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[원자력 르네상스 … 그 서막은 비극인가 ①] 2030년 세계 3대 원전 수출국 달성은? 80기 수출로 세계 신규 원전 건설 20% 점유
2011년 7월 5일 (화) 16:40:12 |   지면 발행 ( 2011년 6월호 - 전체 보기 )



세계 각국은 1970년대 오일 쇼크를 겪으며 화석연료인 석유와 석탄 의존도에서 벗어나고자 끊임없이 노력했다. 50년 후면 사라질 화석연료 … 수요 급증에 따른 가격 상승도 문제였지만, 그보다 지구 온난화를 초래하는 온실가스 방출을 더 심각하게 받아들였다. 그 대안으로 선택한 에너지원이 값싸고 환경에 영향을 주지 않는(?) 원자력이었다. 물론, 1979년 미국 드리마일 아일랜드 원전 사고, 1986년 구舊소련 체르노빌 원전 사고 등 파장이 엄청난 원자력 사고 때문에 반대도 만만치 않았다. 그러나 현실적으로 화석연료를 대체할 만한 이렇다할 에너지 자원이 없었다. 여기에 지구촌 곳곳에서 에너지 자원을 둘러싼 국제 분쟁이 발생하자, 각국은 에너지 안보 차원에서 원자력발전소(이하 원전)로 눈길을 돌렸다. 미국 드리마일 아일랜드 원전과 구 소련 체르노빌 원전 사고 때문에 원전 건설을 중단하던 미국과 유럽 국가들도 원전 건설을 재개하고, 중동 · 동남아 · 아프리카 국가에서도 경제 성장과 안정적인 에너지 공급을 위해 원전 건설을 추진했다. 이를 반영하듯 2008년 기준 전 세계 전력 생산 1만 9103TWh(1테라와트 시 = 1조 와트 시)에서 원전이 차지하는 비중은 13.6%(2602TWh)로 1980년 8.5%에 비해 크게 높아졌다. 우리나라는 2009년 12월 아랍에미리트(UAE)에 총 560만㎾(140만㎾급 4기, 약 200억 달러) 원전을 수주한 후 원전 르네상스 시대의 서막을 외쳤을 정도다. 그러나 올해 3월 11일 발생한 일본 후쿠시마 원전 사고는 원전 르네상스 시대의 서막에 먹구름을 드리웠다. 여기에서는 우리나라 원전 산업의 정책과 원전 현황 · 기술 그리고 앞으로 세계 원전 산업을 전망해 보았다.

정리 윤홍로 기자

산업화를 통한 압축 성장의 시대, 우리나라는 주요 에너지원으로 원전을 선택해 1978년 4월 29일 국내 최초의 원전인 고리 1호기를 준공했다. 아시아에서 일본과 인도 다음으로 원자력 기술을 활용해 전기를 생산하는 나라가 된 것이다.
그로부터 30여 년이 지난 2010년에 원자력 관련 산업을 자동차 · 반도체 · 조선 등에 이은 차세대 수출 분야 가운데 하나로 전망하고 '원전 수출 산업화 전략'을 발표했다. 그 근거로 전 세계적으로 대형 원전은 2030년까지 430여 기를, 중소형 원전은 2050년까지 500∼1000기를 신규 건설할 것이라는 세계원자력협회(WNA), 미국 에너지국(DOE), 세계 원자력 파트너십(GNEP)의 자료를 제시했다.
세계적으로 가동 중인 원전은 유럽 197기, 북미 122기, 아시아 109기, 남미 6기, 아프리카 2기 총 436기이며 발전 비중은 15%다. 이 가운데 20년이 넘은 원전은 234기고 30년이 넘은 원전은 73기다(2009년 기준). 정부에서 원전 르네상스 도래를 외친 까닭은 ▲최근 온실가스 감축과 석유 의존도완화 등을 위해 급부상한 원전의 필요성 ▲기존 원전 우호국뿐만 아니라 원전 기피국도 원전을 재인식하며, 특히 아시아와 중동 신흥 개발국의 높은 관심 ▲2030년까지 약 430기의 원전을 신규 건설할 경우 약 1,200조 원 규모의 거대 시장이 형성될 것으로 전망했기 때문이다.
세계 원전 시장의 확대 전망에 따라 원전 선진국 업계 간 제휴 · 통합 등 재편을 본격화하고, 또한 주요 원전 공급사들은 신형 원자로(제3세대 원전)의 개발을 완료하고 본격적으로 수주 활동을 전개했다. 3세대 원전은 1960∼1990년대 건설한 2세대 원자로에 비해 안전성을 향상한 형태로 사고 시 노심 용융 확률이 2세대에 비해 1/100로 낮고, 진도 7.3의 지진(2세대는 6.5)에 견디는 것으로 알려졌다.


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2030년 원전 3대 선진국으로 도약
정부가 2010년 '원전 수출 산업화 전략'에서 밝힌 비전은 원전을 2012년까지 10기를, 2030년까지 80기를 수출해 세계 신규 원전 건설의 20%를 점유하는 '세계 3대 원전 수출국 달성'이다. 이를 위해 ▲국가별 맞춤형 수출 ▲원전 운영 · 정비 시장 진출 ▲기술 자립화 및 글로벌 경쟁력 제고 ▲전문 기술 인력 양성 ▲원전 연료의 안정적 확보 ▲핵심 기자재 수출 역량 확충 ▲수출형 산업 체제 강화 등을 추진 중이다.

국가별 맞춤형 원전 수출 | 아랍에미리트와 같이 턴키 발주 원전 건설이 가능한 국가에 정부 간 협력 등으로 원전 플랜트를 수출한다. 건설 물량은 많지만 플랜트 수출에 제약 요인이 따르거나 기술 이전 등을 요구하는 틈새시장에서 기자재와 용역 수출에 주력하되, 이와 함께 중장기적으로 제약 요인을 없앤다. 원전 도입 기반이 취약한 국가에 인력 양성 등 인프라 구축을 지원해 한국형 원전 진출 기반을 조성한다.

원전 운영 · 정비 시장 진출 | 우리가 보유한 세계 최고 수준의 원전 운영과 정비 능력을 활용해 총 88조 원 규모의 노후 원전 운영 및 정비 시장에 진출한다. 단기적으로 단위 설비 개선 및 정비 기술을 수출하고, 중장기적으로 운영 실적이 저조하거나 노후한 원전을 매입(또는 지분 참여) 후 운영 · 정비로 수익을 창출한다.

원전 기술 자립화 및 글로벌 경쟁력 제고 | 먼저, 2012년까지 핵심 기술 자립화 및 토종 신형 원전(APR+) 개발에 필요한 재원(총 996억 원)을 확보하고, R&D 인력을 충원한다. 3대 핵심 기술은 원전 설계 코드, 원자로 냉각재 펌프(RCP), 원전 제어 계측 장치(MMIS)다. 또한, 한국형 원전을 세계적인 프리미엄 원전으로 한 단계 업그레이드하기 위한 신규 R&D 프로젝트(2011∼2017년, 총 4,000억 원 투입, 민관 공동)를 추진한다. ▲장수명화 - 핵심 기기의 내식성 등 재료 개선 · 통합 피로 관리 기술 개발 등 ▲건설 공기 단축 - 건설 최적화 · 건설 모듈화 · 설계 시스템 고도화 등 ▲안전성 향상 - 중대 사고 현상 규명 및 해석 코드 개발 등이다. 이를 통해 원전 수명을 60년에서 80년으로 연장하고, 건설 공기를 현행 52개월에서 36개월로 단축하며, 원전 노심의 손상 빈도도 10배 개선한다.
그리고 유럽과 미국 등에 진출하기 위해 한국형 원전을 유럽 및 미국의 설계 기준에 맞게 보완하는 R&D 지원을 확대한다. 중소형 원전과 연구로 수출형 모델을 조기 개발하고, 초고온 가스로(수소생산용) 등 미래형 원전 개발을 추진한다.

원전 전문 기술 인력 양성 | 수출 · 기술 개발 등을 위해 원자력 공기업은 2011년까지 약 2800명을 추가로 확보한다. 5대 원자력 공기업은 한전, 한수원, 한전기술, 한전연료, 한전KPS이고, 필요 인력은 수출 550명, 기술 개발 500명, 국내 신규 건설 449명, 국내 신규 운영 1280명이다. 세계 최초로 '국제 원자력 전문대학원'을 2011년 9월 개교해 연100명(내국인 50명, 외국인 50명)의 석 · 박사급 고급 전문 인력을 양성한다. 외국 인력은 동남아 등 원전 도입 기반이 취약한 국가를 대상으로 선발, 한국형 원전의 해외 진출 기반을 강화한다. 원전 특성화 대학을 지정(10개)해 원자력 산업계 수요에 맞는 실무형 인력을 양성한다.

원전 연료의 안정적 확보 | 국내 원전과 해외 원전수출에 필요한 원전 연료(우라늄)를 안정적으로 확보한다. 우라늄 필요량은 2010∼2012년 약 5000t, 2013∼2016년 약 6000t, 2017년 약 8000t이다. 현재, 장기 계약으로 2012∼2013년까지 필요한 우라늄을 확보한 상태이며, 한수원은 비상시에 대비해 농축 우라늄 및 정광 형태로 2년분을 별도 비축 중인 것으로 알려졌다. 해외 광산 지분 인수 등으로 자주 개발률을 2016년 25%, 2030년 50%까지 확대하고, 해외 농축 공장 지분 참여확대 및 국내 성형 가공 생산 시설 확충(한전연료 : 2009년 950t → 2015년 1400t) 등을 통해 안정적인 공급 능력을 확충한다.

원전 핵심 기자재 공급 역량 확충 | 원전 공급 능력에서 중요한 것은 원자로 설비다(원자로 설비와 터빈 발전기 그리고 약 200만 개의 부품으로 구성).
추가 원전 수주에 대비해 공급 능력을 확충해야 하므로, 외국 유수 업체와 전략적 제휴 및 국내 기업과 합작 투자 등을 통해 경쟁 공급 체제 도입을 유도한다. 아울러 고부가가치 핵심 기자재를 중심으로 고급 R&D 인력 공급, 기술 개발 지원, 사업화까지 지원해 원전 전문 · 중견기업을 육성한다. 한수원 등은 우수 중소업체에 대한 기술 개발, 자금, 품질 관리 지원, 해외 공동 진출 도모 등 상생 협력 파트너십 체계를 구축해 나간다.

수출형 원전 산업 체제 강화 | 단기적으로 한전 내 원전 수출 전담 조직 신설로 수출 총괄 조정 기능을 강화하고, 한수원 · 한전기술 등 원자력 공기업의 수출 지원 조직도 보강한다. 이와 함께 중장기적으로 수직 계열화된 원전 사업 체계 구축 등도 검토한다. 중장기적으로 미국과 중국 등 대형 시장 진출을 위해 주요 세계 원전 기업과 전략적 제휴 등도 검토한다. 또한, 풍부한 아랍에미리트 자금과 우리 기술력을 연계해 원전 인프라와 재원이 부족한 국가에 공동 진출하는 방안 등도 추진한다.

이와 같은 정부 목표대로 2030년까지 신규 원전 80기를 수주하면, 그 액수는 총 4,000억 달러로 우리나라 전체 수출(2009년 기준 ; 총 3,638억 달러)을 상회한다. APR1400 1기 수주 규모는 50억 달러(UAE 원전 4기 수주, 총 200억 달러)다. 이를 통해 총 156만 7000명의 고용(연평균 7만 5000명)과 총 26조 7,000억 원의 원전 기자재 중소기업 매출 확대 효과가 발생한다. 원전 1기 수출에 따른 고용 효과는 연인원 2만 7450명이고, 원전 1기 건설 시 국내 원전 기자재 중소기업 매출액은 약 4,700억 원이다.

정부는 원전 수출 산업화 전략 발표 당시 "앞으로 50년간 새로운 먹을거리 산업을 육성하는 초석을 다졌다"면서, "끊임없는 기술 혁신과 새로운 인재육성이 성공의 열쇠며, 이를 위해 정부의 역량을 집중할 계획이다"라고 밝혔다. 또한, "구직에 어려움을 겪는 젊은이들이 원자력이라는 전문 분야에서 일하고 해외에 진출함으로써 청년 실업 문제 해결에도 큰 도움이 될 것이며, 원전 기자재 중소기업에도 많은 혜택이 돌아가 서민 경제 및 중소기업에 많은 활력을 불어 넣어 줄 것으로 기대한다"라고 덧붙였다.

우리나라의 원전 및 기술 현황

우리나라는 1970년대 두 차례 석유 파동을 겪은 후 에너지원의다원화를위해1970년9월고리원전1호기 건설에 들어가 1978년 4월 상업 가동을 시작으로 원전 건설에 뛰어들었다. 2011년 5월 현재 고리(4기), 신고리(1기), 월성(4기), 영광(6기), 울진(6기) 등 총 21기의 원전을 가동 중이며, 신고리 2∼4호기, 신월성1 · 2호기, 신울진1 · 2호기 등 총7기를 건 설 중이다. 21기 원전의 설비 용량은 1만 8716㎿로, 국내 발전 설비 용량의 24.6%를차지한다.
우리나라는 원전 기술 자립의 필요성에 따라 1984년 당시 구舊동력자원부는 1984년 '원자력 발전 경제성 제고 방안 정책'을 수립하고 원전 기술 자립화를 본격적으로 추진하기 시작했다.
1987∼1995년에 원전 기술 자립 계획의 일환으로 당시 CE 사社로부터 기술을 전수받아 영광 3 · 4호기 건설을 추진했으며, 이 기술을 바탕으로 2005년 한국형 원전(OPR1000) 기술 개발을 완료했다.
1995년 기술 자립도는 95% 수준으로 원전 복제 건설 능력을 확보했다. 1992∼2007년 한국 표준형 원전(OPR1000)보다 안전성과 경제성이 10배 향상된 한국 신형 원전(APR1400) 기술 개발을 완료했다.
APR1400을 2007년 신고리 3 · 4호기에, 2009년신울진 1 · 2호기 건설에 적용했다. 2007년부터 2012년까지 원전 설계 코드, 원자로 냉각재 펌프(RCP), 원전 제어 계측 장치(MMIS) 등 미자립未自立핵심 기술 개발과 토종 신형 원전(APR+)을 개발 중이다. 95% 기술 자립했으나, 다음의 일부 핵심 기술은 여전히 해외에 의존 중이다.


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원전 설계 핵심 코드 | 원전 설계에 사용되는 일종의 소프트웨어로 안전 해석 코드와 노심걙心설계 코드가 있다. 안전 해석 코드는 원전에서 발생 가능한 모든 사고를 예측해 원전의 안전성을 확인하며, 노심 설계 코드는 한 주기(18개월)간 핵연료의 모든 상태를 예측해 핵연료 장전량을 결정하는 소프트웨어다.

원자로 냉각재 펌프(Reactor Coolant Pump, RCP) | 원자로에서 핵반응을 통해 발생하는 열을 제거 증기 발생기(Steam Generator)로 보내기 위해 냉각수를 강제로 원자로에 주입시키는 펌프 역할을 수행한다. 원자로에서 데워진 물은 증기 발생기에서 외부의 물을 증기로 바꾸는 데 사용된다.


국내 최대 발전 용량의 신고리원전 3호기는 직경 4.6m, 높이14.8m에
무게는 533t이다. 이 원자로는 UAE에 수출한 원전과 같은 모델이다.

원전 제어 계통(Man-Machine Interface System) | 원전을 안전하고 경제적으로 운영하기 위해 필요한 신경망으로 열을 발생시키는 원자로 설비와 전기를 생산하는 터빈 설비의 움직임을 계측하고 정확하게 운전하도록 제어한다.
정부는 2012년까지 원활한 해외 시장 진출을 위해 미자립 핵심 기술 및 토종 신형 원전(APR+) 개발을 완료하고, 자립화된 핵심 기술은 신규 건설 원전인 신울진 1 · 2호기 등에 시범 적용할 방침이다.

한국형 신형 원전 APR1400
우리나라는 1992년 원전 선진국 진입을 목표로 국가 선도 기술 개발 사업(G7-Project)으로 차세대 원자로 기술 개발 사업에 착수했다. 기존 원전보다 안전성 및 경제성이 10배 향상된 신형 경수로 1400㎿e급이다.
1999년 기본 설계 완료 및 신형 경수로(APR1400) 명칭을 확정했고, 2002년 국내 표준 설계 인가(Design Certification)를 획득했다. 20007년 최초 국내 원전 건설(신고리 3 · 4호기)에 적용했다.
APR1400은 OPR1000 건설 · 운영 기술을 기반으로 한 3세대 원전 중 가장 경제적인 원전으로 ㎾당 건설 단가가 2,300달러 수준이다. 프랑스(EPR) 2,900달러, 일본(ABWR) 2,900달러, 미국(AP1000) 3,582달러보다 경제적이다. 입증된 기술을 기반으로 한 신형 경수로로 복합 안전 계통(Hybrid Safety System)을 채택해 우수한 안전성을 확보했다. 신고리3 · 4호기와 신울진1 · 2호기 건설을 진행중이다.
현재 유럽 시장을 목표로 한 유럽형 APR1400 개발, 미국 시장을 목표로 한 미국 규제 기관 표준설계인가, APR1400의 성능을 개량한 수출 전략형 토종원전인 APR+ 개발을 추진중이다.


3월 11일 발생한 일본 후쿠시마 원전 사고 현장. 이 사고로 말미암아
단기적으로 1979년 미국 드리마일 아일랜드와 1986년 구소련 체르노빌
원전 사고 이후와 마찬가지로 신규 원자로 건설 건수가 급감할 것으로 보인다.

원전 산업 - 단기 적신호, 중장기 청신호
한국은행 국제경제실 국제종합팀은 세계 원전 산업의 현황과 전망에 대해 "일본 후쿠시마 원전 사고후 각국은 원전의 안전성 문제에 민감하게 반응하는 데 원전 정책의 변화 움직임은 국가별로 상이하다"면서, "앞으로 세계 원전 산업은 안전성 우려에 따른 신규 원전 건설 지연과 천연가스를 사용한 전력 대체생산 등으로 단기적으로 위축될 것으로 보이지만, 중장기적으로 기후변화협약 이행을 위한 탄소 배출 축소 필요성과 원전의 높은 가격 경쟁력 등을 고려할 때 원전에 대한 의존도는 크게 낮아지지 않을 것이다"라고 전망했다. 또한, 대외경제정책연구원도 "전력의 대량 공급원으로 원자력의 비중은 매우 높으며, 경제적 효율성과 환경에 대한 안전성 등을 고려할 때 단기간에 대안 에너지원을 발굴하는 것이 현실적으로 어렵기 때문에 대부분의 국가는 원전 확대 정책을 계속 추진할 예정이다"라고 분석했다.
세계적인 기업 투자 자문 컨설팅 사인 프로스트 앤 설리번 인터내셔널은 "비록 회복하기까지 먼 길을 지나왔지만, 미국 드리마일 아일랜드와 구 소련 체르노빌 원전 참사에도 원전 산업이 다시 돌아오는 것을 보았다"면서, "만일 일본이 원자력에 관한 피해를 억제하고 대중에게 신뢰를 주입시키고자 한다면, 후쿠시마 원전과 국제 원전 산업은 최근 역사에서 최악의 위기인 이번 참사를 극복할 가능성이 매우 높다"라고 밝혔다. 그리고 "이 위기는 원전 산업에 중요한 가르침을 주며 설계 · 운영 · 유지 보수에서 안전 기능을 강화하도록 도움을 줄 것이며, 원전 건축과 운영비용이 상당히 늘어나겠지만 에너지 사업에서 원전이 사라지지 않을 것이다"라고 덧 붙였다.
일본 후쿠시마 원전 사고로 말미암아 단기적으로 1979년 미국 드리마일 아일랜드와 1986년 구소련 체르노빌 원전 사고 이후와 마찬가지로 신규 원자로 건설 건수가 급감할 것으로 보는 전문가들의 견해가 지배적이다. 그러나 중장기적으로 원전에 대한 의존도는 크게 낮아지지 않을 것으로 예상한다. 한편, 원전의 안전성을 높이려면 국제적인 협조 체제 구축이 매우 중요하다고 지적한다. 특히, 다수의 원전 건설을 계획하는 신흥시장국가에서 안전성이 높은 3세대 형태나 가압경수로 방식(과거 체르노빌 원전은 흑연경수로, 후쿠시마 원전은 가압 경수로) 등으로 건설하도록 긴밀한 협조체제를 강화해야 한다는 것이다.

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