월간전기

세계적으로 원전산업이 다시 주목을 받으면서 원전해체산업에 대한 관심 또한 높아지고 있다. 국제원자력기구(IAEA)에 따르면, 영구 정지한 전 세계 209기의 원전 가운데 21기만이 완전히 해체를 완료했다. 현재 가동 중인 원전의 68%(282기)가 30년 이상 운영된 원전이며, 40년 이상된 노후 원전도 40%(165기)에 육박한다. IAEA는 2050년까지 총 588기의 원전이 영구 정지할 것으로 파악하고 있다. 현재 세계적으로 원전해체산업은 아직 걸음마 수준이지만, 2030년 이후부터는 글로벌 경쟁 체제가 본격화될 것으로 전망된다.

2024년 3월 기준 원자력발전소 현황 지도. 운영 중인 원전이 총 414기, 건설 중인 원전은 57기다. (출처: Hyundai E&C)

국제원자력기구(IAEA)는 2024년 3월 기준, 전 세계에서 운영 중인 원자력발전소(이하 원전)가 총 414기이며, 건설 중인 원전은 57기라고 밝혔다. 원전이 늘어갈수록 함께 논의되는 것이 ‘원전의 수명’ 문제다. 현재 209기의 원전이 영구정지되어 해체 수순을 기다리고 있고, 그중 21기만이 완전히 해체를 완료했다. 국제원자력기구(IAEA)는 2050년까지 총 588기의 원전이 영구 정지할 것으로 파악하고 있다.

원전해체란 운전 과정에서 생성된 방사성 물질을 제거하고, 해체 과정에서 발생한 방사성 폐기물까지 안전하게 처리하여 발전소 건설 이전의 깨끗한 자연환경으로 되돌리는 모든 과정을 의미한다. 방사성 물질에 노출된 시설들은 법적 기준을 엄격하게 준수하면서 수행해야 하기 때문에 일반시설과 같은 방법으로 해체할 수 없다. 특히 원전은 해체 과정에서 다량의 방사성 폐기물이 일시에 발생하고, 관계 법령과 시설, 장비의 제한 등으로 인해 대규모 처리가 더더욱 어렵기 때문에 훨씬 더 긴 시간이 필요하다.

실제로 1950년대부터 원자력 기술 자립을 위해 많은 투자를 해온 해외 선진국들은 검증시설들을 활용한 대규모 실증사업을 수행하며 기술력 고도화에 주력했다. 이로 인해 해체 관련 기술도 함께 습득할 수 있었다. 원전해체는 기술 장벽이 훨씬 높은 편인데, 국가 주도로 강력한 공급망을 구축하여 수행되는 사례가 많다.

현재 가동 중인 원전의 68%(282기)가 30년 이상 운영된 원전이며, 40년 이상된 노후 원전도 40%(165기)에 육박한다. 때문에 원전해체 시장은 지속적으로 증가할 것으로 보이며, 수십 년 안에 상당수의 원전을 동시에 해체해야 하는 상황에 직면할 수도 있다. 거기다 원전과 별개로 핵연료 주기(Nuclear Fuel Cycle) 시설과 연구용 원자로까지 감안하면, 원전해체기술이 건설기술 못지않게 중요해지고 있다고 볼 수 있다.

원자력 분야에서 가장 많은 해체 경험을 보유하고 있는 국가는 미국이다. 현재 93기의 원전이 가동 중인 미국은 41기의 원전이 영구적으로 정지되었으며, 이 가운데 16기의 해체가 완료되었다. 미국의 원전해체는 원전 사업자와 전문기업이 계약에 따라 해체방식의 자율성이 보장되지만, 보통 영구정지 후 60년 이내 해체를 권고하고 있다
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▶ 미국 미국은 다수의 원전해체 경험과 기술 우위를 지닌 자국 기업들을 많이 보유하고 있어 해외 기업에게는 진입장벽이 높은 편이다. 하지만 많은 분야가 민간산업으로 이전되어 시장이 개방된 상태이고, 해체 비용 확보와 안전성 분야만 정부와 원자력규제위원회(NRC)의 공조 속에서 관리되고 있다.

국내 기업인 현대건설은 2022년 미국의 원자력 전문기업인 홀텍(HoItec International) 社와 인디언 포인트 원전(Indian Point Energy Center) 해체사업의 PM(Project Manager) 계약을 포함한 협력계약을 체결하고 미국 원전해체 사업에 뛰어들었다.

▶ 독일 독일은 전 세계적으로 가장 적극적으로 원전해체 사업을 추진하고 있다. 독일 정부는 ‘脫원전’ 정책을 단행하며 노후 여부와 상관없이 가동 중인 33기의 원전을 모두 영구정지시켰으며, 이 가운데 3기의 해체를 완료했다. 독일은 다양한 방식 중에서도 ‘즉시해체(Immediate Dismantling)’ 방식을 선호하는데, 이는 주민 수용성·인력 활용·부지 재이용 등의 측면에서 인허가가 나면 바로 해체하는 방식이다.

한편, 독일을 포함한 유럽 국가들은 단위기술 중심으로 해체기술을 개발한 후 연구로 등 실증시험을 통해 기술을 확보했으며, 최근에는 EU 네트워크를 활용하여 해체 경험을 활발하게 교류하고 있다.

▶ 영국 1956년 세계 최초로 상업원전을 가동한 영국은 1959년부터 세계 최초의 저준위 방사성 폐기물 처분시설도 운영했다. 영국 내 총 36기의 원전이 영구정지 되었지만, 아직 해체가 완료된 원전은 없다. 영국은 흑연 감속재가 있는 마그녹스(Magnox) 및 가스로(Gas-cooled Reactor) 노형이 많은데, 인허가 취득 후에도 방사성 흑연 처리 과정의 난이도 때문에 상당 기간 안전관리를 수행한 후 해체를 진행하는 ‘지연해체(Deferred Dismantling)’ 방식을 선호하기 때문이다. 그러나 최근에는 해체 비용을 줄이기 위해 밀폐관리의 기간을 단축하는 추세이다.

영국의 원전해체에 관련된 모든 절차는 국가기관인 원자력해체청(Nuclear Decommissioning Authority, NDA)이 담당하고 있다. 현재 영국은 자국의 세라필드(Sellafield) 원전해체와 더불어 리투아니아의 이그날리나(Ignalina) 원전해체 사업도 수행 중이다.

▶ 한국 우리나라는 1977년부터 국내 최초의 원자력연구시설(연구로 1·2호기, 우라늄 변환시설) 해체를 통해 소규모의 해체사업을 수행하고 있다. 아직 본격적으로 원전해체 시장이 형성되지는 않았지만, 영구 정지한 ‘고리 1호기’(경수로형)와 ‘월성 1호기’(중수로형)가 신호탄이 될 것으로 보인다.

현재 전 세계 원전해체 시장의 규모는 500조원에 육박하는 것으로 추산된다. 단계별로는 ▶해체 준비(28%) ▶제염/절단/철거(36%) ▶폐기물 처리(26%) ▶환경 복원(10%)의 시장이 형성될 것으로 보인다. 원전해체 시장은 노후 원전을 대거 보유한 미국, 영국, 독일 등을 중심으로 형성되어 있으나, 2030년 이후부터는 글로벌 경쟁 체제가 본격화될 것으로 전망된다.

해외 선진기업들은 그간 원전해체 사업을 수행해온 경험을 바탕으로 기존 기술의 단점을 보완하고 있으며, 안전성과 경제성을 높이기 위해 첨단기술을 지속적으로 발굴하여 기술 경쟁력 제고에 나서고 있다. 미국의 경우, 로보틱스를 활용한 해체 연구를 확대 추진하고 있다. 美 에너지부(DOE) 또한 오염 및 폐기물 처리, 토양 및 지하수 복원 등의 정화작업에 약 10조원을 투입하는 등 과감한 지원정책을 펼치고 있다.

유럽 주요국 역시 고방사능 구역의 해체와 폐기물 처리를 위한 원격기술 등 기술 고도화를 지속적으로 추진하고 있다. 이와 함께 EU를 통해 해체 안전성과 비용 절감 및 환경 영향을 최소화하기 위한 연구개발도 지원 중이다.

국내 원전해체산업의 활성화를 위한 기술개발 기반을 갖추고, 미래 글로벌 원전해체 시장 ‘톱(TOP) 5’ 달성을 위해 지난해 11월 <원자력환경복원연구원(이하 원복연)>이 출범했다. 원복연은 영구정지된 원전의 안전하고 경제적인 해체를 지원하기 위해, 정부·지자체·공공기관의 지원으로 설립된 비영리공익법인이다.

2020년 8월에 법인을 설립했으며, 2023년 3월에 구(舊) ‘원전해체연구소’에서 ‘한국원자력환경복원연구원’으로 명칭을 변경했다. 고리원자력본부 인근인 부산 기장군과 울산 울주군 경계지역에 원복연 본원이 설립되어 2024년 12월 2일 개원식을 가졌다. 본원에서는 다양한 노형에 적용할 수 있는 해체기술 및 경수로형 원전에 특화된 해체기술을 개발하고 실증한다. 월성원자력본부 인근 경주 나산리에 설립 중(’26년 완공 예정)인 중수로해체기술원(분원)에서는 중수로에 특화된 해체기술을 개발할 예정이다.

원복연 개원식에서 권병훈 원장은 “세계 원전해체 산업의 기술 리더로서 자리매김할 것”이라고 자신감을 내비쳤다. 당시 보도자료를 통해 1문 1답을 재구성했다.

A. 먼저, 실증 인프라를 활용해 원전해체에 투입될 기술과 장비를 실·검증하고, 해체기술의 고도화를 위한 연구개발을 수행하고 있다. 2025년에는 본원에 경수로를 모사한 Mock-up이, 2026년에는 분원에 중수로를 모사한 Mock-up이 각각 구축될 예정이다.

다음으로 해체 폐기물을 안전하게 처리하기 위한 방사화학 분석과 재료특성 분석을 수행한다. 국내 최초의 중·저준위 해체 폐기물 전용 콘크리트 핫셀(Hot-Cell)이 2026년에 구축될 예정이다. 분석 완료된 데이터를 활용해 해체 폐기물 데이터베이스를 구축할 것이며, 이를 활용해 체계적인 관리 기준과 핵종 분석 절차를 수립할 예정이다.

A. 중수로 특성에 맞춘 원자로 원격 절단기술, 중수로 방사성 폐기물 처리 기술 등 중수로 해체에 특화된 해체기술을 개발하고 실증할 계획이다. 특히 월성 1호기는 세계 최초의 중수로 해체 사례이기 때문에, 원복연의 실증 연구가 중요하게 작용할 것으로 기대된다. 이를 통해 중수로 해체 분야에서 세계적 선도 기술을 확보할 수 있을 것으로 기대한다.

A. 원전해체 사업을 지원하기 위해 ▲원자로 절단 ▲제염 ▲방사성 폐기물 처리 및 측정에 필요한 전문 인프라와 표준 절차를 개발하고 있다. 해체 산업의 요소 기술과 실증 인프라 구축을 위한 연구개발도 진행 중이며, 해체 현장에서 적용 가능한 기술별 데이터베이스도 마련하고 있다. 원전해체 산업 육성을 위해서는 산학연 협력을 통해 중소·중견 기업의 기술 개발과 사업화를 적극적으로 지원하고, 원전해체 분야에 필요한 전문인력을 양성할 계획이다.

A. 원전해체 산업 분야의 자립과 글로벌 경쟁력 확보를 위해서는 협력과 첨단기술 개발이 필수적이다. 원복연은 국내외 산학연과의 긴밀한 협력체계를 통해 지속적으로 발전할 것이며, 대한민국 원전해체 산업이 세계적인 기술 리더로 자리 잡을 수 있도록 혁신적인 기술과 인프라를 지원할 것이다. 안전하고 혁신적인 원전해체 산업의 성장을 위해 지속적인 관심과 성원을 부탁드린다.