전형적인 원자력발전소는 수십억 달러의 콘크리트와 강철을 이용한 대형 구조물이다. 하지만 소형 원자로를 개발하여 원자력을 더욱 저렴하게 만들 기회를 찾는 기업이 있다. 오리건주 포틀랜드에 위치한 뉴스케일 파워는 모듈라 원자로 설계를 제출했다. 각 모듈은 표준 우라늄 핵연료를 장전한 50 MW급 원자로를 내장하고 있다. 공장에서 제작한 이 모듈을 전기가 필요한 고객이나 발전사에 배달할 수 있다.

작다고 해도 소형 원자로는 여전히 상당히 크다. 각 모듈은 화물 트럭에 적재할 수 있을 정도로 작지만 높이는 9층 건물에 맞먹는다. 발전량을 늘리기 위해서는 대형 배터리처럼 여러 모듈을 연결할 필요가 있어 더 커질 수도 있다. 소형이지만 전문 원자력 기술자들의 조종이 요구된다.

기존 원자력발전소와 크게 다른 설계는 장점도 있다. 각 모듈에 장전된 우라늄 연료가 더 적기 때문에 대규모 노심용융 사고의 가능성이 크게 낮아진다. 이 원자로의 우라늄 연료는 수조에 잠긴 특수 격납용기로 보호해 추가 안전성을 제공한다. 후쿠시마 원자력 사고에서 본 것처럼 실패할 가능성이 있는 펌프를 이용하기보다 자연 대류를 이용하여 냉각수를 순환시킨다. 제조사는 기존 원자로보다 간단하고 안전한 원자로 설계라고 밝혔다.

뉴스케일은 1월 12일 원자력규제위원회(NRC)에 공식적으로 설계를 제출했다. NRC가 12,000 페이지의 신청서를 검토하고 설계를 승인해야 건설을 시작할 수 있다. 제작사는 570 MW급 프로젝트를 수행하기 위한 비용을 30억 달러 미만으로 추정하고 있는 것에 비해, 테네시주의 1150 MW급 와츠바 원자로가 수년간 지연되고 47억 달러가 들어간 바 있다. 이 외에도 바람이 없어 풍력발전소가 발전할 수 없는 경우, 보완용으로 사용할 수 있다. 또한 전력망이 단절되어도 발전이 필요한 군사용으로 사용할 수 있다.

우려하는 과학자 연맹은 소형 원자로가 기존 원자로보다 발전비용이 더 비쌀 수 있다고 말한다. 뉴스케일은 이 고비용을 건설에서 절감하고자 하지만 그 절감이 안전성에 영향을 줄 것을 우려한다. 뉴스케일은 원자로 격납건물의 크기, 강도, 가동 인력을 줄이고자 하는데, 원자로가 더 안전하기 때문에 NRC가 대형 원자로를 대상으로 정한 현재 규정보다 줄일 수 있다고 주장한다.

차세대 기술로 주목받는 소형 모듈라 원자로를 민간 기업이 주도하여 개발하고 정부는 설계의 규정 준수를 검토하는 형태로 진행할 수 있음을 보여주고 있다. 

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 소형모듈라원자로;안전성;원자력규제위원회 2. SMR;safety;NRC

일본과 영국은 2016년 12월 22일 동경에서 협력각서에 서명하고 폐로, 연구개발 및 신규원전 건설분야를 포함한 민간 원자력분야에서 양국 간 협력을 더욱 강화하기로 합의하였다. 양국은 상용 원전 및 연구분야에서 협력을 증진하고 원자력분야에서 전략적 파트너관계를 강화해서 상호이익을 증진하는데 동의했다고 밝혔다.

이 각서는 원자력시설의 폐로 및 제염, 연구개발 및 국제적 핵안전 및 보안 분야에서 협력할 것을 명시하고 있다. 영국 교역에너지산업전략부(BEIS, Department for Business, Energy and Industrial Strategy)측은 영국은 원자력시설의 제염 및 방사성폐기물 관리분야에서 세계적인 위치를 점하고 있으며 일본과의 밀접한 협력을 통해 원자력의 지속가능한 미래를 보장할 수 있는 실질적인 이익을 양국에 줄 수 있을 것이라고 밝혔다.

이 각서에는 협력분야로 신규원전 건설도 포함하고 있는데 이는 일본이 주도하는 Horizon과 NuGen이라는 2개의 컨소시엄이 영국 내 신규원전 건설사업을 개발하고 있기 때문이다. Horizon이 제안한 Anglesey 원전프로젝트와 NuGen이 제안한 Cumbria 프로젝트가 실현되면 약 2만 개의 일자리가 영국 내에 창출되고 영국 전력수요의 약 15%를 충당할 수 있을 것으로 영국은 전망하고 있다. 또한 이 사업은 영국의 각종 공급업체에 미화 250억 불에 이르는 공급계약도 안겨 줄 수 있을 것으로 추정된다.

일본과 영국은 원자력분야 협력에 있어서 1960년대까지 거슬러 올라가는 긴 역사를 갖고 있으며 수 년간 광범위한 협력사업을 도출한 양국간 연례원자력협의회를 개최해 오고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 양국간 연례원자력협의회, 신규원전 건설, 협력각서 2. annual bilateral Nuclear Dialogue, new nuclear build, memorandum of cooperation

러시아 연방원자력방사선안전센터(FCNRS, Federal Centre for Nuclear and Radiation Safety)는 올 9월부터 사용후핵연료 운송에 TUK-1410 신형 캐스크(cask) 사용을 계획하고 있다. 이 캐스크는 13 시리즈 수송용기 모델을 대체할 예정이며 VVER-1000형 원자로에서 나온 사용후핵연료 운송에 사용할 수 있도록 인허가를 받았다.

러시아에서는 사용후핵연료 운송에 TUK 시리즈의 캐스크가 사용되고 있다. 몇 개의 TUK-13 캐스크를 콘테이너에 넣거나 철도운송을 위해서 TK 캐리어에 넣기도 하는데 각 캐스크는 약 6톤의 연료를 넣을 수 있다. TUK-1410 캐스크는 러시아 및 해외에서 VVER-1000 사용후핵연료 운송용 기존 구형모델 캐스크를 대체할 예정이다.

2017년 5월 12일 FCNRS은 러시아 Saratov 지방에 있는 Balakovo 4호기 사용후연료를 올 9월 Ozersk에 있는 Mayak 재처리시설로 이송할 때 신형 캐스크를 처음 사용할 예정이라고 밝혔다. 이 때 기존 TUK-13 캐스크도 동시에 사용될 계획이다.

각 TUK-1410 캐스크는 무게가 100톤이 넘으며 무게 9톤에 달하는 18다발의 VVER 사용후핵연료를 담게 되며 열부하로는 36 kW까지의 잔열을 내는 핵연료까지 취급할 수 있다. TUK-14 시리즈는 차폐도 더욱 보강되어 VVER-1200형 원자로에서 나온 사용후핵연료도 운송할 수도 있으며 철도용 캐리어인 TK-U-141에 맞게 설계되어 있다.

한편, 러시아 국영원자력회사인 Rosatom은 2007년 3월 후행핵주기 관리사업부문으로서  FCNRS를 설립했으며 사용후핵연료 및 방사성폐기물의 중앙집중관리 조정 및 핵시설 및 방사선시설 폐로를 담당하고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 후행핵주기, 사용후핵연료, 방사성폐기물, 캐스크 2. back-end, used nuclear fuel, radioactive waste, cask

중국이 2년 이내에 첫 번째 신규 원자로를 가동하여 세계 최초로 차세대 원자로를 보유하려는 계획에 차질이 생기고 있다. 세계에서 가장 빠른 원자력 시장 성장세를 보이는 중국이 올해 원자로 8기를 추가하는 계획은 웨스팅하우스 AP1000과 아레바의 EPR을 포함하여 최첨단 원자로의 건설을 완료할 수 있는가에 달려 있다.

중국 정책 결정권자들은 건설 중인 AP1000과 EPR의 상황을 지켜보며 새로운 프로젝트를 승인하려고 한다. 중국은 III+ 세대라고 불리는 AP1000, EPR 등 미국과 유럽에서 비용과 일정을 초과하고 있는 신형 원자로를 처음으로 가동하는 국가가 되려고 한다. 또한 자체 개발한 차세대 원자로 기술을 수출하고 원자력 용량을 늘리는 것을 목표로 하고 있다.

국가에너지위원회는 올해 최소한 5기의 원자로를 완공하고자 한다. 여기에는 AP1000을 도입한 저장성의 산멘 1호기와 EPR을 도입한 광동성의 타이샨 1호기의 상업운전도 포함된다. 타이샨 1호기의 상업운전은 2017년 하반기로 예정되어 있는데, 원래 상반기로 예정되었던 계획이 연기된 것이다. 프로젝트 수행사인 CGN 파워는 계획된 일정은 시험과 핵연료 장전이 얼마나 걸리는가에 달려 있다고 밝혔다.

중국은 2006년 AP1000 4기를 자국의 차세대 원자로 기술의 기반으로 선정했다. 하지만 설계상의 문제와 공급망의 병목현상을 비롯하여 2011년 후쿠시마 원자력 사고로 강화된 안전조치 등이 지연을 유발했다. 이 외에도 중국의 발전량이 수요를 초과하는 것도 새로운 승인에 위험요소가 될 수 있다. 2013년 초부터 초과 현상이 나타났는데, 2015년에는 최고치를 보이기도 했다.

중국은 작년에 7.5GW의 원자력 용량을 추가하여 총 33.6GW를 기록하고 있다. 이 용량은 10년 이내에 58GW로 증가할 것으로 보인다. 현재 중국에는 20기의 원자로가 건설 중에 있고 176기가 계획 혹은 제안 단계에 있어 다른 어떤 국가보다 활발한 확장세를 보이고 있다.

많은 비용과 시간이 소요되는 원자력발전소 건설 및 차세대 원자로 등 신기술 도입이 정부의 강력한 지원을 받아도 얼마나 어려운가를 보여주고 있으며, 기술 외적인 환경 변화도 많은 영향을 줄 수 있음을 보여주고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 차세대 원자로;AP1000;유럽형가압경수로;중국 2. next generation reactor;AP1000;EPR;China

세계적인 시장조사 기관인 BVA가 Orano사를 대신해 실시한 여론조사 결과에 따르면 대다수의 프랑스 국민들은 원자력 에너지가 계속해서 국가의 미래에너지에 중요한 역할을 할 것으로 믿고 있는 것으로 나타났다. 하지만 이 조사를 통해 원자력 에너지의 비용과 이득에 대한 잘못된 인식도 있음을 함께 규명했다.

이 조사에서 프랑스인(54%)의 절반 이상이 원자력 에너지의 사용이 안정적으로 유지되거나 프랑스에서 증가할 것으로 믿는 것으로 나타났다. 또한, 전력생산이 전적으로 재생에너지로 이루어 질 것이라고 생각하는 26%와는 반대로 원자력 및 재생에너지로 구성된 에너지 믹스가 향후 프랑스에서 적용될 것으로 생각하고 있다.

응답자 47%는 원자력 부문은 프랑스 경제의 역동성과 국가의 에너지 자립을 위한 자산으로 보는 반면 34%는 이에 반대했다. 조사 대상자 중 56%가 일자리를 창출하는 데 중요한 요소라고 답했으며 18-24세 응답자 중 67%가 찬성했다.
이 조사결과는 원자력 에너지 사용에 대한 강한 지지를 보여주지만 경제적, 환경적 측면에서 원자력 에너지의 다른 영향에 대해 여전히 뿌리내리고 그릇된 인식이 반영되어 있는 것으로 나타났다.

응답자 69%가 원자력이 온실가스 배출과 기후변화에 기여한다는 사실 등 프랑스인들은 기후변화에 대처하는 원자력 에너지의 역할을 대부분 알지 못하고 있는 것으로 나타났다. Orano 측은 이런 인식을 보여주는 사례로 석탄과 석유가 원자력보다 온실가스 배출이 적다고 생각하는 사람이 각각 11%와 10%에 이른다고 밝혔다.

이 조사는 원자력발전 산업현장 근처에 사는 사람들이 원자력 분야의 문제에 대해 더 잘 이해하고 원자력이 경제적, 환경적으로 더 많은 편익을 준다는 사실을 확신한고 있다는 점을 발견했다.

Orano 측은 이번 조사결과를 보면 프랑스에서 22만 명 이상을 고용하고 있는 원자력 분야의 경제적 비중이 프랑스인들에게 알려진 현실이지만 그럼에도 불구하고 원자력에 대한 몇몇 선입견들은 여전히 대다수의 시민들에 의해 공유되고 있는 것처럼 나타났다고 밝혔다. 원자력이 에너지 믹스에서 필수적인 요소인 만큼 국민들에게 원자력의 현실과 에너지전환을 성공적으로 수행하는데 필수적인 역할을 한다는 점을 인식시키는 것이 중요하다고 덧붙였다.

2018년 11월 Emmanuel Macron 프랑스 대통령은 향후 수십 년간 국가의 에너지 전환을 관리하기 위한 전략문서인 PPE(programmation pluriannuelle de l'énergie)를 공개했다. PPE는 핵심으로 현재 총용량 63.1 GWe인 58기의 가동원전의 줄이는 것을 목표로 하고 있다. Macron 대통령은 PPE를 발간하면서 900 MWe급 원전 총 14기를 폐쇄할 것이라고 발표했다. 2019년 4월 말 François de Rugy 환경부장관은 에너지 및 기후 법안 초안을 각료회의에 제출했는데, 이 법안에서 원전 비중축소를 기존 2025년 목표에서 2035년으로 연기한 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자력 에너지,에너지 믹스,에너지 전환 2. nuclear energy,energy mix,eneergy transition

중국은 2017년도에 5기의 원전을 준공하고 8기의 원전 건설에 새롭게 착수할 것이라고 중국 국가에너지관리청(NEA, National Energy Administration)이 밝혔다. 추가 8기의 건설계획 수립도 올해 진전을 보인 예정이다. 추가 8기는 Sanmen 3,4호기, Ningde 5,6호기, Zhangzhou 부지 및 Huizhou 부지 각 2기 등으로 설비용량 9.86 GWe 규모다.

NEA는 금년도 사업계획에서 AP1000 노형의 Sanmen 1호기 및 Haiyang 1호기, EPR 노형의 Taishan 1호기, CPR-1000 노형의 Fuqing 4호기 및  Yangjiang 4호기를 준공하겠다고 밝히고  있다. 이들 원전의 준공을 포함해 중국은 올해 원자력 발전설비 용량이 6.41 GWe 가량 증가할 것으로 예상된다.

NEA측 계획에는 원자력의 안전한 개발, 원자력발전소 건설사업의 품질 향상 및 신규원전 건설사업의 적기승인이 포함되어 있다. Shandong성 Shidaowan 부지에 추진하는 고온가스냉각시범로 사업을 촉진하기 위한 여러 연구사업과 소형원전 시범사업을 위한 예비연구 등도 포함되어 있다.

NEA는 원자력기술의 해외수출에도 힘을 쏟아 파키스탄 Karachi 원전사업과 영국에 Hualong One 원전기술 수출을 적극적으로 추진할 계획이다. 러시아, 미국 등과의 원자력협력을 강화하며 아르헨티나, 루마니아 및 터키와의 원전사업 협력도 꾸준히 진행한다는 계획이다.

한편 중국은 프랑스 Areva사의 구조개편에도 참여하여 지분 확보를 추진하고 있는데 여기에는 중국국영원자력기업인 CNNC의 자본참여가 예상되고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자력 발전설비 용량, 건설품질, 원전기술 수출 2. nuclear generation capacity, construction quality, nuclear technology exprot

2019년 5월 25일 러시아 Saint Petersburg  발트 조선소(Baltic Shipyard)에서 Ural 핵추진 쇄빙선 진수를 기념하는 기념식이 열렸다. 173m 길이의 Ural호는 RITM-200 원자로를 탑재한 Project 22220 상 3척의 선박 중 한 척으로 북극해를 건너는 선박에 앞서 3m 두께의 얼음을 뚫을 수 있다.

러시아 국영원자력공사인 Rosatom은 이번 진수로 북해항로(NSR, Northern Sea Route)의 연중 항해가 보장하기 위한 또 다른 단계가 펼쳐지게 되었다고 밝혔다.

Ural호와 자매선박인  Arktika호 및 Sibir호는 3세대인 '유니버설'급 LK-60 쇄빙선으로 25,450 중량톤(dwt)이나 33,540 중량톤급 선박으로 3m 두께의 얼음을 쇄빙할 수 있다. 쇄빙선에는 각각 175 MW 용량의 RITM-200 원자로 2기가 설치되어 있으며 2대의 터빈 발전기와 3대의 모터를 통해 프로펠러에 60MW를 공급한다.

Rosatom 측은 선박 선체 내부에 밸러스트 탱크(ballast tank)가 있어 북극해나 얕은 강 하구를 항해하는지에 따라 배의 드라프트를 쉽게 조정할 수 있다고 밝혔다. 이 스마트한 설계해법을 적용함에 따라 두 종류의 쇄빙선을 1대 가격에 확보할 수 있으며 수억 달러를 절감하는 것이라고 밝혔다.

또한 러시아가 2024년까지 NSR를 통해 8,000만 톤 이상의 상품을 운송하는 것을 목표로 하고 있다면서 주로 천연가스(4,700만t), 석탄(2,300만t), 석유(500만t), 중공업기계(500만t), 금속(100만t) 등 중공업제품으로 구성된다고 밝혔다.

2027년까지 핵추진 쇄빙선 대열에 Project 22220에서 건조되는 2척을 추가 투입할 계획이라고 덧붙였다. 이 쇄빙선에 대한 건조계약은 올 8월 말까지 체결될 것으로 보인다. 순출력 110MW에 중량톤 55,600톤인 더 강력한 LC-110급 쇄빙선은 4.5m 두께의 얼음까지 뚫고 나갈 수 있도록 설계되어 있다.

Rosatom은 NSR 인프라 개발을 위해 향후 6년간 미화 114억 불 상당의 투자를 진행할 것이라고 밝혔다. 그 중 최대 3분의 1인 미화 42.5 억불은 러시아 정부가 예산에서 지원한다. 나머지는 Rosatom, Rosneft, Novatek  등 투자자들의 자금 지원을 받게 되는데, 이들은 북극해 항로 화물운송에 관심이 있는 기업들이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 핵추진 쇄빙선,RITM-200 원자로,북해항로 2. nuclear-powered icebreaker,RITM-200 reactor,NSR(Northern Sea Route)

원자력발전소의 강철 구조물에 발생한 균열을 자동으로 탐지하는 새로운 시스템이 기존 방식보다 더 정확한 결과를 보여주고 있다. 원자력발전소의 구조물을 주기적으로 점검하는 것은 사고를 예방하고 안전운전을 보장한다. 하지만 현재 점검 방식은 시간이 많이 소요되고 지루하며 금속 표면에 균열을 수작업으로 확인하기 때문에 주관적인 경향이 있다.

기존의 자동 탐지 알고리즘은 금속 표면의 균열을 자주 놓치는데 대부분의 경우 균열이 미세하기 때문에 용접, 긁힘, 연마 흔적과 구분하기 어렵다. 이번에 개발된 새로운 CRAQ라는 시스템은 최신 알고리즘과 머신러닝 기법을 이용하여 이런 한계를 극복하고 있다.

자동화된 균열 탐지는 최근 미국 토목학회로부터 D+ 등급을 받은 미국 기반시설을 개선하는데도 도움을 줄 수 있다. 보다 자주 점검을 실시할 수 있다면, 기반시설을 잘 관리할 수 있기 때문이다. 현재 가동 중인 미국 내 상업용 원자로는 99기로 미국 전기 수요의 20%를 충당한다. 하지만 노화에 따른 균열, 피로, 금속부품의 취성, 마모, 침식, 부식, 산화 등에 노출되어 있다.

균열은 위험한 사고로 이어질 수 있기 때문에 열화를 판단하는 중요한 요소다. 예를 들면, 1996년 코네티컷 마일스톤 원자력발전소에서 밸브 누설로 2억 5,400만 달러의 손실을 입었다. 2010년 버몬트 양키에서도 열화된 지하배관에서 누출된 삼중수소로 7억 달러의 손실을 입었다.

원자로 내부를 수작업으로 검사하는 것은 고온 및 방사선 위험으로 불가능하다. 따라서 원격으로 녹화된 비디오를 통해 검사가 이루어진다. 하지만 수작업으로 인한 오류 가능성을 항상 가지고 있다. 다른 자동화된 균열 탐지 시스템은 단일 이미지 처리를 이용하는 것과 달리 새로운 방식은 다중 비디오 프레임을 이용하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다. 베이지언 결정 이론을 사용하는 새로운 알고리즘은 식별 오류를 줄이고 신뢰성과 정확성을 높였다.

식별된 균열이 진짜인지를 자동으로 평가하는 시스템은 신뢰 수준을 표시하고 컬러코드를 이용하여 식별을 쉽게 한다. 예를 들어, 균열이라는 신뢰수준이 높은 경우 빨간색 테두리를 표시하면 기술자가 수작업으로 균열을 확인할 수 있다. 원자력발전소의 안전을 보장하고 점검을 효율적으로 더 자주 수행할 수 있게 하는 새로운 균열 탐지 시스템이 개발되었다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 균열 탐지;원자로 점검;베이지언 결정 이론 2. crack detection;nuclear reactor inspection;Bayesian decision theory

미국 원전의 때이른 퇴역이 단기나 장기적으로 탄소배출을 저감하려는 노력에 큰 위협이 될 수 있다고 Brattle Group이 보고서에서 지적했다. Brattle Group이 작성한 백서에 따르면 1,000 MWe 원전 1기가 퇴역하면 이산화탄소 배출량은 연간 4.1~4.7 백만톤이 늘어난다. 때이른 원전 퇴역을 막는 것이 탄소배출을 제한하고 기후정책 목표를 달성하는데 비용적으로 효과적인 수단이라고 보고서는 평가하고 있다.

백서에 따르면 퇴역을 고려하는 전형적인 원전의 손해금액은 MWh당 미화 10불 수준이며 탄소배출을 저감하는 댓가로 이산화탄소 1톤당 미화 12~20불이 지급되면 이를 상쇄할 수 있는 것으로 나타났다. 이 정도의 비용부담은 탄소배출에 따른 사회적 비용을 평가한 다른 많은 사례나 발전분야의 이산화탄소 배출을 경감하기 위한 각 주정부의 정책과 같은 다른 탄소저감 전략과 비교해도 상당히 수용가능한 것이라고 백서는 평가했다. 

현재의 전력시장 조건 하에 미국내 일부 원전은 원가를 상회하는 충분한 수익을 창출하기 어렵다는 경제적인 이유로 퇴역의 기로에 서 있다. 퇴역을 고려하는 소용량의 단일호기 원전을 가정할 경우, 손실폭은 MWh당 최대 미화 20불 수준이다. 원전 퇴역으로 인한 이산화탄소 배출 증가는 그 영향이 한 주에만 국한되는 것이 아니어서 각 주정부 단위의 정책이나 목표에 도전이 되고 있다. 또한 기존 원자력발전 용량을 유지한 것이 누적배출량을 저감함으로써 기후정책의 효과성을 제고하는 방안이라고 보고서는 지적하고 있다.

한편, 올 해 New York주 및 Illinois주는 원자력발전의 잇점을 인정하고 운영에 경제적인 위험에 처한 원전의 지속적인 운영을 보장하는 법률을 제정한 바 있는데 특히 New York주는 원전이 탄소를 전혀 배출하지 않는 발전원이라는 사실을 명확히 천명한 첫 사례가 되었다. 다른 주의 경우 경제적 문제로 운영을 지속하는데 어려움에 처한 원전은 전력시장의 탈규제 풍조, 가격이 낮은 가스발전이나 연방정부의 보조금을 받는 풍력발전 등과의 경쟁으로 인해 여전히 문을 닫을 위기에 처해 있다. 최근에도 2031년까지 운영허가를 받아 놓은 Michigan주의 Palisades 원전을 2018년에 조기 폐쇄한다는 소식이 Entergy사로부터 나오기도 했다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 백서, 이산화탄소, 조기 퇴역 2. white paper, carbon dioxide, premature retirement

토륨을 연료로 사용하는 원자로는 가압경수로보다 기본적으로 더 안전하다고 알려져 있다. 그렇다면 왜 토륨 원자로를 볼 수 없는 것일까?

지난 10월, 프랑스와 독일에서 토륨 원자로 개발에 막대한 자금을 투자해야 한다는 메시지를 담은 다큐멘터리가 방송되었다. 토륨 지지자들은 골드만 삭스가 2010년 한 해에만 보너스로 160억 달러를 지불한 사실을 언급하며 비용은 큰 문제가 아니라는 입장이다. 여기서 언급한 토륨 원자로의 장점은 다음과 같다.

• 방사성 폐기물을 80%까지 줄일 수 있고 그 대부분도 반감기가 7년밖에 되지 않는다.

• 토륨 원자로는 고유 안전성을 가지고 있다. 현재 원자로는 가동이 중단되거나 후쿠시마처럼 손상된 상태에서도 계속 냉각이 필요하다. 반면에 토륨 원자로는 가동이 중단되면, 용융염을 원자로 하부에 설치된 저장실로 낙하된 후 빠르게 경화되기 때문에 누출도 큰 문제가 되지 않는다.

토륨 원자로가 없는 이유는 최초 원자로가 사실상 핵무기 제조를 위한 재료를 생산하는 것을 목적으로 했었기 때문이다. 현재 사용 중인 상업용 원자로는 이 설계를 기반으로 하고 있다. 또한 폭발을 일으킨 체르노빌도 군사용 원자로를 발전용으로 바꾼 것이었다.

일단 업계가 선호하는 설계가 정해진 후에 다른 설계는 지지를 받지 못했고 발전회사와 정부는 기존에 건설된 원자로의 즉각적인 가동중단 요구가 없는 가운데 잠재적으로 더 안전한 원자로를 원하지 않아 결국 최악의 설계가 선택된 것이다.

독일도 1980년대 함(Hamm)에 토륨 원자로를 운영한 적이 있다. 지금 제안되는 설계와는 조금 달라 용융염이 아닌 헬륨을 냉각재로 사용한 것이었다. 칼카르(Kalkar)에는 소듐을 냉각재로 사용한 토륨 원자로도 있었다.

함 원자로는 1년 정도 가동 후 손상에 따른 비용 상승으로 폐쇄되었다. 다른 하나도 비용 문제로 폐쇄되었지만 제대로 가동할 기회가 없었다. 용융염을 냉각계통에 순환시키고 핵연료 장전을 앞둔 상태에서 지방 정부가 운전을 허용하지 않아 소듐을 액체로 유지하는데 필요한 비용을 감당할 수 없었던 운영사가 폐쇄를 결정한 것이다.

이제 중국이 토륨 원자로를 개발하고자 한다. 아직 실제 운전이 가능한 수준은 아니지만 문제는 해결이 가능한 것들로 보인다. 중국의 원자로 설계에는 방해물이 없어 시행착오를 통해 발견된 문제를 해결할 수 있을 것이다. 현재 중국이 직면한 가장 큰 문제는 용융염이 유발하는 부식이다. 이 현상에 대한 이해는 이제 충분하고 용융염을 저장하는 태양광 발전소 등에서 해결된 상태다. IAEA도 부식문제 해결을 위해 특별한 기술적 도약이 필요하지 않다고 밝혔다.

그럼 토륨 원자로를 도입해야 하는가? 중국과 독일 사례에서 보듯이 프로토타입이 필요한 것은 확실하다. 골드만 삭스의 사례에서 보듯이 비용은 큰 문제가 되지 않는 것 같다. 그럼 토륨 원자로가 최선일까?

하지만 토륨 원자로도 방사성 폐기물을 생성한다. 사고가 발생할 경우 정말 고유한 안전성을 가지고 있음을 보장할 수도 없다. 이 수준까지 기술을 개발하는데 수십억 달러가 들 수 있다. 토륨 원자로를 완전히 이해하는  시기가 되면 태양광, 풍력, 저장 기술이 저렴해질 것이다. 그리고 신재생 에너지원이 고유 안전성을 가지고 있는 것은 이미 확실히 알고 있다.

토륨 원자로가 발전용으로서 더 나은 장점을 가지고 있지만 기존 원자로에 비해 상용화는 늦었다. 이제 토륨 원자로에 대한 재발견이 이루어지고 있지만 신재생 에너지원과 경쟁할 처지에 놓여 향후 전망도 불투명하다. 하지만 중국 정부의 대대적인 지원이 어떤 결과를 가져올 것인지 흥미롭다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 토륨;용융염원자로;고유안전성;방사성폐기물 2. thorium;molten salt reactor;inherent safety;radioactive waste