일본 후쿠시마 원전사고 이후 일반인들에게는 원자력 발전소에 대한 막연한 불안감이 생겼다. 벌써 2년이 훌쩍 지났지만 그 불안감은 시시때때로 고개를 쳐든다. 그러나 에너지전문가들은 원자력 발전이 현존하는 가장 안전하고 깨끗한 에너지의 하나라는 데 이의를 달지 않는다.
과연 우리는 원자력 발전에 대해 얼마나 정확히 알고 있을까. 한국수력원자력의 자문을 받아 많은 사람들이 잘못 알고 있는 오해들과 그에 대한 과학적 진실을 문답 형식으로 풀어본다.
▶ SAFETY ISSUE
원자력 발전소도 원자폭탄처럼 폭발한다?
초간단 답변 : 아니다. 원리가 다르다.
원자력 발전과 관련한 가장 대표적 오해가 바로 이것이다. 단언컨대 이는 사실이 아니다. 원자폭탄은 순도가 100%에 가까운 고농축 우라늄 235의 핵분열에 의해 강력한 폭발력을 낸다. 반면 원자력 발전에서 사용하는 우라늄 235의 농축 농도는 단 2~5%에 불과하다. 때문에 절대로 폭발은 일어나지 않는다.
이는 마치 주성분은 알코올로 동일하지만 폭발성이 있는 공업용 알코올과 폭발성이 전혀 없는 맥주를 생각하면 이해가 쉽다. 이밖에도 원자력 발전과 원자폭탄은 연료·구조·목적 등 모든 면에서 다르다. 예컨대 원자폭탄은 0.000001초 이내에 핵분열 연쇄반응을 일으켜 에너지를 얻는다. 하지만 원자력 발전은 약 18개월에 걸쳐 장시간 동안 핵분열을 유발, 지속적으로 에너지를 얻는 구조다.
지진이 일어나도 안전할까?
초간단 답변 : 리히터 규모 7.0도 견뎌낸다.
우리나라의 원전은 단층이 없는 단단한 암반 위에 건설됐다. 또한 원전 바로 아래에서 리히터 규모 6.5 및 7.0의 지진이 발생해도 안전하게 운전이 정지되도록 설계돼 있다.
지진이 발생하면 대개 건물은 수평방향으로 진동하는 P파(종파)의 영향을 받게 되는데 원자로를 보호하고 있는 격납건물은 내진 설계된 1.2m 두께의 철근콘크리트로 지어져 이런 P파에 의해 뒤틀리거나 무너지지 않는다.
이뿐만이 아니다. 원자력발전소의 격납건물은 전투기가 정면충돌해도 끄떡없다. 실제로 지난 1988년 미국 샌디아국립연구소(SNL)가 중량 27톤의 팬텀 전투기를 시속 800㎞의 속도로 격납건물에 충돌시키는 실험을 실시해본 결과, 전투기는 산산조각 난 반면 격납건물은 깊이 5㎝정도가 파손되는데 그쳤다.
추가적으로 국내 원전은 후쿠시마 사고의 원인이 됐던 해일에 의한 침수 및 그에 따른 전원상실사고 방지를 위해 3중 안전장치가 구비돼 있다. 해수면 위 7.5m~12m 높이로 발전소가 건설돼 있으며, 10m 높이의 방벽이 다시 한번 해일을 막아준다. 또한 정상운전 시 사용하는 발전기에 더해 3곳의 비상발전기를 보유, 정전 상황에 즉각 대처할 수 있는 시스템을 갖춰놓고 있다. 그리고 발전소보다 높은 곳에 이동식 발전기를 배치, 비상발전기마저 가동이 불가능해진 상황에 대비하고 있다.
리히터 규모 (Richterll magnitude) 리히터 지진계에 기록된 지각의 진동 수치. 규모 7.0이면 교량이 뒤틀리고 건물의 벽이 파괴되는 수준이다.
전기공급이 중단돼도 원자로 냉각에 문제없나?
초간단 답변 : 자연대류 현상을 이용, 약 9일간 냉각이 유지된다.
우리나라의 원자력 발전소는 가압형 경수로(PWR)다. 이러한 가압형 원자로는 비등형 경수로(BWR)인 후쿠시마 원전과 달리 두가지 냉각수를 이용한다. 원자로의 열을 식혀주는 1차 냉각수와 고온증기가 되서 터빈을 돌려 전력을 발생시키는 2차 냉각수가 그것이다. 원자로의 열을 빼앗아 뜨거워진 1차 냉각수가 자신의 열에너지를 2차 냉각수에 전달, 증기로 변환시키는 것.
이렇게 2차 냉각수에 열을 전달한 1차 냉각수는 다시 차가워져서 원자로 안으로 들어오는데 이때 자연대류 현상에 의해 찬물은 아래로 뜨거운 물은 위로 올라간다. 즉 PWR은 정전으로 원전의 전력공급이 중단되더라도 이 같은 자연 대류에 힘입어 약 9일동안 원자로의 냉각이 이뤄지기 때문에 고도의 안전성 확보가 가능하다.
특히 국내 원전에서는 후쿠시마 사고를 교훈삼아 전원 상실상황에 대비, 소방차를 이용해 외부로부터 냉각수를 지속 공급할 수 있는 설비를 추가 설치하는 등 원전 안전성 강화 방안을 마련해놓고 있다.
설계수명이 지난 원전의 계속운전은 위험하다?
초간단 답변 : 철저한 안전성 평가를 거쳐 위험하지 않다.
원자력발전소의 최초 운영허가기간은 원전 설계 시 설정한 기간이다. 발전소의 안전을 보증하는 최소한의 운영기간이라 할 수 있다. 하지만 이 기간이 지났더라도 철저하고 꾸준한 유지보수 및 점검을 통해 안전에 문제가 없는 것으로 판단되면 계속운전이 허용된다. 이는 우리나라뿐만이 아니라 전 세계 원전 운용국가들이 모두 그렇다.
또한 계속운전은 원자력발전소에 더해 항공기나 철도 분야에도 일상적이다. 항공기의 경우 최초 운영허가기간 만료 후 특별점검을 통과하면 부품 공급이 계속되는 한 계속운전을 할 수 있다. 심지어 1940년대에 구소련의 폴리카르포프가 제작한 I-16 항공기가 현재 벨기에에서 운행되고 있기도 하다.
철도 또한 기관차·객차·화물차 모두 최초 운영허가기간이 25년이지만 특별점검 후 5년씩 3회에 걸쳐 총 40년의 계속운전을 허용하고 있다.
계속운전 (License Renewal) 설계수명에 도달한 원전을 대상으로 기준에 따라 안전성을 평가해 특정조건을 만족할 경우 운영을 연장하는 것.
▶ NECESSITY ISSUE
신재생에너지로 원자력을 대체해야 한다?
초간단 답변 : 원자력은 미래에도 중요한 에너지원이 될 것이다.
20세기가 화석연료의 시대였다면 21세기는 태양광, 풍력, 수력 등 자연에너지 중심의 신재생에너지의 시대라 할 수 있다. 하지만 신재생에너지 시대는 신재생에너지가 국가 에너지의 주축이 된다는 의미이지 100% 신재생에너지만 사용한다는 것은 아니다. 우리가 화석연료 시대에 화석연료만 사용하지 않은 것과 마찬가지다.
또한 신재생에너지는 낮과 밤, 계절, 기후 등 자연환경조건에 크게 영향을 받는다. 원전처럼 24시간 안정적인 발전이 어렵다. 때문에 신재생에너지 시대에도 원자력 발전은 중요한 위치를 점할 수밖에 없다는 게 전문가들의 예상이다.
원전의 비교우위는 이것만이 아니다. 신재생에너지로 원전과 동일한 전력을 생산하려면 상대적으로 더 넓은 면적의 부지가 요구된다. 그만큼 환경파괴 및 이산화탄소 배출 증가가 나타날 수 있다. 실제로 미국 원자력에너지협회(NEI)의 2007년 자료에 따르면 1,000MWe의 전력생산을 위해 원자력은 여의도 면적의 0.2배 밖에 필요 없지만 태양광은 15배, 풍력은 무려 70배의 면적 확보가 이뤄져야 한다.
원자력 발전은 비경제적이다?
초간단 답변 : 신재생에너지나 화력발전보다 저렴하다.
원자력 발전은 가장 저렴한 에너지원이다. 발전단가가 유연탄 발전의 60%, 태양광 발전의 8% 수준이다. 1kWh의 전력생산에 필요한 연료비는 단 3.66원에 지나지 않는다. 202.1원인 석유와 비교해 1.8%에 불과한 만큼 연료비가 상승하더라도 발전단가에 크게 영향을 받지 않는다. 2011년 발표된 한국전력공사의 발전원별 발전단가 자료를 봐도 원자력은 39.2원으로 유연탄 67.22원, 무연탄 98.64원, 수력 136.19원, 유류 225.9원, 천연가스 187원, 태양광 475.65 등을 제치고 수위를 차지했다.
덧붙여 신재생에너지는 설비 인프라 측면에서 앞으로도 상당기간 많은 비용투자가 필요할 것으로 예견되며, 화력발전의 경우 2015년으로 예정된 탄소배출권 거래제가 본격 시행되면 단가 상승이 불가피하다. 때문에 원자력 발전의 경제성은 앞으로 더 높아질 전망이다.
후쿠시마 사고 이후 전 세계가 원자력을 포기하고 있다?
초간단 답변 : 그런 국가들도 있다. 하지만 모두는 아니다.
후쿠시마 원전사고 이후 독일과 유럽 6개국에서는 ‘원자력OUT! 원전제로’ 정책이 추진되고 있다. 하지만 여전히 세계 각국은 고효율 에너지인 원자력을 활발히 활용하고 있다. 실제로 운영허가기간이 만료한 영국의 원전 3기와 정책적으로 폐기 결정이 내려진 독일의 원전 8기 등 총 11기가 후쿠시마 사고 이후 폐쇄됐지만 새로 건설되거나 계획 및 제안된 신규 원자력발전소도 11기다. 러시아산 천연가스에 대한 의존도를 낮추고 에너지 독립을 모색하고자 핀란드가 2기의 원전 추가 건설을 결정했고, 산유국인 아랍에미리트(UAE)와 천연자원이 풍부한 베트남에서도 원자력 발전소 도입이 이뤄지고 있다.
국토가 좁고, 에너지 자원이 부족한 우리나라의 입장에서 원자력은 화석연료 의존도를 낮출 가장 현실적인 대체에너지의 하나다. 대안 없는 무조건적인 탈(脫) 원자력은 국가와 국민의 이익에 부합하지 않을 수 있다.
독일처럼 원전제로 정책을 펼칠 수는 없나?
초간단 답변 : 우리나라는 전력수입이 불가능하다.
후쿠시마 사고 이후 독일은 세계에서 가장 먼저 원자력 발전에 전혀 의존하지 않는 ‘2022년 원전제로’ 정책을 선언했다. 부족한 전력은 프랑스와 체코의 원전에서 수입할 계획이며, 신규 화력발전소 및 신재생에너지 플랜트를 통해 나머지 부족분을 채우겠다는 복안이다. 참고로 이를 위해 독일 국민들은 올해부터 3~4인 가족 기준으로 연간 약 34만6,500원의 전기료를 추가 부담해야 하며, 추후 부담액은 더 오를 수 있다.
이와 관련 국제에너지기구(IEA)가 2011년 발표한 독일의 전력 순수출입 현황 자료를 보면 2010년의 순수출은 1만7,700GWh였지만 2011년에는 전년대비 66%나 감소한 6,000GWh의 순수출을 기록했다. 특히 원자력 발전을 중단한 2011년 4월 이후 11월까지는 수출은 차치하고 자급자족조차 어려워 6,163GWh의 전력을 순수입했다.
어쨌든 독일은 이렇게라도 주변국을 통해 전력 수입이 가능하다. 그러나 우리나라는 3면이 바다로 둘러싸여 있고, 위로는 북한이 있는 탓에 전력 수입 자체가 불가능하다.
적어도 일본처럼 원전 숫자를 줄일 수는 있지 않을까?
초간단 답변 : 블랙아웃의 우려가 있다.
우리나라와 일본은 상황이 조금 다르다. 일례로 2012년 8월 8일 현재, 23기의 원자력발전소를 가동 중이던 우리나라 예비전력률은 5.8%였다. 반면 후쿠시마 사고 이후 단 2기의 원자력발전소만 가동했던 일본의 예비전력률은 19%로 우리나라의 3.5배에 달했다. 일본은 원전 없이도 이른바 블랙아웃으로 불리는 대규모 정전사태의 예방이 가능하지만 우리나라의 경우 전력수요가 많은 여름철에 발전소 한 곳만 정비에 들어가도 곧바로 예비전력이 위험수준으로 떨어질 개연성이 높은 것이다.
지난 2011년 9월 15일 우리가 블랙아웃 직전 상황까지 내몰리며 전국적인 순환정전을 실시했던 게 그 방증이다. 당시 753만 가구의 전기 공급이 중단된 바있는데 이후로도 매년 여름이면 전력 대란의 우려가 반복되고 있는 실정이다. 이 같은 예비전력 부족은 수년 전 발표된 정부의 장기전력수급 계획에 맞춰 신규 발전소가 지어지지 못한 것 등이 원인으로 분석된다.
결국 이런 국내 상황에서 대용량의 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 원자력발전은 블랙아웃을 막기 위한 필요충분조건이라 할 수 있다.
▶ TRANSPARENCY ISSUE
원자력 발전 단가 산정이 제대로 이뤄졌나?
초간단 답변 : 사후처리비용 재산정 후에도 발전단가가 가장 낮다.
앞서 언급했던 바와 같이 원자력 발전 단가는 화석연료는 물론 신재생에너지보다도 저렴하다. 1982년부터 2011년까지 물가가 254% 상승했지만 전기요금 상승은 29.9%에 머문 것도 이 같은 원자력 발전에 힘입은 바 크다.
구체적으로 원자력 발전 단가는 원료비·감가상각비·사후처리비용 등으로 구성된다. 그런데 얼마전 발전 단가의 18.1%를 차지하는 사후처리비용 산정이 현실과 맞지 않다는 의견이 제기된 바 있다.
이에 지식경제부(현 산업통상자원부)가 2012년 12월 사후처리비용을 재평가했고, 원자력 발전 단가는 1kWh당 41.87원에서 46원으로 상승됐다. 그럼에도 원자력 발전은 두 번째로 발전단가가 낮은 유연탄발전의 69.77원보다 1kWh당 23.77원이나 저렴한 수준을 유지하고 있다.
최근 원자력 발전소 고장이 너무 잦다?
초간단 답변 : 작년 불시정지 회수는 최근 10년의 평균 수준이다.
원자력 발전소는 고장이 일어날 경우 즉시 운전이 정지되면서 핵분열 반응이 일어나지 않는 안전한 상태가 되도록 제어된다. 이후 고장 원인에 대한 철저한 조사와 재발방지를 담보할 설비 보완이
이뤄진다. 그리고 원자력안전위원회의 승인을 거쳐 재가동된다.
지난해의 경우 예년보다 잦은 원전 불시정지 소식이 뉴스를 통해 전해졌다. 사실이다. 2012년 국내 원전의 불시정지 횟수는 전력거래소 기준 9건으로 2011년 7건, 2010년 2건, 2009년 6건, 2008년 7건에 비해 많았다.
다만 이 같은 불시정지 횟수는 비정상적인 이상신호라고 해석할 수준은 아니다. 최근 5년간 평균치인 6.2건보다는 많지만 최근 10년간 평균치 8.7건과 비교하면 평균에 해당한다고 볼 수 있다.
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