 해도 끔찍”

지난 2월 한때 전국의 전력 수요가 예상치 않게 급감한 상황에서 한국전력거래소가 추가 수요 감소에 대응해 줄일 수 있는 발전량 (감발량)이 100MW까지 떨어진 사실이 뒤늦게 알려졌다. 100MW는 보통 석탄발전소 발전량의 1/5 정도에 불과해 평균 6만MW 안팎의 국내 전력망에서는 수시로 오르내리는 작은 부하량이다.

지난 2월23일 일요일 오전 9시를 기점으로 전국전력망의 수요 부하가 전날 예측했던 것보다 2,000MW 가량 급감하는 돌발 상황이 발생했다. 전력거래소가 관리하지 않는 태양광 발전 공급량이 예측 못한 일사량 상승으로 급증하며 수요를 충당했기 때문이다. (전력은 수요 급증뿐 아니라 급감의 경우에도 주파수가 일정 범위를 넘어서면서 계통 전체가 셧다운 되는 상황으로 연결된다.)

당시 중앙전력관제센터 관제 실무책임자였던 신기준 관제5부장은 16일 전기학회 학술대회 패널토론에서 “전력수요가 갑자기 빠져 발전기를 정지시켜야 하는데 그게 쉽지 않아 양수발전소 펌프질을 통해 겨우 넘어갔다. 당시 하향 예비력이 100MW에 불과해 수요가 좀더 감소했다면 어떤 일이 벌어졌을 지 상상만 해도 끔찍하다.”고 말했다. 원자력이나 석탄 같은 대형 기저발전기는 신속한 정지가 불가능하고, 천연가스발전기도 설비에 따라 정지에 2시간 이상 걸리기도 한다.

– 2020.07.22일자 한겨레 신문

“원전이 내륙으로 이동하면
수냉식 원전은 적용 어렵다

모든 화력발전기는 터빈을 돌려서 나온 증기를 식히는 냉각시스템이 필요하다. 그 이유는 터빈을 돌리고 나온 고온, 저압의 증기를 냉각시킨 후 다시 고온, 고압의 증기로 만드는 것이 발전효율을 높일 수 있기 때문이다. 원전도 다른 화력발전기와 마찬가지로 냉각시스템을 갖추고 있다. 우리나라 화력발전기는 취수를 쉽게 하기 위하여 대부분 바닷가에 설치하고 있다.

시스템이 분산화된다는 것은 전원이 부하(소비) 중심지인 내륙으로 이동한다는 것을 말하며 이때 취수원으로 사용할 수 있는 곳은 강이나 인공호수 등이 있다. 강이나 인공호수 등은 열용량 (Heat Capacity)이 바다에 비해 상대적으로 작아 기상변화에 따른 온도변화가 심하기 때문에 폭염 때 냉각수의 온도가 올라서 발전을 중지해야 하는 경우가 생길 수 있다.

따라서 미래 원전은 물로 냉각하는 방식(수냉식)이 아닌 가스나 다른 매질을 사용하는 첨단 냉각방식이 필요하다. 우리나라 원전은 수냉식이므로 분산화에 적합하지 않다.

BOX 3

폭염이 오면 가동 중단하는 원전

이번 여름의 폭염은 파리 시민들이 트로카데로 분수에서 수영을 하는 것 이상의 일을 해냈다. 올해 7월 전 지역의 폭염으로 수온이 오르고 하천 수량이 감소하자 6개의 유럽 원자로는 전력 생산을 줄이고 2개는 가동을 중단해야 했다. 원자력 발전소가 극심한 열로 인해 운영에 어려움을 겪는 것은 이번이 처음이 아니다(마지막도 아닐 것이다). 2003년 여름 유럽에서 발생한 폭염으로 30개의 원전이 전력 생산을 중단하거나 감소시켜야 했다.

– 2019.08.12일자 https://www.nrdc.org/experts/christina-chen/nuclear-vs-climate-change-feeling-heat-0

“원전은 UN의 지속가능성 정의에 맞지 않는다

유엔환경계획(UNEP, United Nations Environment Programme)의 녹색 (Green)및 지속가능성 (Sustainability)에 대한 정의는 그림 3과 같다.

원전 기술이 지속가능하기 위해서는 앞 절에서 언급한 기후변화 대응 기술이어야 하며, 녹색기술이 요구하는 조건과 지속가능한 기술이 요구하는 조건을 동시에 만족시켜야 한다.

그림 3. 유엔환경계획의 ‘지속가능성’ 정의 및 개념


“원전은 녹색기술이 아니다
방사성 폐기물, 냉각수 열오염 문제 일으켜

유엔환경계획의 정의에 따르면 녹색기술이 되기 위한 조건은 그 기술이 기후변화 대응 기술이어야 하며 다른 글로벌 환경 목표에 심각한 해를 끼치지 않아야 한다. 하지만 원전은 방사성 폐기물을 만들어 내고 냉각수에 의한 ‘열오염(Thermal Pollution)’을 일으킨다는 점에서 녹색기술이 될 수 없다.

열오염은 발전소의 냉각수를 해수 중에 방류하면 해수 온도보다 높은 온도의 방류 냉각수가 해양 생명체의 환경에 영향을 미치는 것을 말한다. 2010년 미국 캘리포니아 주 ‘수자원위원회 (California State Water Board)’는 이러한 열오염을 막기 위하여 향후 10년 이내에 바다에 냉각수를 방류하는 모든 화력발전소 (원전 포함)를 폐쇄할 것을 요구하는 규제 방안을 채택하였다.

유엔환경계획의 정의에 따르면 유럽의 그린뉴딜은 ‘Do no harm’ 원칙 아래 원전을 지원 대상에서 제외함으로써 그린뉴딜 (Green New Deal) 이라고 부를 수 있는데 반해 미국의 민주당이 발표한 기후계획(Climate Plan)은 원전을 포함함으로써 엄밀하게 얘기하면 기후계획이 아니라 저탄소 계획(low Carbon Plan)에 불과하다.

원전은 저탄소 기술이지만 기후변화 적응 차원에서 기후변화 대응 기술로는 부족하며 방사능 폐기물과 열오염 등으로 인해 다른 환경 목표에 나쁜 영향을 미치므로 녹색기술이 될 수 없다.

“원전이 지속불가능한 이유
사회적 수용성도, 경제성도, 거버넌스의 투명성도 없어

지속가능한 기술이 요구하는 조건은 녹색기술이어야 할 뿐 아니라 사회적, 경제적, 거버넌스 차원에서 지속가능 해야 한다. 하지만 원전은 아래와 같은 이유로 지속가능한 기술이 되기 어렵다.

첫째 원전은 사회적 수용성(Social Acceptance)이 문제가 될 것으로 예상된다. 시스템이 분산화되면서 원전은 소비자 가까운 곳에 설치되어야 하는데 이것은 현실적으로 매우 어려울 것이다. 예를 들어, 한강에 원전을 건설한다고 가정해 볼 때 이게 가능하겠는가.

둘째 경제성 차원에서 원전은 초기 투자비가 높아서 출력을 높이는데 매진했던 점으로 미루어 볼 때, 소형화하면서 동시에 경제적으로 건설한다는 것은 어려울 것으로 판단된다.

셋째 원전이 어려움에 빠진 원인 중의 하나가 불투명한 거버넌스다. 원전 발전원가를 원전 종사자조차 제대로 파악하기 어렵다는 사실을 일반인은 모른다. 또 정확한 규모를 알 수 없는 보조금, 중대한 고장조차 모르고 지나가거나 한참 지난 후에야 알려지는 사례, 원전 외 전문가는 원전 정보에 접근조차 어려운 환경 등이 오늘날의 원전 환경을 초래했으며 결과적으로 지속가능한 원전을 방해했다고 판단된다.

Ⅱ. 원전을 둘러싼 오해

“신화가 깨져야 제대로 보인다

우리가 알고 있는 상식이 때로는 사실이 아닌 경우가 많다. 특히 원전과 같이 정보 비대칭이 심한 경우는 더욱 그렇다. 우리가 상식이라고 알고 있는 원전에 대한 몇몇 내용을 살펴보고자 한다. 원전이 우리 발전사에서 차지하는 긍정적 역할을 평가하는 것과는 별개 문제다.

“신화 1. 우리나라 원전이 싸다?
→No, 사실이 아니다

대부분의 전원은 시간이 경과할수록 신규 건설 비용이 줄어든다. 반복 건설의 효과도 있고 기술도 향상되기 때문이다. 그러나 원전은 몇 번의 사고를 거치면서 안전기준이 상향 되어 점점 비싸지고 있다.

아래 그림 4는 2019년 미국 각 전원의 LCOE (Levelized Cost of Energy: 균등화발전원가)를 나타낸 것이다. 그림 중 갈색은 현재 운전 중인 발전소의 한계비용 중간값을 나타낸 것이고 연한 청색 및 진한 청색은 2019년 현재 LCOE를 나타낸 것이다.

그림 4. 전원 별 LCOE(Lazard, 2019)


그림 4에서 보는 바와 같이 미국은 현재 운전 중인 원전의 경우 한계비용 중간값이 $29이나 신규 원전의 LCOE는 $118~$192이다. 유틸리티 규모의 태양광이나 풍력의 2배에서 4배에 이른다. 유럽의 경우도 수치에 차이는 있으나 원전이 태양광과 풍력 등의 신재생에 비해 비싸다는 사실은 차이가 없다.

우리나라의 경우 공개된 LCOE 자료가 없어서 상대적인 비교가 불가능하므로 최근에 건설된 사례의 건설비 또는 최근에 계약된 사례의 계약금 자료를 바탕으로 OCC (Overnight Capital Cost)₁ 를 비교하였다. (표 1 참조)

1) Overnight Cost란 발전기를 하룻밤 사이에 건설한다고 가정할 때 소요되는 비용을 말하며 돈의 시간적 가치(Time Value of Money)가 고려되지 않은 비용을 뜻한다. 이것은 직접 비용과 간접 비용으로 나누어지며, 이 두 가지를 합해서 기준 비용(Base Cost)이라 한다.

표 1. 주요 노형 별 OCC


표 1에서 보면, 우리나라 노형인 APR1400이 다른 노형에 비해 확실히 싸다. 그러나 이것은 등급의 차이를 무시한 데서 오는 착시현상이다. APR1400 노형은 3세대 노형, 다른 노형은 3+세대 노형이다. 이것은 APR1400이 486급 컴퓨터, 다른 노형은 펜티엄급 컴퓨터인 경우와 같다. APR1400은 후쿠시마 사고 이후 강화된 국제원자력기구 (IAEA, International Atomic Energy Agency)의 안전 관련 참고 규정(Recommended Regulation)을 만족하지 못하는 반면에 다른 경쟁 노형은 만족하는 사양이기 때문에 사실상 비교 대상이 아니다. 따라서 우리나라 원전이 싸다는 것은 일부의 주장일 뿐이다.

“신화 2. 원전 덕분에 전기 요금이 싸다?
→No, 보조금 때문에 쌀뿐이다

원전이 가장 싼 전기라고 믿는 사람이 일반인 뿐만 아니라 전문가 중에도 있다. 실제 일반인이 접근할 수 있는 정산 단가를 보면 싼 것이 맞다(표 2 참조). 그러나 원전 원가는 원전 종사자조차도 알 수 없을 정도로 접근이 어렵다.

표 2. 2020년 1~5월 평균 정산단가(단위: 원/kW)


원전은 자본 투자가 높은 리스크, 공기가 긴 리스크, 안전 차원의 리스크 등 여러 가지 리스크가 있다. 대부분의 선진국은 이런 리스크를 돈으로 계산하여 반영한다. 하지만 우리나라 및 개발도상국은 이런 리스크를 국민이 알게 모르게 감수한다. 예를 들어 원전 사고를 대비한 보험의 경우 미국과 같은 경우는 상당한 보험료를 내도록 하고 있지만 우리나라의 경우 연간 100억 원을 부담하고 있다. 우리나라 규모의 원전을 미국에서 운영하기 위해서는 연간 약 2조 5천억 원 정도를 보험료로 내야 한다.

사고 대비 비용도 우리나라는 원전 사업자가 5000억 원까지만 부담하도록 되어 있다. 이 5000억원에 대한 적립금이 0.99원/kWh 정도다. 그러나 후쿠시마 사고만 보더라도 복구비용은 최소 80조 원 (일본 정부 추산)에서 최대 800조 원 (일본 민간 싱크탱크 추산)이 들 것으로 예상하고 있다. 일본 정부가 추산한 최소 사고 비용인 80조 원만 사고 비용으로 적립해도 지금 원가에 160원/kWh 가량을 더 추가해야 한다. 기타 원전 연료는 세금을 면제해주는 등 숨은 보조금이 적지 않다.

결국 원전 덕분에 전기 요금이 싼 것이 아니라 원전에 지원하는 각종 보조금 때문에 전기 요금이 싸다. 그리고 그 보조금은 결국 고스란히 국민이 부담한다.

“신화 3. 원전 덕분에 고품질의 전기를 공급할 수 있다?
→No, 전기의 품질은 전원이 결정하지 않는다

전기 품질은 어떤 특정한 전원에 따라 좋아지고 나빠지는 것이 아니라 전력설비의 노후화 정도, 운영 기술, 보호 시스템 등 여러 가지 요소에 의해 결정된다. 만일 원전에 의해 전력 품질이 결정된다면 세계에서 원전 비중이 가장 높은(약 75%) 프랑스의 전력 품질이 가장 좋아야 한다. 그러나 프랑스는 유럽에서 전력품질이 가장 나쁜 나라 중의 하나이다. 반대로 재생에너지가 많으면 전력 품질이 나쁠 것이라는 믿음도 사실이 아니다. 재생에너지 비율이 높은 독일의 경우 전력품질이 유럽 최고 수준이다.

우리나라의 전력품질이 좋은 것은 설비가 비교적 신형이며, 배전 자동화, 디지털 변전소 등의 신기술 적용, 운영 기술의 고도화 등에 기인한 것이지 특정 전원에 기인한 것이 아니다.

따라서 원전 때문에 우리나라의 전력품질이 좋다는 믿음은 사실이 아니다.

“신화 4. 우리나라 원전은 세계 최고 수준이다?
→No, 사실이 아니다

우리나라의 주력 노형은 APR1400, 미국의 주력 노형은 AP1000, 프랑스의 주력 노형은 EPR, 러시아의 주력 노형은 VVeR1200 이다. APR1400을 EPR, AP1000 또는 VVeR1200 등과 비교하는 것은 앞에서 지적한 바와 같이 적절하지 못하다. 그 이유는 APR1400은 3세대 원전, 다른 노형은 3+세대 원전이기 때문이다.

기술 경쟁력을 비교하기 위해서는 다양한 요소를 고려해야 하지만 이 글에서는 원전 안전기준과 분산화에서 요구하는 Flexibility를 중심으로 비교해보겠다. 표 2에서 보는 바와 같이 APR1400은 CDF 및 LRF 차원에서 경쟁 노형의 1/50~1/100 수준이며, 중대사고에 대비한 대비책도 가장 미비한 수준이다. 표 2의 자료로만 볼 때 현재 건설된 노형 중에는 러시아의 VVeR1200이 최고 수준이며 우리나라의 APR1400은 다른 노형 대비 가장 낮은 수준이다.

표 3. 주요 노형 별 안전기준 및 Flexibility 비교


신화 5. 지금 세계는 원전 르네상스 시대?
→No, 원전은 현상 유지도 어렵다.

원전은 2018년 현재 전 세계 발전량의 약 10%를 담당하고 있다. 원전 자체로는 2006년에 정점을 찍은 후 감소 추세를 보이다가 2012년부터 다시 소폭 증가세를 보이고 있다. 그러나 2012년에 2346TWh, 2018년에 2563TWh에서 보듯이 지난 6년간 증가율은 연평균 1.5%에 그치고 있다. 이 기간 전 세계 전기에너지 사용량이 연평균 3% 정도 (2012년 22,376Wh, 2018년 26,589TWh) 증가한 것과 비교해 볼 때 다른 전원에 비해 절반 수준에 그치고 있으며 전체에서 차지하는 비중은 매년 줄어들고 있다.

장기적인 전망도 비관적이다. 국제에너지기구(IEA)는 현재 원전 발전 비중이 10% 정도이나 2050년 8% 정도가 될 것으로 전망하고 있으며, 미국 에너지정보관리청 (US EIA, Energy Information Administration)은 2050년 1차 에너지 기준 5%(2019년 현재 4.3% 수준) 이내가 될 것으로 전망하고 있다. (아래 그림 5 참조)

그림 5. 미국 EIA 2050년 전망


“미국, 중국, 프랑스가
원전 중심 발전 전략을 고수하는 이유는?

핵무기를 보유하고 있는 국가(미국, 영국, 프랑스, 러시아, 중국, 인도, 파키스탄 등) 및 핵무장을 원하는 나라(일본, 중동 국가 등)는 원전을 포기하기 어렵다. 그럼에도 불구하고 이들 나라들조차 원전 중심 발전 전략을 고수하지 않는다. 핵무기를 보유한 나라도 원전을 포기하지 않고 있을 뿐 원전을 에너지 정책의 중심으로 삼는 나라는 없다. 미국의 경우, 현재 계획 중인 원전보다 폐쇄 예정인 원전이 더 많다.

원전에 가장 적극적으로 투자하는 나라는 중국이다. 그러나 목표는 2050년경 전체 발전량의 15% 다. 반면에 재생에너지 비율은 현재도 20%를 넘고 있다. 중국은 전 세계에서 재생에너지 투자를 가장 많이 하고 있는 나라다. (2017년, 전 세계 재생에너지 투자비: US$ 279.8 billion, 중국 재생에너지 투자비: US$ 126.6 billion)

그동안 유일하게 원전 중심 발전 전략을 추진해온 프랑스(현재 원전 비중 75%)는 원전 사업자가 사상 최악의 부채에 시달리고 있으며, 정책도 원전 비중을 50%로 낮추고 재생에너지를 늘리는 방향으로 가고 있다.

정리하자면, ‘원전 중심 발전 전략’을 고수하는 나라는 없다. 핵무기를 보유하고 있는 국가 중에서도 원전을 에너지 정책의 중심으로 삼고 있는 나라는 없다. 전 세계가 원전이나 석탄에서 재생에너지 중심으로 방향을 전환한지는 이미 오래되었다. 아래 표 3에서 보는 바와 같이, 2008년을 기점으로 전 세계 재생에너지 투자가 석탄 투자를 앞서기 시작했으며, 2015년부터 재생에너지 투자가 기타 다른 모든 전원의 투자보다 높아지기 시작했다.

표 4. 전 세계 전원 투자 현황(WEI2018, IEA), [단위: US$ billion]


“신화를 깨면 언론에 가려진 진실이 보인다!

원전 논쟁을 둘러싼 언론 보도는 이쪽이든, 저쪽이든 비전문적이거나 편향되어 있다. 한 언론에 난 APR1400 관련 기사의 진위를 확인해 보고자 한다.

3세대 원전인 APR 1400은 프랑스·일본도 받지 못한 미국 원자력규제위원회의 설계 인증을 미국 외 국가로는 유일하게 따냈고, 유럽 사업자 요건 인증도 받았다. 원전 건설 비용이 프랑스의 절반, 미국의 3분의 1 수준에 불과할 만큼 경제성도 강하다. 세계 최강의 경쟁력을 토대로 아랍에미리트의 원전 사업을 따내 현재 4기를 건설 중이다. 세계적인 원전 르네상스 시대를 맞아 호황이 예상되던 원전 산업이 정부의 느닷없는 탈원전 정책으로 고사 위기에 몰린 것이다. 공적 자금 투입은 1조원으로 끝나지 않을 가능성이 크다. 탈원전 정책을 폐기하고 신한울 3·4호기 건설부터 재개하는 것만이 유일한 해결책이다.

http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2020/03/27/2020032700066.html

“의혹 1. “3세대 원전인 APR1400은 프랑스∙일본도 받지 못한 미국 원자력규제위원회의 설계 인증을 미국 외 국가로는 유일하게 따냈고”

미국은 법에 따라 자국 내의 기업만 원전을 건설할 수 있다. 따라서 미국 내에 원전을 건설하고자 하는 기업은 미국 내에 회사를 만들어야만 사업을 할 수 있다(일본 Hitachi 사의 GE-Hitachi가 그런 사례임). 따라서 일본 기업이든 프랑스 기업이든 독자적으로 설계 인증을 받는 경우는 없다. 우리나라 기업은 UAE에서 요구한 수출 조건이 NRC 인증이었기 때문에 독자적으로 신청하였다. 이 말은 미국에 수출할 의사는 없다는 것과 마찬가지다. 만일 수출 의사가 있다면 미국 내에 회사를 만들어서 그 이름으로 설계 인증을 요청했거나 지금이라도 미국 내에 회사를 만들어 다음 단계(COL: Combined License)의 허가를 받아야 한다. 하지만 다음 단계를 진행 중이라는 소식이 들리지 않는 것을 보면 미국 수출은 계획에 없다는 것과 마찬가지다.

또, 다음 단계로의 진행이 어려운 것은 미국 정부가 원전 신기술에만 보조금을 주기 때문이다. (APR1400은 신기술로 인정받기 어렵다.) 일본 도시바도 NRC 인증 연장(이미 인증을 받았지만 허가 기간이 15년이라 15년이 지나면 다시 신청해야 함)을 신청했다가 미국 내에 사업 비전이 보이지 않는다는 이유로 중도 포기하였다.

따라서 “미국 외 국가로는 유일하게 따냈고”는 사실이 아니다. 그 이유는, 첫째 국가가 신청하는 경우도 없을 뿐만 아니라, 둘째 어느 외국 기업도 단독으로 신청하는 경우가 없기 때문이며, 셋째 이미 인증을 받고 자국 노형을 미국에 설치한 일본 기업 (Toshiba 및 Hitachi)이 있기 때문이다.

“의혹 2. “원전 건설 비용이 프랑스의 절반, 미국의 1/3 수준에 불과할 만큼 경제성도 강하다.”

우리나라의 APR1400은 3세대, 미국의 AP1000과 프랑스의 APR은 3+세대 원전이다. 급이 다른 원전을 비교하며 싸다는 것은 설득력이 없다. 이는 마치 486 컴퓨터 시장에 386 컴퓨터를 내놓고 제일 싸다고 하는 것과 같다.
신한울 5, 6호기의 비용은 기당 8조 원으로 예상된다. 여기에 AP1000 또는 EPR과 같은 수준의 안전설비를 갖추자면 비용이 얼마나 더 추가될지 예상하기 어렵다.

“의혹 3. “세계 최강의 경쟁력을 토대로 아랍에미리트의 원전 사업을 따내 현재 4기를 건설 중이다.”

UAE 수출은 운이 좋았던 덕분이라 생각한다. 다행히 후쿠시마 사태 전이라 그 이후에 요구하는 상향된 안전기준을 만족하지 않아도 되었고, 미국(AP1000)과 프랑스(EPR)는 이미 자발적으로 높인 안전기준 때문에 비용이 높아진 상황이었다. EPR 측은 UAE 낙찰에 실패한 후 우리의 APR1400에 대하여 “브레이크도 안전벨트도 없는 자동차”라고 평했다. 입찰에 실패하고 낙담한 상태에서 한 말이라 과장이 포함되었겠지만 상대적으로 볼 때 안전기준이 낮은 것은 사실이다.

현재 미국은 보조금으로, 유럽은 권고사항으로 새 원전에 대한 안전기준을 높인 상태이다. 즉, 미국은 신규 원전에 대해서만 보조금을 지원함으로써 3세대 원전은 사실상 설치가 어려워졌고 유럽은 테러에 의한 비행기 충돌 등에 대비하기 위한 이중 방호벽 (Double Containment) 및 노심용융사고 때 부산물을 받아낼 수 있는 core catcher 또는 이에 상응하는 설비를 갖추도록 권고함으로써 사실상 APR1400은 수출이 불가능한 상황이다.

III. 결론

“원전 산업 혁신 필요

기후변화는 기술, 정치, 경제, 사회 등 모든 부문에 걸쳐 혁신적인 변화를 요구하고 있다. 에너지 부문도 예외 없이 기후변화에 따른 혁신적인 변화가 요구되며 그 핵심은 탈탄소 및 분산화에 있다. 따라서 에너지 시스템을 구성하는 모든 요소는 탈탄소 및 분산화로부터 자유로울 수 없으며 더 나아가 사회적, 경제적, 거버넌스 차원의 지속가능성도 보장하여야 한다. 이러한 관점에서 바라본 원전에 대한 평가는 아래와 같다.

① 원전은 저탄소 기술이지만 기후변화 대응 기술 및 녹색기술이 아니다
② 원전이 기술혁신으로 기후변화 대응기술 및 녹색기술로 변환이 가능하다 하더라도 분산화와 맞물린 사회적 수용성 및 경제성 차원에서 지속가능한 기술이 되기 어렵다.

따라서 의미 없는 탈원전 논쟁에 시간을 허비할 것이 아니라 하루빨리 아래와 같은 대책을 수립하여야 한다.

① 녹색기술에 대한 정의가 필요하다. (사회적 합의)
② 에너지전환에 대한 로드맵을 제시하여야 한다. (분산화 일정)
③ 원전 산업의 출구를 마련하여야 한다. (로드맵에 따른 단계별 출구 전략)

원전 산업계는 재생에너지를 적으로 생각할 것이 아니라 재생에너지 중심의 세계적인 흐름을 감안해서 에너지전환에 적응하기 위한 기술혁신이 필요하다.

① 분산화: 소형화, 유연성, 첨단 냉각방식
② 지속가능성: 기후변화 대응 기술, 녹색기술, 지속가능한 기술

  • 김대경은 기업(현대엔지니어링)을 거쳐 한국전기연구원 책임연구원과 아시아개발은행(ADB) 선임에너지전문가를 지냈다. 기후변화와 에너지전환, 에너지믹스를 둘러싼 세계 학계와 산업계의 흐름에 밝다. 아태경제협력체(APEC) ‘스타트그리드 이니셔티브’ 공동의장, 국가과학기술자문회의 전문위원 등 에너지 분야에서 다양한 활동을 했다.

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