현재 미국과 유럽의 원자력산업계는 새로운 3+ 세대 기술인 가압경수 우라늄 핵분열 원자로를 사용하는 발전소를 건설하는데 어려움을 겪고 있다. 1996년 이후 사용 중인 3세대 원자로보다 새로운 + 버전의 경우 추가 안전설비를 갖춘 것은 물론이고 원자로 조종사의 수동 개입이 덜 요구되는 장점을 가지고 있다.

문제는 실제 건설현장에서 이런 새로운 기술을 적용한 원자로의 건설이 쉽지 않다는 것이 드러나고 있다는 점이다. 프랑스, 핀란드, 미국에서 건설 중인 3+ 원자로는 일정과 예산을 초과하고 있다. 또한 영국의 힌클리포인트 원자로 건설과 같은 새로운 프로젝트도 늘어나는 비용에 직면하고 있다.

전 원자력규제위원회(NRC) 위원 레이크 바렛은 비용초과 상황은 원자력에 대한 사회적 위험회피를 위해 부과된 극도로 제한적인 규제요건, 건설의 복잡성, 산업계의 원자력 건설 경험 부족 등에 따른 거의 완벽한 폭풍과 같은 환경이 유발하고 있다고 말했다.

반면, 세계 최대 원자력 강국으로 부상하고자 노력하는 중국은 계획을 차질 없이 진행하고 있는 것으로 보인다. 중국은 기존 원자로의 새로운 버전을 건설하고 있는 것은 물론이고 토륨 용융염 원자로, 고온가스냉각로, 소듐냉각고속로 등 더욱 새로운 기술에 대한 연구개발을 추진하고 있다.

작년 여름 미국 에너지부는 신형 원자로 연구개발에 8,200만 달러를 투자한다고 발표했는데, 확실히 많은 돈은 아니지만 연구개발을 진지하게 생각하고 있다는 모습을 보여주었다. 새로운 대통령이 에너지부의 연구예산을 크게 감축시킬 가능성이 대두하고 있는 가운데, 아무리 잘 봐준다고 해도 미국 신규 원자력의 진전은 불확실한 상황이다.

유럽과 미국에서 원자력이 어려움을 겪고 있는 것과 달리 아시아의 경쟁자들은 전진하고 있다. 한국은 작년에 처음으로 APR-1400 원자로를 가동했으며, 아랍에미리트는 자국의 첫 번째 원자로를 APR-1400으로 선정한 바 있다. 중국은 자체적으로 개발한 3세대 원자력 기술을 적용한후아롱 원을 국내 건설하고 수출도 모색하고 있다.

후아롱 원은 중국 정부가 지원하는 원자력 프로그램을 통해 2020년까지 용량을 70%까지 확장할 계획이다. 세계 2위 경제대국인 중국은 2026년까지 전기수요가 3배인 거의100 GW까지 늘어나 세계 최대 시장이 될 것으로 전망되고 있다.

헝가리에서도 로사톰의 VVER-1200 원자로 2기를 건설하는데 필요한 120억 달러의 80%를 러시아로부터 융자받기로 했는데, 푸틴 대통령은 한 발 더 나아가 비용의 100%를 융자한다고 발표하기도 했다. 유럽과 미국의 문제는 원자력 개발사들이 최고 경기를 맞던 1970년대와 80년대 이후 건설이 주춤한 상황에 빠졌다는 것이다. 아레바와 웨스팅하우스와 같은 기업들이 3세대 원자로 건설 때와 같은 수준에 도달할 수도 있겠지만 그 전에 먼저 속도를 올릴 필요가 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자력;신규 원자로;후아롱 원;아레바;웨스팅하우스 2. nuclear power;new nuclear reactor;Hualong One;Areva;Westinghouse

유럽원자력계를 대표하는 유럽원자력산업회의(Foratom)는 유럽연합이 전원 Mix에서 현재의 원자력발전 구성비를 유지하려면 향후 유럽원자력공동체(Euratom) 연구프로그램에 대한 유럽연합(EU)의 지원금을 늘여야 한다고 밝혔다.

Foratom은 EU 전력산업계가 2050년까지 이산화탄소 감축목표로 정한 95%를 달성하여 완전한 탈탄소화가 필요하고 원자력을 포함한 저탄소 기술이 이러한 에너지전환 과정에서 중요한 역할을 수행해야 한다는 점을 강조했다. 원자력이 EU의 저탄소 전력생산에서 이미 50% 이상을 차지하고 있으며 연간 7억 톤의 이산화탄소 배출 저감효과를 가져오고 있다고 더붙였다.

Foratom은 또한 EU의 저탄소 전력공급 구조를 유지하기 위해서는 신규원전 건설 및 기존원전의 장기운전이 필요하다면서 이를 위해서는 원자력분야에 대한 강력한 연구개발과 교육훈련 역량 유지가 필요하다고 밝혔다.

연구개발 활동이 더 효율적이며 지속적이고 경제적인 신형원전 개념 개발을 포함한 현안에 집중해야 하며 현행 경수로(LWR, light water reactor)에 대해 안전성과 경제성을 높이는 연구도 계속되어야 한다고 주장했다. 또한 원자로 경년열화 현상에 대해 더 이해하고 이를 제어하고 완화하는 방법도 연구해야 한다고 밝혔다. 원자로 구성품과 핵연료가 방사선과 고온에 잘 견딜 수 있게 하는 연구가 필요하며 고속로 연료의 새로운 리사이클 기술과 함께 방사성폐기물 관리 및 처분 기술도 개발되어야 한다고 밝혔다.

Foratom은 공동적으로 관심이 있는 대형연구 인프라를 공유해서 교육훈련과 연구에 활용해야 한다면서 이러한 목표 달성을 위해 인력자원과 연구용 기자재 등 연구시설에 대한 중요한 투자가 필요하며 유럽의 완전한 탈탄소화를 위해서는 이를 원자력분야 연구개발에 대한 예산투자에 반영해야 한다고 밝혔다. 

현행 연간 미화 6,200만 불에 달하는 Euratom의 핵분열프로그램(Fission Programme)에 대한 지원 수준은 충분하지 못하며 비원자력 분야에 이 규모의 20배 이상이 투자되는 현실은 2030년 또는 2050년까지 달성하기로 한 EU 탈탄소목표 달성을 위한 원자력의 역할을 제대로 반영하지 못한 것이라고 Foratom은 지적했다.

유럽집행이사회(EC, European Commission)는 Euratom으로 하여금 주기적으로 원자력발전 및 필요한 투자관련 목표와 프로그램을 제시하는 PINC(Communication on the Nuclear Illustrative Programme)를 발간하도록 규정하고 있으며 마지막 PINC는 2017년 5월 발간된 바 있다. Foratom은 EU가 원자력 기술분야에서 선도적인 역할을 유지하고 안전, 안보 및 방사성폐기물 관리분야에서 최고수준의 기준을 개발할 수 있도록 마지막으로 발간된 PINC의 입장을 전적으로 지원한다고 밝혔다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 이산화탄소 배출,저탄소 기술,경수로 2. carbon dioxide (CO2) emission,low-carbon technology,LWR(light water reactor)

영국 원자력규제청(Office for Nuclear Regulation)이 수행한 벤치마크는 원자력 안전에 얼마나 많은 비용을 지출해야 하는가에 대한 결정이 근거가 없고 인간의 삶에 대한 불충분한 가치에 기반을 두고 있음을 보여주고 있다. 이 연구 결과는 한 사람의 생명을 구한 가치를 적어도 10배 더 올려 1,600만 ~ 2,200만 파운드 사이로 책정해야 할 것을 제안하고 있다.

브리스톨 대학의 필립 토마스 교수와 이안 와딩턴 박사가 주도한 이번 연구는 학술지 뉴클리어 퓨처에 게재되었다. 이 연구는 현재 원자력규제청, 안전보건청(HSE)을 비롯한 여러 정부 부처에서 제시한 안전지침에서 사용 중인 개인생명가치추정(VPF)의 근거를 분석한 것이다. 2016년 7월에 간행된 VPF 수치 183만 파운드는 20년이 넘은 167명에 대해 실시한 소규모 의견조사에 근거를 둔 것인데, 그 해석법은 최근에 너무 결함이 많아 신뢰성이 매우 낮은 것으로 나타났다.

VPF 연구팀은 첫 번째 의견조사의 결과를 제외하고 현재 수치를 얻었지만 최근 재분석에서 그 배제된 가치가 실제로 전적으로 합리적이고 이해할 수 있는 것으로 당시 VPF 연구팀은 잘못된 조사를 기각했다. 첫 번째 의견조사를 최신 방식으로 해석한 결과 현재 VPF 수치보다 10배 더 많은 1,600만 ~ 2,200만 파운드 사이가 되어야 한다는 것이다.

판결값(Judgement-value) 혹은 J-값이라고 불리는 새로운 해석법은 토마스 교수가 생명과 환경을 보호하는데 비용을 얼마나 사용해야 하는지를 평가하는 새로운 방법으로 범국가적 데이터로 검증한 바 있고 생명의 가치를 4배 더 높게 평가하여 미국 교통부가 사용하는 수치(2012년 910만 달러)에 근접한 것이다. 토목공학과의 리스크관리 교수 필립 토마스는 원자력규제청 및 정부기관에서 사용하는 방법은 원자력 및 기타 사고로부터 사람을 보호하는데 필요한 적정 수준의 지출을 평가하는 방법에 문제를 안고 있다.

현재 영국의 VPF에 의존하여 평가될 안전 소송이 도로, 철도에서 일어났거나 서머셋의 힌클리 포인트 C와 같은 새로운 원자력발전소와 같은 원자력 산업에서 발생했건 간에 법정에서 어떤 식으로 진행될 것인지 가늠하기는 어렵다. 보다 현대적이고 정확한 방법이 존재하지만 규제당국에서는 사용하지 않고 있다.

과거 철도안전표준위원회(RSSB)는 VPF 팀에 다중 사망자를 유발하는 철도 사고를 방지하기 위해 얼마나 많은 비용을 지출할 의향이 있는지에 관해 문의한 바 있다. 당시 VPF팀은 다중 사망자를 유발하는 철도 사고를 방지하기 위해 추가 지출에 대한 의향이 없다는 1차 의견조사를 보고했다.

원자력을 포함한 대형 기반시설의 안전성을 보장하고 사고를 예방하기 위한 적절한 지출을 산정하는 해석법에 따라 비용의 차이가 클 수 있어 최적값을 찾기 위한 새로운 방식 도입이 필요함을 보여주고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자력규제청;개인생명가치추정;판결값;안전비용 2. ONR;VPF;Judgement-Value;safety cost;value of a prevented fatality

기계적 고장으로 가동이 중단되었던 호주의 방사성동위원소 Tc-99m(technetium-99m) 제조기의 고장은 고쳤으나 실제 생산 재개에는 몇 주가 더 걸릴 것이라고 ANSTO(Australian Nuclear Science and Technology Organisation)가 2018년 7월 20일 밝혔다. ANSTO는 이 의료용 동위원소 제조기를 미국으로부터 계속 수입하고 있다.

Tc-99m는 핵의학 분야에서 가장 널리 사용되며 모핵인 Mo-99(molybdenum-99)의 붕괴로부터 생성된다. Mo-99는 Tc-99m 제조기 내에서 사용되면 반감기가 매우 짧아 안정적이고 지속적인 공급이 필요하다.

ANSTO는 Mo-99를 생산해서 Tc-99m 제조기에 넣는데 주당 10,000명 분을 생산한다. 뉴질랜드와 아시아 지역에도 병원과 핵의학 기관에 관련 제품을 공급하고 있다. 올 6월 22일 전달 콘베이어라는 부품의 기계적 고장으로 일시적으로 Tc-99m 생산을 중단한 바 있다. 현재 고장은 고쳤으나 시설 재가동을 위한 요건확인에 수 주가 걸릴 예정이라고 ANSTO가 밝혔다.

ANSTO는 Tc-99m 제조기를 자체 생산이 중단된 이래 미국으로부터 수입하고 있다. ANSTO가 보유한 OPAL 원자로 가동과 다른 방사성동위원소 생산은 이번 고장으로 중단되지 않았다.

ANSTO 측은 외부 기관을 동원해서 생산시설 내 최고의 안전보건 관행 정착을 위한 독립적인 제3자 검토를 수행하고 이를 보고토록 할 계획이라고 밝혔다. 이는 규제기관인 ARPANSA(Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Authority)의 직접지시에 따른 조치다.

ANSTO는 이미 생산과 배분시설에 대해 안전성을 개선하는 조치를 많이 취했다고 밝혔다. 이 조치 중에는 절차서와 지침서, 교육훈련, 장비, 사건 보고 및 안전문화가 포함된다. 검토팀을 부르는 것도 지속적인 개선의 일환이라고 덧붙였다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 기계적 고장,의료용 동위원소,독립적인 제3자 검토 2. mechanical failure,medical isotope,independent third party review

세계원자력협회(WNA, World Nuclear Association) 자료에 따르면, 2016년도 세계 원자력 발전용량은 2015년도 말 382.2 GWe에서 391.6 GWe로 소폭 증가했다. 2016년에는 3기의 원자로가 영구적으로 폐쇄되기도 했지만, 3건의 대형 원전건설 프로젝트가 시작되기도 한 한 해였다.

2016년도에는 총 발전용량 9,479 MWe에 달하는 10기의 신규 발전용 원자로가 전력망에 병입되었다. 이 중 Ningde 4호기, Hongyanhe 4호기, Changjiang 2호기, Fangchenggang 2호기, 및 Fuqing 3호기 등 5기의 원자로는 중국에 있다. 인도의 Kudankulam 2호기, 파키스탄의 Chashma 3호기, 러시아의 Novovoronezh 6호기, 그리고 미국의 Watts Bar 2호기 및 한국의 신고리 3호기가 전력망에 연결되었다.

2014년도에 4,763 MWe의 새로운 원자력 발전용량이 전력망에 더해진 반면, 2015년에는 9,497 MWe의 신규 원자력 발전용량이 전력망에 추가되었다. 중국은 1,080 MWe의 Tianwan 6호기와 1,150 MWe의 Fangchenggang 4호기의 건설을 2016년도에 착수하였다. 더불어, 중국원자력산업공사(中國原子力産業公司)는 60 MWe의 부양식 해상원자력발전소 건설을 시작하기도 했다. 파키스탄의 Karachi 2호기 건설은 2015년도에, Karachi 3호기의 건설은 2016년도에 시작되었다.

총 발전용량 1,402 MWe에 달하는 3기의 발전용 원자로가 2016년도에 공식적으로 폐쇄되었다. 해당 원자로는 일본의 Ikata 1호기, 미국의 Fort Calhoun, 그리고 러시아의 Novovoronezh 3호기다. 또한, 일본정부는 2010년부터 가동 중지되어 있는 Monju 원형 고속 증식로를 재가동하지 않을 것이며, 해당 원자로를 해체한다는 공식 결정을 내리기도 하였다. 세계에는 2016년도 말 기준으로 순 발전용량으로 391.4 GWe에 달하는 447기의 가동원전과 총 발전용량 64.5 GWe에 달하는 60기의 건설중 원전이 있다. 이는 2015년도 말 기준 가동원전 439기, 순 발전용량 382.6 GWe와 비교가 되는 수치다.

한편, WNA는 ‘Harmony’라는 전력의 미래에 대한 자체 비젼을 설정했는데 이는 국제에너지기구(IEA, International Energy Agency)가 기후변화의 가장 파괴적인 결과를 방지하기 위해 세운 2도 시나리오에 기반을 두고 있으며 원자력을 많이 사용할 때에만 달성 가능하다. Harmony는 다양한 저탄소 발전기술을 활용하여 각 기술의 장점은 극대화하고 부정적 영향은 극소화할 수 있게끔 해당 기술을 효율적으로 사용하는 것을 목표로 하고 있다. WNA의 목표는 2050년도에 원자력으로 25%의 전력을 제공하는 것인데 이를 위해서는 약 1,000 GWe의 새로운 원자력 발전용량의 건설이 필요할 것으로 판단된다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자력 발전용량, 기후변화, 하모니 2. nuclear capacity, climate change, Harmony

잉글랜드 브리스톨 대학(University of Bristol)은 방사성 폐기물을 이용하여 전기를 생산하는 새로운 원자력 전지 기술을 개발하고 있다. 물리학자와 화학자로 구성된 이 연구팀은 방사성 물질을 내부에 장착한 인공 다이아몬드를 이용하여 소량의 전류를 생산하고 있다. 이것은 방사성 폐기물 문제를 해결하면서 청정에너지 생산과 장수명 배터리 개발까지 가능하게 해줄 것으로 보인다. 11월 25일, 연구팀은 브리스톨 대학 최초의 학제간 연구소인 캐봇 연구소(Cabot Institute)의 연례 강연회인  ‘세계를 바꿀 아이디어’에서 이와 같은 방사성 폐기물을 에너지로 활용하는 방법을 발표했다.

코일 사이에서 자석이 움직이도록 에너지를 투입하여 전류를 생산하는 대부분의 발전 기술과 달리 연구팀의 인공 다이아몬드는 방사선원에 가까이 접근시키는 것만으로도 전하를 생성할 수 있다. 이 기술의 장점은 움직이는 부분이 없고, 배출가스도 없으며 유지보수도 필요하지 않고 직접적으로 전기를 생산할 수 있다는 것이다. 단수히 방사성 물질을 다이아몬드로 감싸는 것만으로도 골치 아픈 장수명 방사성 폐기물을 원자력 전지로 전환시키고 청정에너지를 오랫동안 공급할 수 있는 것이다.

연구팀은 다이아몬드 전지의 프로토타입 시연용 방사선원으로 니켈-63을 사용했다. 하지만 탄소의 방사성 동위원소인 탄소-14를 이용할 경우 보다 높은 효율을 달성할 수 있는데, 탄소-14는 원자력발전소에서 감속재로 사용되는 흑연에서 쉽게 찾을 수 있다.

영국은 이와 같은 흑연 감속재를 거의 95,000톤 가량 보유하고 있기 때문에 탄소-14를 추출하여 원자력 전지를 만들면 방사성 물질도 제거하고 폐기물을 안전하게 저장하는 비용과 문제도 해결할 수 있다. 탄소-14는 투과력이 낮은 방사선을 방출하고 가까운 고체에 재빨리 흡수되기 때문에 원자력 전지의 좋은 에너지원이 될 수 있다.

탄소-14를 직접 접촉하거나 섭취하면 방사성 피폭으로 위험하지만 다이아몬드로 감싸면 단거리 방사선은 투과할 수 없다. 다이아몬드가 알려진 가장 강한 물질인 것을 고려하면, 이보다 안전하게 방사성 물질을 격리하는 방법도 찾기 어렵다. 현재 사용되는 배터리보다 전압이 낮지만 반감기는 5730년에 달하는 탄소-14를 이용하여 전지수명이 길기 때문에 혁명적인 전원이 될 수 있다.

원자력발전에 따른 방사성 폐기물 문제를 혁신적으로 해결하면서, 오랫동안 깨끗한 전기를 공급할 수 있는 원자력 전지를 만들 수 있는 기술이 개발되었다. 또한 개발국의 상황에 맞는 방사성 폐기물 처리에 최적화된 방법이라는 점에서 필요가 발명을 있게 함을 다시 한 번 보여준다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 방사성 폐기물;원자력 전지;다이아몬드 2. radioactive waste;nuclear battery;diamond

영국은 소비자들이 에너지 요금을 선불로 지불하도록 함으로써 새로운 원전 건설프로젝트 비용을 절감하는 것을 목표로 하는 새로운 재원조달 모델 평가하기 위한 협의에 착수했다. 원자력발전은 영국정부가 2050년까지 탄소배출량을 순 제로(net zero)로 줄이겠다는 약속의 핵심부분으로 인식되기 때문에 해결책이 시급하다. 영국 내 현행 가동원전 8기 중 7기가 2030년까지 폐로될 예정이다.

BEIS(Department for Business, Energy and Industrial Strategy)는 2018년 6월 신규원전 건설프로젝트에 대한 RAB(Regulated Asset Base, 규제자산기반) 모델의 적합성을 검토하겠다고 발표했으며 2019년 1월 이 모델에 대한 평가결과를 올 여름까지 발간하기로 약속한 바 있다. 이 협의는 신재생에너지 기술의 비용이 계속 하락함에 따라 2050년에 신재생에너지원이 영국 저탄소 발전능력의 대부분을 제공할 가능성이 있다고 기술하고 있다. 그러나 2050년에도 원자력발전이 언제나 사용가능한 확실한 저탄소에너지원으로서 여전히 중요한 역할이 있을 것이라고 덧붙였다.

BEIS는 2019년 7월 22일 협의에 착수하면서 RAB 모델은 투자자들에게 규제된 수익을 제공함으로써 신규원전 건설프로젝트에 대한 민간금융 조달비용을 줄일 수 있고 에너지 소비자와 납세자의 금전적 가치를 극대화할 수 있다는 결론을 내렸다고 말했다. 이번 협의는 올 10월 14일까지 계속될 예정이다.

RAB 모델은 영국 Somerset에 EDF Energy사에 의해 현재 건설되고 있는 Hinkley Point C(HPC)에는 적용되지 않지만 향후 신규원전 건설프로젝트에 적용될 것이다. EDF Energy사와 CGN(China General Nuclear), NuGeneration사(NuGen) 및 Horizon Nuclear Power사 등이 5건의 신규원전 건설프로젝트를 계획 중인 상태다.

프랑스 소유의 EDF Energy사는 이 프로젝트에서 33.5%의 지분을 소유하고 있는 CGN과 함께 Hinkley 부지에 2기의 두 개의 EPR(European Pressurised Reactor)형 원자로를 건설하고 있다. 또한 중국의 원자로 기술을 이용하여 Suffolk에 있는 Sizewell 부지와 Essex에 있는 Bradwell 부지에 신규원전 건설을 계획 중이다. 이 건설에 적용된 영국형 HPR1000 원자로 설계는 영국 원자력규제기관인 ONR(Office for Nuclear Regulation)과 환경청이 일반설계평가(GDA, Generic Design Assessment)를 진행하고 있다.

그러나 2018년 11월 Toshiba사는 영국에서 원전 신규건설 사업을 백지화하고 이 사업을 관리하는 자회사인 NuGen을 청산할 것이라고 발표했다. NuGen은 Westinghouse사의 AP1000 원자로 기술을 적용하여 최대 3.8 GWe 용량의 원전 건설을 추진했었다. AP1000 원자로 설계는 Toshiba 소유의 Westinghouse가 미국 법원에 파산보호를 신청했던 시점인 2017년 3월 GDA 절차를 완료한 바 있다.

올해 초, 일본 Hitachi의 영국 자회사인 Horizon사가 영국 남서부 Wylfa Newydd와 Oldbury-on-Severn 등 두 지역에 최소 5.4 GWe의 신규원전을 건설하려는 계획은 상당한 진전을 보였지만 이 또한 중단되어 있다. 영국형 ABWR 설계는 2017년 12월 GDA 심사를성공적으로 완료한 바 있다.

BEIS는 RAB 모델이 건설 기간 그리고 본격 가동되기 전에 투자수익 발생에 오랜 지연가 있는 원전 신규건설 프로젝트 자금조달에서 겪는 어려움 중 일부를 해결하는데 기여할 수 있을 것이라고 밝혔다. RAB 모델은 투자자들이 투자를 시작하면서 바로 미리 정해진 수익을 낼 수 있도록 해줄 수 있지만 입법화가 필요하며 적용하는데 최소 18개월이 필요한 것으로 예상된다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 규제자산기반,재원조달 모델,일반설계평가 2. RAB(Regulated Asset Base),financing model,GDA(Generic Design Assessment)

지난 1월 미 하원은 민간 분야 첨단 원자력 기술 연구개발을 지원하고 관련 기술의 인허가와 상용화를 향상시켜줄 개량형원자로기술법(TheAdvanced Nuclear Technology Act of 2017)을 통과시켰다. 현재 이 법은 상원에 상정되어 있다. 동시에 임시통합저장법(Interim Consolidated Storage Act) 최신안도 상정되어 있다.

이 법안은 미 전역의 원자력발전소에 발생한 사용후핵연료를 보관할 하나 혹은 그 이상의 임시 저장시설을 만들고 에너지부가 저장시설 계약을 체결할 수 있게 하는 것이다. 에너지부는 이 법을 통해 원자력규제위원회(NRC)의 승인을 받으면 방사성 폐기물 기금(Nuclear Waste Fund)을 사용할 수 있게 된다.

이 법안은 2011년 당시 오바마 대통령의 미국 원자력 미래 최고 위원회(BRC)의 가장 중요한 두 가지 권고를 이행하는 것이다. BRC는 유카마운틴 프로젝트 중단에 따른 후속 조치를 개발하기 위해 설치되었다.

미국 원자력업계는 새로운 원자로 설계를 방해하고 사용후핵연료를 통합 저장하여 방사성 폐기물을 연소할 수 있는 새로운 원자로를 사용할 수 있도록 하는 저장소 건설을 막고 있는 관료주의를 해결할 수 있는 법안을 기다려 왔다. 이것들은 과학적으로 그렇게 어려운 것은 아니지만 정치, 법적으로는 매우 어려운 일이다.

실제로 에너지부는 1998년 이후 사용후핵연료의 소유권을 갖지 않고 영구 처분장을 개장하지 않음에 따라 발전회사에 손해배상으로 지금까지 45억 달러 이상 지급해 왔다. 사용후핵연료의 주요 문제 중의 하나는 사실상 사용이 끝난 상태가 아니라는 점이다. 분열된 U-235의 잔여 생성물로 인해 기존 원자로는 더 이상 에너지를 만들 수 없지만 신형 원자로는 사용후핵연료를 연소할 수 있고 10배 더 많은 에너지를 추출한 후 더 쉽게 파기할 수 있는 폐기물을 생성할 수 있다.

새로운 원자로 설계는 매우 발전된 상태로 생산할 준비가 되어 있다. 지난 1월, 오리건주의 뉴스케일파워는 NRC에 미국 최초의 소형모듈라원자로(SMR) 설계 승인을 신청했다. 이 원자로는 2020년대 초에 건설될 예정이다. 개량형원자로기술법은 바로 이 신형 원자로의 개발과 인허가를 촉진할 수 있도록 번거로운 모든 규제 과정을 단순화시키는 것이다. 아이러니하게도 신형 원자로 개발을 유보시키는 이유 중의 하나가 폐기물을 저장할 곳이 없다는 점이다.

또 다른 첨단 SMR 기업 테리스트리얼 에너지도 NRC에 통합 용융염 원자로(IMSR)의 승인 신청을 통보했으며, 2019년에 신청서를 제출할 계획이다. 미국 원자력 기반시설 위원회는 3+ 세대 원자로,  SMR, 비경수 신형 원자로, 융합로 등이 미국 원자력 경쟁력을 높일 수 있을  것으로 보고 있다.

임시통합저장법이 통과된다면, 5년 이내에 미 정부는 방사성 폐기물을 수거하고 통합관리할 수 있게 된다. NRC가 승인한 대로 160년 동안 건식 저장용기에 사용후핵연료를 저장할 수 있게 된다. 첨단 시멘트 패드와 유사한 이 시설의 건설에는 5억 달러, 유지에는 연간 3억 달러 정도 소요될 것으로 예상된다.

이 비용은 방사성 폐기물 기금의 이자만으로도 충당할 수 있어 원금은 사실상 최종 처분시설인 심지층 처분장 건설에 사용할 수 있다. 임시 저장소는 2,000억 달러의 유카마운틴보다 훨씬 저렴한 것으로 아직 사용할 수 있는 핵연료를 파기하는 납세자의 부담을 덜어준다. 이 막대한 금액은 방사성 폐기물 기금으로도 모자라 예산확보에 어려움이 있을 것이다.

유카마운틴 저장소를 무조건 재개해야 한다는 주장과 절대로 받을 수 없다는 네바다주의 주장도 대립하고 있다. 유카마운틴의 원래 필요성이 사라진 것 외에도 사용후핵연료는 재사용이 가능하고 국방 고준위 폐기물도 더 이상 고준위가 아니라는 새로운 이유가 추가되었다. 현재 사용후핵연료는 미 전역 120개 이상 발전소 내에 보관 중이다. 무기한 소내 저장은 문제만 일으킬 뿐이다.

원자력발전의 가장 어려운 숙제가 바로 사용후핵연료를 어떻게 처리할 것인가 인데, 미국 의회의 결정에 따라 합리적으로 사용후핵연료 처리가 이루어질 수도 있음을 보여준다. 한국도 쌓여가는 사용후핵연료를 지혜롭게 처리하기 위한 방안이 서둘러 마련되어야 할 것이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 신형원자로;방사성폐기물;사용후핵연료;임시저장소 2. advanced nuclear reactor;nuclear waste;spent nuclear fuel;interim storage

러시아의 VNIINM(AA Bochvar Research Institute of Inorganic Materials)은 핵연료 주기 완성을 위한 시도에 상당한 진보가 있었다고 밝혔다. 러시아 핵연료제작사 TVEL의 자회사인 VNIINM은 2017년 2월 8일 Proryv 프로젝트를 위한 3건의 정부지원 연구를 완료했다고 공개했다. 이 연구과제는 조사된 우라늄-플루토늄 혼합질화물 핵연료 처리, 이와 관련된 방사성폐기물 처리 및 핵연료 성형, 재처리 및 개량형 고속로에서 나온 방사성폐기물 관리를 위한 기술프로세스의 수학적 모델링 개발 등이다.

TVEL의 또다른 자회사인 SCC(Siberian Chemical Combine)은 지난해 핵연료 제작과정을 정밀하게 하는 기술개발을 계획했다. Proryv 프로젝트의 일환으로 ODEK(pilot demonstration power complex)을 위한 제조 및 재처리설비를 계획한 것이다. 여기에서 플루토늄과 넵튜늄(Neptunium)이 시험되었다.

VNIINM와 VG Khlopin Radium Institute가 개발한 기술을 검증하기 위해 사용후핵연료 처리과정에 추출-입자화(extraction-crystallization) 분리모듈이 적용되었다. 이 시험을 통해 ODEK 설계가 도움을 받을 수 있었다. 이 시험에 사용된 스탠드는 이제 가동을 할 수 있게 되었으며 원격감시 및 자동제어 및 프로세스 관리가 가능한다.

VNIINM는 2017년 2월 8일 이 실험을 통해 사용후 우라늄-플루토늄 혼합질화물 연료에 포함된 99.9% 이상의 액티나이드(actinides)를 재사용할 수 있음을 최초로 입증하게 되었다고 밝혔다. 또한 기존 계산과 실험실에서의 실험이 정확했음도 입증했다고 밝혔다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 재처리, 질화물 2. reprocessing, nitrate

아프리카의 11개 국가들이 극심한 전력난을 극복하고자 원자력 발전소를 적극적으로 설치할 계획이다. 많은 아프리카 공장들이 빈번한 정전으로 인해 막대한 영업 손실을 겪고 있고, 전기 관세도 높아 운영에 어려움이 있기 때문이다. 게다가 남아프리카공화국을 제외한 사하라 이남 아프리카에 설치되어 있는 발전 용량은 총 28GW로, 이는 아르헨티나 한 국가의 용량과 동일할 정도로 적은 양이다.

모스크바에 있는 에너지 보안 연구소의 Anton Khlopkov 소장은 프로티아에 있는 ISS(Institute for Security Studies) ‘아프리카-러시아 원자력 협력 전망’ 세미나에서 ‘5년전 일본 후쿠시마 원전사태 이전에는 세계 60국 이상이 원자력발전소 건설을 계획했고, 심지어 오늘날에도 45개국 이상이 원전 수주를 애타게 기다리고 있다’고 말했다. 

원전 수주를 기다리는 아프리카 국가는 알제리, 이집트, 가나, 케냐, 모로코, 나미비아, 나이지리아, 세네갈, 탄자니아, 튀니지, 우간다 등이다. 알제리는 2030년까지 2400MW를 생산해내는 2기의 원자로를 설치할 계획이고, 이집트는 4800MW를 생산하는 4기의 원자로를 설치할 계획이다. 가나에서는 2025년까지 1000MW를 생산하는 1기의 원자로를 설치할 것이며, 케냐에서는 2033년까지 4000MW를 생산하는 4기의 원자로를 설치할 계획이다. 또한 모로코에서는 2030년까지 첫번째 원자로를 설치할 계획이며, 나이지리아도 2027년까지 4000MW를 생산하는 4기의 원자로를 설치할 계획이다. 남아프리카공화국은 2030년 까지 9600MW의 추가 전력을 생산하고자 6~8기의 새로운 원자로를 더 추가할 계획이라고 밝혔다. 

Knlopkov 소장은 '러시아는 세계 제일의 원자력 기술 수출국이다. 현재 원자력발전소의 25%를 건설중이며, 우라늄 변환의 25%, 우라늄 농축의 45%, 핵연료 제공의 17%, 폐 핵연료 재처리의 10%를 러시아가 하고 있다'고 말했다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 원자력발전소, 아프리카, 러시아 2. Nuclear power plants, Africa, Russia