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탈원전은 과연 옳은 방향일까?

9월 29 업데이트됨

오늘날, 원자력 발전에 대해서 사람들의 의견이 극명하게 가린다. 혹자는 사고가 났을 때 국가를 재앙으로 떨어뜨리는 죽음의 발전이라고 주장하는 반면, 혹자는 안전성은 이미 검증되었으며 이만한 고효율의 전력은 없다고 주장한다. 문재인 정부는 출범 이후 탈원전을 선언하였는데, 이는 후손들에게 안전한 에너지를 물려줄 수 있다는 기대감에도 불구하고 한국전력공사의 사상 첫 적자 등 여러 부작용을 낳고 있다. 과연 탈원전은 장기적으로 보았을 때 옳은 방향인 것일까?


이 기사에서는 탈원전 찬성과 반대의 논리를 토론식으로 정리하여서 비교하면서 읽기 쉽게 만들어 보고자 하였다.

원자력 발전의 역사

미국에서 첫 연구와 논의가 시작되었으며, 1951년 12월 20일, 아이다호 국립연구소(INL)에서 가능성을 타진하였다. 그리고 1953년 12월 8일, 아이젠하워 미국 대통령이 UN총회에서 연설한 ‘평화를 위한 원자력 선언’ 이후 민간부문에서의 평화적 이용이 공식화되었다.


최초의 전력망 송출은 1954년 6월 27일, 소련의 과학도시이자 그 당시 비밀도시였던 오브닌스크 원자력 발전소의 AM-1(Атом Мирный; peaceful atom이라는 뜻)이 해냈다. 다만 이는 과학적 목적이 큰 상업적 목적의 원전은 아니었다. 최초의 상업적 목적의 원전은 1956년 10월 17일에 가동되기 시작한 영국의 콜더 홀 1호기이다.


대한민국에서는 박정희 대통령 재임 중 고리 원자력 발전소가 건설된 이후 지금까지 총 4곳의 원자력 발전소가 건설되었으며 또한 삼척, 영덕에 추가 원자력 발전소 건립계획도 존재한다. 그러나 현재는 2011년 발생한 후쿠시마 원자력 발전소 사고 및 대한민국의 탈원전 논란으로 인해 추가건립 논의는 중단된 상태이다.

원자력 발전의 원리

원자력 발전의 원리는?


원자로에서 중성자가 우라늄같이 무거운 원자와 충돌하여 원자핵이 분열되고 2~3개의 중성자가 방출된다. 이 방출된 중성자들이 다른 원자들과 충돌하고 원자들의 중성자가 방출되고 그 중성자들은 다시 더 많은 원자들과 충돌한다. 이러한 반응을 연쇄반응이라고 하는데, 아인슈타인의 질량-에너지 등가원리에 의해 우라늄 원소가 핵분열을 진행하면서 잃은 질량만큼 막대한 열에너지가 발생해 원자로가 가열된다.

질량-에너지 등가원리

원자로 내의 냉각수가 엄청난 열에너지를 품으면서 고온고압의 수증기로 바뀌게 되고, 이 수증기를 이용해 터빈으로 돌려서 전기를 생산한다. 즉, 열에너지를 얻는 과정 빼고는 화력 발전과 완전히 원리가 똑같은데, 차이점이라면 열에너지원이 불이 아니라 원자력이라는 것뿐이다.

탈원전 찬성파

원자력의 3가지 끔찍한 점

탈원전 찬성 근거 1; 수많은 사고들

원자력 발전소를 반대하면서 탈원전을 찬성하는 사람들의 가장 큰 근거가 원자력 발전에서 사고가 일어나면 국가적인 대재앙으로 작용하며, 이는 후유증이 극심하고 수습이 힘들다는 것이다. 실제로 원자력 발전을 시작한 70년이 채 되지 않는 역사에서 수많은 원자력 사고들이 일어났다. 1) 지금까지 발생한 사고만 해도 전 세계적으로 10개에, 그중에서 최고 등급인 7등급 사고도 2개나 존재한다.


1986년 4월 26일 발생한 역대 최대의 원자력 발전소 사고인 체르노빌 원자력 발전소 폭발 사고가 최초의 7등급 사고이다. 이 사고로 인한 인명피해는 공식적으로는 사망자 최소 43명, 최대 68명이고, 피폭자 최소 22만 명, 최대 83만 명이다. 누출된 방사능은 자그마치 5.7 엑사 2)베크렐 3) 이었다. 이 사고는 1991년에 있을 소련 붕괴에 영향을 주었으며, 거의 전 세계로 방사능이 날아가서 피해를 주었다.

체르노빌 원자력 발전소 폭발 사고

비교적 최근인 2011년 3원 12일에는 일본에서 발생한 후쿠시마 원자력 발전소 폭발 사고이다. 이로 인해 약 370 페타베크렐 4) 의 방사능이 유출되었다. 이로 인해 후쿠시마 일대는 지금까지도 죽음의 땅이라 불리며, 사건 발생 8년 후인 지금도 주민 복귀율이 6%에 불과하다고 한다. 또한 2020년 도쿄올림픽 주요 화두거리이며, 오염수 무단 방류 계획 등 국제사회에서 아직까지 논란이 되고 있다.

후쿠시마 원자력 발전소 폭발 사고

탈원전 찬성 근거 2; 방사능 폐기물 처리 문제

어쩌면 현대 인류가 후손들에게 부채로 남길 최악의 물건이 바로 고준위 방사선 폐기물일 것이다. 지금 이 순간에도 인류가 원자력 발전을 하면서 몇백년 후에도 지구 생태계와 후대 인류에게 위협으로 남을 폐기물들이 대부분 제대로 처리되지 못하고 전문 처리 시설도 아닌 원자력 발전소 내부에 임시로 보관하고 있으며, 언젠가는 포화상태에 다다르게 된다. 현재 대한민국의 경우 2019년에서 2038년 사이 모든 원전의 임시 보관 장소가 가득 차게 된다.


2010년대 초 기준으로 전 세계에 원자력 발전 등으로 인해 지금까지 만들어진 고준위 방사성 폐기물의 양은 무려 25만 톤에 달한다. 중국 등 신흥 원자력 발전국가 때문에 이 수치는 앞으로 더 크게 늘어날 것이다. 방사능 폐기물 안에 들어있는 스트론튬은 28년, 세슘은 30년의 반감기를 가지고 플루토늄은 무려 24,000년의 반감기를 가진다. 거기다가 우라늄은 지구의 나이에 맞먹는 45억 년의 반감기를 가진다. 그리고 이조차 반감기일 뿐 인류와 지구 생태계에 안전한 수준으로 방사능 수치가 떨어지기 위해선 우라늄을 제외하더라도 무려 10만 년이라는 세월이 필요하다.


이 문제는 대한민국 역시 마찬가지로 벗어날 수 없는 문제이다. 한국은 경주방사물폐기장처리장을 완공하여 130m 지하에 묻는 중이다. 하지만 이 시설은 발전소 운영에서 발생하는 보호구 등의 저준위 폐기물 처분용이고, 고준위 폐기물 처분 시설은 2028년에야 부지 선정을 시작하여 2053년에 완공을 목표로 하고 있는, 당장의 현실적인 대응책은 전혀 없는 상태이다.

대한민국의 고준위 방사능 폐기물 처분장 건설 계획

탈원전 찬성 근거 3; 핵무기로서의 악용 가능성

플루토늄의 경우 자연계에 극미량밖에 존재하지 않는 원소이며, 이를 가장 쉽게 얻을 수 있는 것이 원자로 내부에 존재하는 U-238이 반응하여 나오는 Pu-239이다. 이것이 핵연료 재처리를 끊임없이 경계하는 이유기도 하다.


이러한 정치적 문제로 원자력을 반대하는 사람들은 다음과 같은 주장을 한다. 핵이라는 금단의 힘을 소유하길 원하는 사람이나 집단은 언제나 늘 있기 때문에 원자력을 사용하는 한 저 핵무기를 노리는 집단은 분명히 나올 것이고, 아무리 막아도 언젠가는 그것을 뚫고 소유하는 집단이 나올 것이라는 것이다. 그렇게 핵이 확산되어가다 보면 어느 시점에는 ISIS처럼 답이 없는 막장집단조차 핵을 가지지 않으리란 보장이 없어진다. 만약 그들이 핵을 가지면 분명히 자신들의 이데올로기나 이득을 위해 핵을 거리낌없이 사용할 것이고, 그러면 인류에게는 감당하기 힘든 재앙이 닥칠 것이라는 것이다.

탈원전 반대파

원자력의 3가지 멋진 점

탈원전 반대 근거 1; 고효율의 발전 방식

현실적으로 인류의 전력소비량이 해마다 폭발적으로 증가하는 상황에서 원자력 발전만큼 효과적인 전기 생산 방식은 없는 게 현실이다.


현재 일반적으로 전기를 생산하는 방법은 크게 원자력 발전, 화석연료, 그리고 신재생 에너지 등 3가지로 분류할 수 있다. 그중에서도 원자력 발전은 비용과 친환경성, 발전 효율 면에서 다른 에너지원 대비 압도적인 경쟁력을 자랑한다.


국제에너지기구의 발표에 따르면, 원자력 에너지는 설비비가 많이 들어가는 대신 매우 적은 연료비가 필요하다. 이는 석탄을 사용한 발전과 LNG 등의 화력발전처럼 연료비가 전기생산비용의 대부분을 차지하는 것과 크게 대비된다. 이는 당장의 경제성 부분에서 타 발전에 비해 원자력 발전이 높은 효율성을 갖게 하는 핵심 원인이다. 일본조차도 후쿠시마 원자력 발전소 사고 이후 원전비중이 사라져 연료비가 증대해 만성적인 무역적자로 돌아서게 되었다.


또한, 원전 하나만큼의 전기를 신재생 에너지를 통해 생성하려면 태양광 발전소는 원전의 73배, 풍력발전소는 200배 이상의 부지가 필요하다.

대한민국의 에너지 생산 방식 별 필요한 지출

발전 방법 별 필요한 연료의 양

이로 인해 원자력 발전소는 ‘싸다’라는 큰 장점을 가지고 있다. 2010년 한국전력의 ‘발전 원료 종류에 따른 전기 판매가격 비교’ 자료에 따르면 원자력 발전 방식으로 생산한 전기는 kWh당 39.7원에 판매된 반면 석탄(60.8원), 액화천연가스(LNG) 복합(126.7원), 석유(187.8원) 등 화력발전 방식은 적게는 1.5배에서 많게는 4배 이상 비쌌다. 태양광(566.9원) 같은 신재생에너지는 그 값이 무려 14배 이상 높았다. 이는 연료비, 건설비뿐만 아니라, 중저준위방폐물관리기금, 사용후연료관리부담금, 원전해체충당금까지 모조리 포함된 것이다.

원자력 발전소의 효율성 비교 표

탈원전 반대 근거 2; 친환경적인 발전 방식

또한 원자력 발전은 다른 발전 대비 친환경성도 매우 뛰어나다. 원자력 발전은 연소 시 엄청난 양의 이산화탄소가 발생하는 석탄이나 석유에 비해 오염성이 현격히 낮다. 이 같은 온실가스 배출 저감량을 돈으로 환산하면 한 해 3조원 이상의 경제적 가치가 있는 것으로 전문가들은 분석한다.

원자력 발전소의 친환경성 비교 표

이로 인해서 저명한 미국의 기후학자들도 화력 발전으로 인한 지구온난화가 가속될 확률보다는 방사능이 유출될 확률이 오히려 낮다고 생각하고 원전에 찬성하기도 하는 등, 원자력 발전은 우리가 상상한 그 이상으로 친환경적이다.


신재생 에너지, 일명 친환경에너지는 현재 기술로는 효율이 낮다는 단점을 가지고 있다. 그러나 이를 극복하기 위해 단순히 시설을 증대시켜 친환경에너지로 화력에너지나 원자력에너지로 충당하는 전력을 대체하려고 들었다가는 오히려 환경이 파괴되는 아이러니함을 가지고 있다.

탈원전 반대 근거 3; 충분히 안전한 한국 원전

원자력발전소는 일반건물과 달리 부지조사 단계에서 분석한 부지 주변의 단층, 지질 및 지진 등을 토대로 부지에 영향을 미칠 수 있는 최대지진값을 산정한 후 이 값에 안전여유도를 더해 내진설계 수준을 정한다. 이에 따라 국내 원전은 규모 6.5수준(신고리 3호기부터는 규모 7.0)의 큰 지진에도 충분히 견딜 수 있도록 내진설계 되어 있다.


이는 구조물의 벽체와 기둥을 두껍게 만들고, 철근 사용량을 대폭 늘려 시공하고, 철골구조물이 비틀림에 견딜 수 있도록 X자 형태의 브레이싱으로 보강하는 것으로 알 수 있다. 거기다가 철근콘크리트 구조물의 칸막이를 벽돌이나 블록 대신 철근콘크리트 내진벽으로 설치한다. 거기다가 단단한 암반 위에 짓는 원자력 발전소 특성상, 같은 지진이 와도 토사지반 위에 있는 일반 건물보다 30~50%의 진동을 줄일 수 있다.


원전 설계 특징 1

원전 설계 특징 2

원전 설계 특징 3

원전 설계 특징 4

우리나라는 지진 관측 이후 측정된 지진 역사상 7.0, 6.5 규모의 지진은 온 적이 없으며, 그나마 역대 최대의 지진은 2016년 경주에서 발생한 5.8로, 6.0이 채 되지 않는다. 그렇기 때문에 원전 건물은 충분한 내진 설계가 되어 있다고 할 수 있다.


거기다가 대한민국 원전은 설계부터 건설, 운영까지 세계적으로 탁월한 실력을 인정받고 있다. 심층방어 5) 개념을 도입한 우리나라 원전은 다섯 겹의 방호벽으로 이루어져 있다. 제1방호벽인 연로펠렛, 제2방호벽인 핵연료피폭관, 제3방호벽인 원자로용기, 제4방호벽인 원자로건물 철판, 제5방호벽인 원자로건물 외벽으로 구성되어 있기 때문에, 미사일 공격을 맞아도 원자로가 뚫리지 않는다고 한다.

결론

우리나라를 넘어서 전 세계적으로 원전은 찬반이 팽팽히 나뉜다. 그러나 현재 원자력 발전소만큼 효율이 높으면서도 환경성이 높은 에너지 발전 방법은 존재하지 않는다. 화력 발전은 온실가스를 발생시키는 지구온난화의 주범이며, 신재생 에너지는 효율이 낮기 때문이다.


그래서 현재에는 비록 원전이 핵폐기물을 만들고 사고가 터지면 매우 위험하지만 관리를 올바르게 하면 매우 유용하게 쓰일 수 있는, 일종의 필요악으로 작용하고 있다. 그러나 미래가 되면 상황이 달라질 것이다. 현재는 효율이 낮은 신재생 에너지가 효율이 높아져서 핵분열을 통한 에너지 생산 방식을 밀어낼 수도 있고, 아예 핵분열의 상위호환 격인 핵융합 6) 방법이 개발되면 대부분의 발전을 핵융합으로 진행하게 될 수도 있다.


이 기사를 쓰면서 사람들이 일반적으로 생각했던 것과 진실이 다른 것이 꽤 있었다. 대표적으로 원자력 발전소가 환경 친화적이라는 것이다. 마지막으로 서울대 원자핵공학과 주한규 교수가 말하는 탈원전 이슈에 관한 동영상으로 이 기사를 끝마친다.


주한규 교수의 탈원전 관련 잘못된 지식 반박

각주

1) 국제원자력기구(IAEA)에서 설정한 국제 원자력 사고 등급은 0에서 7까지 8등급으로 나뉘며, 이중 0~3등급은 고장, 4~7등급은 사고로 분류한다.

2) 10^18

3) 베크렐은 단위 시간당 얼마나 많은 핵붕괴가 일어나는가를 나타내는 SI 단위로, 1초에 1개의 원자핵이 붕괴될 때 1 베크렐이라고 정의한다.

4) 10^15

5) 사고의 단계마다 적절한 방어, 대응 체계를 갖추고 있는 것

6) 이 반응은 핵폐기물을 만들지 않는 방식이기 때문에 핵분열의 상위호환이며, 바닷속에 있는 중수소만 사용해도 인류가 220만 년 동안 쓸 수 있는 에너지를 생산할 수 있다.


<참고자료>

[1]http://www.ndsl.kr/ndsl/search/detail/trend/trendSearchResultDetail.do?cn=GTB2016000732

[2]http://www.donga.com/news/article/all/20120228/44389442/1

[3]http://www.energycenter.co.kr/news/articleView.html?idxno=506

[4]https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1004101818

[5]http://epsis.kpx.or.kr/epsisnew/selectEkifBoardList.do?menuId=090140&boardId=003140

[6]http://www.newsis.com/ar_detail/view.html/?ar_id=NISX20131104_0012485468&cID=10101&pID=10100

[7]http://cms.khnp.co.kr/content/900/main.do?mnCd=FN05120202

[8]https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=4171566&memberNo=16990721&vType=VERTICAL


<이미지>

[1]수식 사용

[2]https://namu.wiki/w/체르노빌%20원자력%20발전소%20폭발%20사고

[3]https://news.naver.com/main/read.nhn?oid=029&aid=0002055909

[4]https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1004101818

[5]https://namu.wiki/w/파일:attachment/원자력/Nuclear.jpg

[6]http://www.energycenter.co.kr/news/articleView.html?idxno=506

[7]https://namu.wiki/w/파일:발전단가%202016.png

[8]http://www.donga.com/news/article/all/20120228/44389442/1

[9]http://cms.khnp.co.kr/content/962/main.do?mnCd=FN05120202

[10]http://cms.khnp.co.kr/content/962/main.do?mnCd=FN05120202

[11]http://cms.khnp.co.kr/content/962/main.do?mnCd=FN05120202

[12]http://cms.khnp.co.kr/content/962/main.do?mnCd=FN05120202


<동영상>

[1]https://www.youtube.com/watch?v=rcOFV4y5z8c

[2]https://www.youtube.com/watch?v=HEYbgyL5n1g

[3]https://www.youtube.com/watch?v=pVbLlnmxIbY

[4]https://www.youtube.com/watch?v=gO1lUVSl1Z0


Chemi 학생기자 이재욱

2019년 가을호

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