'위험성 0' 원자로를 개발하라

韓·美등 9개국 포럼결성 4세대용 개발착수사고가 절대 없고 경제성도 갖춘 원자로를 개발하라. 원자력 발전에 원죄처럼 달려있는 위험이라는 꼬리표를 떼기 위해 전세계가 손을 맞잡았다.

일명 4세대 원자로. 안정성을 획기적으로 개선하고 경제성ㆍ핵확산 방지 등 다양한 요건을 충족시키는 것이 궁극적인 목표다.

목표 달성을 위해 우리나라를 비롯해 미국과 프랑스ㆍ영국ㆍ일본ㆍ남아프리카공화국 등 9개국이 4세대 원자로 개발국제포럼(GIF)을 결성했다.

최근 미국 마이애미에는 각국에서 참가한 100여명의 전문가가 모여 4세대 원자로 개발을 위한 본격적인 작업에 들어갔다.

4세대 원자로가 상용화되는 2020~30년께는 관련 시장이 연간 수백조 원에 달할 것으로 예상된다. 때문에 조금이라도 유리한 입지를 확보하려는 각국은 신경전 또한 날카롭게 벌이고 있다.

◇4세대 원자로

1세대는 50년대 선보인 최초의 상업 원자로. 세계 최초의 상업용 원자력 발전소인 영국의 콜더홀과 미국의 쉬핑포트 원전이 여기에 해당한다.

2세대는 60년대 이후 본격적으로 운전되고 있는 원자로. 우리나라에는 고리와 월성원전이 있다. 80년 이후 개량된 3세대 원자로는 현재 건설되고 있는 대부분의 원전이 여기에 속한다. 한국표준형 원전이 대표적인 3세대 원자로.

이를 잇는 것이 4세대 원자로. 포럼은 4세대 원자로가 갖춰야 할 조건은 ▦재활용이 가능한 지속 가능한 에너지여야 하며 ▦안정성을 획기적으로 개선하고 ▦다른 에너지에 비해 경제적이면서 ▦핵확산 방지가 가능해야 한다고 규정하고 있다.

4세대 원자로 포럼은 내년 9월까지 이 같은 조건을 만족하는 4세대 원자로 최종 후보를 선정하게 된다. 이를 위해 4개의 워킹그룹을 운영하고 있다. 통합 로드맵을 규정하는 그룹과 기술검토ㆍ평가방법ㆍ크로스커팅 그룹이다.

이들 워킹그룹은 앞으로 현재 각국이 제안한 120여 개의 원자로 후보군 가운데 6개를 최종 선정할 예정이다. 그 결과는 포럼 참가국이 공유하게 된다. 현재 포럼에 참가하고 있는 우리나라 전문가는 7명.

◇치열한 신경전

4세대 원자로 후보군은 ▦차세대 경수로 ▦액체 금속로 ▦가스냉각로 ▦기타(신개념 원자로) 등으로 나눌 수 있다.

한국은 다목적 중소형 원자로인 스마트(SMART) 등 3개의 차세대 경수로, 2개의 액체금속로, 가스냉각로 1개, 기타 2개를 후보로 제안해 놓고 있다.

포럼를 주도하는 나라는 미국. 재정적인 지원이 가장 많기 때문이다. 그러나 프랑스와 영국ㆍ일본 등 나머지 참가국 또한 조금이라도 유리한 입지를 확보하려고 애쓰고 있다.

포럼에 참가한 김현준 원자력연구소 책임연구원은 "드러나지는 않았지만 각국의 신경전이 날카로웠다"고 말했다.

액체금속로 분야에서는 핵연료 처리 방식을 놓고 미국과 일본ㆍ유럽이 현격한 입장차이를 보이고 있다. 우리나라는 스마트 등 이번에 제안한 차세대 경수로가 최종 후보로 채택되도록 적극적으로 밀고 있다.

내년 9월까지는 몇 차례 회의가 더 예정돼 있다. 이를 통해 4세대 원자로가 갖춰야 할 4가지 조건에 대한 가중치가 결정된다. 가중치는 최종낙점을 받는데 결정적인 역할을 한다. 한국을 비롯한 포럼참가국은 자국에게 유리하도록 조건에 높은 가중치가 매겨지도록 하기 위해 경쟁이 불가피할 전망이다.

■4세대 원자로후보

포럼에서 제안된 4세대 원자로 후보 가운데는 현재 상용화된 원자로와는 전혀 다른 것이 많다. 시선을 끄는 신개념 원자로에 대해 알아본다.(도움말:원자력연구소 박종균 박사)

▦가스노심 원자로=고농축 우라늄을 가스상태로 만들어 직접 분사 방식으로 반응 시키는 것이 특징. 반응열로 고온의 플라즈마를 형성시켜 열효율을 현재 상용 원전의 2배인 70%까지 끌어올릴 수 있다.

▦액체 노심 원자로=불소나 금속에 우라늄 등 핵연료를 녹여 반응시킨다. 한번 순환한 뒤에는 반응이 끝난 핵연료를 걸러내고 다시 연료를 주입하면 지속적으로 운전할 수 있다.

▦직접 에너지 변환로=핵반응을 통해 직접 전기를 생산하는 방법. 진공상태의 구 내부에 고농축(90%)의 우라늄을 얇게 입혀 자연적으로 반응하도록 한다.

우라늄 연쇄반응에서 튀어나오는 전자를 자기장을 걸어 끌어들이면 곧 전기가 된다.

▦자연 냉각로=물이나 액체금속 같은 냉각재를 쓰지 않는 것이 큰 장점. 그만큼 안전성을 높일 수 있다.

이전의 원자로가 안고 잇는 노심용융(Melt Down)같은 최악의 안전사고는 절대 발생하지 않는다. 핵반응에서 발생한 열은 핵연료 가운데 열전도가 높은 금속을 넣어 뽑아낸다.

문병도기자