잃어버린 4년, 원자력 강국에서 속국으로

• 한국만 믿던 세계적 추세, 탈원전

• 러시아 원전 수출 1위 중국도 급부상

• ‘차세대 원자로’ SMR도 뒤처진 한국

• 1997년부터 개발하던 SMR도 직접 폐기

• EU “원자력 가장 안전한 에너지”

• 핵폐기물 재처리로 겨우 잡은 미국 손

• 원전 없는 韓 미래는 美 원전 청소부

• 여론도 ‘탈원전 정책’ 폐기로 돌아서

2017년 6월 가동이 영구 중지된 고리 1호기. 이를 대체할 새 원전은 아직 건설되지 않았다. [동아DB]

“탈핵, 탈원전(원자력발전) 국가로 가야 한다”고 외치던 현 정부의 원자력 정책 방향이 약간은 달라질 듯 보인다. 미국과 원전 공조 논의 때문이다. 5월 21일 문재인 대통령과 조 바이든 미국 대통령은 백악관에서 열린 한미 정상회담에서 “원자력발전 산업 공동 참여를 포함해 해외 원전 시장에서 협력을 강화하고 최고 수준의 원자력 안전·안보·비확산 기준을 유지”하기로 합의했다. 한미 양국이 손잡고 해외 원전 수출에 나서겠다는 이야기다.

일각에서는 이 일을 계기로 “다시 한국 원자력산업이 발전하는 계기가 될 수 있다”는 희망 섞인 전망까지 나온다. 하지만 원자력발전업계나 원자력공학계의 생각은 다르다. 이제라도 원전 발전에 나서는 것은 고무적이나, 사실상 사후약방문에 불과하다는 것. 탈원전 정책을 포기하지 않는 한 한국의 원자력산업이 발전할 가능성은 낮다는 게 중론이다.

한국, 독일만 외치는 탈원전의 길

정부는 탈원전이 ‘세계적 추세’라 주장해 왔다. 2019년 11월 산업통상자원부(산자부)의 보도자료에도 “선진국의 원전 감축 등 세계적 추세를 감안해 에너지 전환 정책을 결정하였다”는 내용이 있다. 정부·여당 관계자들은 “국민의 다수도 탈원전 정책에 동의했다”고 생각한다. 최재형 감사원장은 2020년 4월 산자부가 월성 1호기 폐쇄를 두고 경제성 평가를 조작하고 평가에 압력을 행사했다는 의혹(이하 월성 1호기 의혹)을 밝히기 위해 백운규 당시 산자부 장관을 찾았다. “월성1호기 폐쇄에 대한 국민들의 의견을 충분히 물었느냐”는 최 원장의 질문에 백 전 장관은 “현 정부가 국민 절대 다수의 지지를 얻어 당선됐으니 그 (정부의) 공약인 탈원전에도 동의했다”고 답했다.

결국 최 원장은 “국민 동의도 얻지 않은 원전 폐쇄”라며 월성 1호기 의혹을 검찰에 수사 의뢰했다. 하지만 현실은 어떨까. 6월 15일 현재 최 원장은 검찰의 수사를 받는 신세다. 탈원전 시민단체들이 최 원장의 월성 1호기 의혹 수사의뢰가 직권남용이라며 서울 중앙지검에 고발한 것. 그사이 월성 1호기 의혹 수사는 유야무야되고 있는 상황이다. 6월 4일 수사를 지휘하던 이주봉 대전지검장은 인천지검으로 자리를 옮겼으며 수사팀은 와해됐다.

산업계도 답답하기는 마찬가지다. 원전 개발 기업인 두산중공업은 탈원전 정책 이후 사업 매출이 2017년 1조2000억 원에서 2018년 8500억 원으로 줄어들었다. 업계 관계자는 “한국수력원자력 등 원전 관련 공기업도 분위기가 좋지 않다. 원전을 나쁜 기술 취급하다 보니 직원들이 일에 흥미를 느끼지 못한다”고 말했다. 일부 직원은 원전 기술자를 후대하는 해외로 떠나기도 한다. 2019년 10월 산자부의 집계 발표에 따르면 2017~2019년까지 원자력 관련 공기업에서 퇴사한 인원은 총 265명. 이 중 60명이 UAE 등 해외에서 근무한다. 세계 최고 수준이라던 한국의 원전 개발 역량이 새고 있는 상황이다.

러시아 SMR 이용해 체르노빌 오명 극복

전문가들은 애초에 ‘탈원전’이라는 슬로건 자체가 일종의 임시방편이라 봤다. 원전 자체에 문제가 있다기보다 후쿠시마 원전 사고에 대한 일시적 반응이었다는 것.

정용훈 KAIST 원자력 및 양자공학과 교수는 “후쿠시마 원전 사고로 원자력에 대한 공포가 커지자 ‘탈원전’을 잠시 내건 나라가 늘어난 것일 뿐, 실제 관련 투자나 개발을 줄인 곳은 많지 않다”며 “최근에는 오히려 원자력발전에 관한 투자·연구를 늘리는 나라가 많다”고 말했다.

대표적인 나라가 프랑스나 미국, 영국이다. 국제에너지기구(IEA)의 집계에 따르면 2019년 프랑스의 전체 발전량 대비 원자력발전 의존도는 약 70%. 2011년(약 70%)과 크게 달라진 것이 없다. 에마뉘엘 마크롱 프랑스 대통령은 2020년 12월 프랑스의 원자로 제조사 ‘프라마톰’을 방문해 “원자력은 미래에도 프랑스 전력공급의 핵심 부문이 될 것”이라고 밝혔다.

미국 에너지부(DOE)는 2021년 1월 ‘원자력전략비전’을 발표해 △원전발전량 유지 △원전산업 공급망 확대 △차세대 원자로 개발 등 미국 원전 산업 생태계 재건을 공식화했다. 영국도 2020년 10월, 2025년까지 많게는 원전 10기를 추가로 설립할 계획이라 밝혔다.

반면 독일은 2022년까지 원전 가동을 전면 중단하겠다는 목표를 세웠다. 2065년까지는 전체 전력 수요의 65%를 풍력·태양광 등 재생에너지로 충당한다는 계획이다. 한국은 2034년까지 전체 발전량 중 원전발전량 비율을 8.1%포인트 감축하고, 재생에너지의 발전량 비율을 24.5%포인트 늘릴 계획이다. 한국과 독일을 제외하면 원전 개발이 세계적 추세인 셈이다.

한국과 독일이 탈원전 정책을 펴는 동안 러시아와 중국은 줄곧 원전 개발에 매진해 원전 강국이 됐다. 러시아는 2020년 원전 수출 세계 1위를 달성했다. 러시아 국영 원전 기업인 ‘로사톰(ROSATOM)’은 지난해 전 세계 원전 건설 시장점유율 67%를 기록했다. 올해도 중국·터키·인도·방글라데시 등 세계 12개국에 원전 36기를 건설하고 있다.

중국의 성장세도 돋보인다. 정범진 경희대 원자력공학과 교수는 “불과 5년 전까지만 해도 중국과 한국의 원전 기술력 차이가 컸지만 지금은 원전 기술이나 규모 모든 측면에서 중국이 한국을 확실히 앞서고 있다”고 밝혔다. 세계원자력협회 조사에 따르면 중국이 보유한 원자로의 개수는 총 49개. 미국(94개), 프랑스(56기)에 이어 세계 3위 원자로 보유국이다. 후쿠시마 원전 사고가 발생한 2011년에는 12기에 불과해 한국 원자로 보유량(24기)의 절반 수준이었으나, 이제는 한국보다 두 배가량 원자로가 많은 나라가 된 것.

개발 잘하던 SMR, 탈원전 탓에 중단

한국원자력연구원 연구원들이 고속원자로(SMR) 실험용 실증로 ‘스텔라-2’의 실험 상황을 확인하고 있다. [한국원자력연구원 제공]

러시아가 빠르게 원전 수출 시장에서 1위로 올라설 수 있던 이유는 차세대 원전이라 불리는 ‘소형모듈원자로(SMR)’였다. SMR은 이름 그대로 작게 축소한 원자로다. 쉽게 설명하자면 기존 원전 설비를 단단한 압력용기에 넣은 형태다. 내부 폭발이 발생하더라도 압력용기 밖으로 방사능이 유출될 가능성이 낮아 기존 원전에 비해 안전하다. 러시아는 이미 SMR 설치·상용화에 성공했다고 알려져 있다.

SMR은 기존 원전에서 사용하고 남은 핵연료인 ‘폐연료봉’을 연료로 재활용할 수 있다. 황일순 UNIST 원자핵공학과 교수는 “러시아는 1986년 체르노빌 원전 사고를 겪고도 세계 최대 원전 수출국으로 발돋움했다”며 “이는 단순히 원전만 지어주는 것이 아니라 고준위폐기물인 사용 후 핵연료인 ‘폐연료봉’도 러시아가 처리하겠다고 밝혔기 때문”이라 설명했다.

중국도 SMR 개발에 성공했다. 2017년 7월 중국 핵공업집단공사(CNNC)는 SMR 원자로인 ‘ACP100’ 개발에 성공했다고 밝혔다. 2019년 7월에는 중국 남부 하이난성에 ACP100 설치 공사를 시작했다고 발표했다. 이 원자로는 2025년 5월 가동 예정이다. 가동에 성공한다면 동북아시아에서 최초로 SMR을 상용화한 사례가 된다. 이외에도 미국, 프랑스, 영국 등 다양한 국가에서 SMR을 개발하고 있다.

한국도 과거에는 SMR 개발에 적극적이었다. 한국원자력연구원은 1997년부터 미국 국립 아르곤연구소, 아이다호국립연구소, 로스앨러모스연구소와 함께 SMR을 개발하고 있었다. 하지만 2018년 12월 이 연구 사업은 중단됐다. 이진규 당시 과학기술정보통신부 1차관은 같은 해 12월 10일 정부과천청사에서 열린 ‘미래 원자력 안전역량 강화방안’ 발표 자리에서 “국회 논의 결과 고속원자로(SMR) 건설에 대한 연구는 일단 하지 않는 것으로 결론이 났다”고 밝혔다.

원전 모든 발전 기술 중 가장 안전

미국과 원전 공조 분위기가 무르익자 정부는 “SMR 개발에 나서겠다”고 선회했다. 문승욱 산업통상자원부 장관은 6월 8일 기자간담회에서 “SMR 기술 확보에 나서겠다”고 밝혔다. 문 장관은 “과학기술정보통신부와 차세대 원전 기술 개발을 위한 예비타당성 조사를 올가을 실시할 계획”이라 밝혔다.

SMR 개발은 시작하지만 신규 원전을 짓지는 않을 것으로 보인다. 문 장관은 “신규 원전을 짓지 않는다는 기존 정책에는 변함이 없다”며 “이외에도 원전 관련 수출 증가세를 하반기까지 유지해 수출 실적을 경신하도록 노력하겠다”고 밝혔다.

원자력학계는 “탈원전과 원전 수출은 양립할 수 없다”고 지적했다. 정범진 교수는 “한국은 원전이 위험하다며 자국 내 원전 비율을 줄이는 나라다. 이런 나라의 원전을 사겠다는 나라가 있을 리 없다”며 “탈원전 기조를 유지한다면 한국 원자력발전의 미래는 없다”고 말했다.

학계에서는 SMR이 개발되더라도 기존 원전이 전력 생산을 담당할 것이라 봤다. SMR은 안전하고 설치가 쉽지만 기존 원전에 비해 발전량이 적다는 약점이 있기 때문. SMR 원자로 1개당 전력생산량은 300MWe로 기존 원전(1000~1200MWe)에 비해 크게 낮다. 정 교수는 “발전량만 생각해도 지금의 원전을 포기할 수는 없다. SMR과 동시에 발전시키는 것이 가장 바람직하다”며 “이미 유럽에서는 원전을 녹색산업으로 분류해야 한다는 움직임도 있다”고 밝혔다.

정 교수의 주장대로 원전은 ‘위험한 에너지’라는 누명을 차츰 벗고 있다. 유럽연합(EU)의 과학자문기관인 ‘공동연구센터(JRC)’는 3월 보고서를 통해 “원자력이 수소, 풍력, 태양광 등 다른 재생에너지원과 비교해 인류의 건강이나 환경에 더 위험하다는 과학적 근거가 없다”며 “특히 3세대 원전은 모든 발전 기술 중 가장 안전하다”고 밝혔다.

원전은 개발 단계에 따라 1~4세대로 나눈다. 1세대는 인류 최초의 상업용 원자로를 말한다. 1970년대 말 설립된 원자로가 2세대다. 2017년 6월 폐쇄된 고리 1호기가 2세대 원전이다. 3세대는 1990년대 이후 설립된 원자로, 4세대는 SMR 등 차세대 원자로를 가리킨다.

‘파이로프로세싱’ 성공하면 원자력도 재생에너지

기존 원전을 대체하는 기술이 아닌데도 세계 각국이 SMR 개발에 나선 이유는 ‘재활용’이다. 연료로서 재활용이 아니라면 폐연료봉을 처리할 뾰족한 방법이 없다. 황 교수는 “원전의 위험성이라면 보통 원전 폭발 사고를 떠올린다. 하지만 더 큰 위험은 처치 곤란한 핵폐기물”이라며 “SMR로 핵폐기물을 재활용하지 않고 방치한다면 인류는 원전 폭발보다 더 큰 방사능 오염에 노출될 가능성이 있다”고 경고했다.

폐연료봉은 SMR을 이용한 재활용 외에 처리 방법이 따로 없다. 한국원자력연구원의 ‘방사능폐기물의 발생과 관리’ 보고서에 따르면 고준위폐기물은 지하 500~1000m 깊은 곳에 처리장을 설치해 쌓아두는 방식으로 처분한다. 그나마 이 같은 방식을 사용할 수 있으려면 처리장 부지를 확보해야 한다. 한국은 처리장 부지가 없어 각 발전소 내에 임시로 보관해 왔다. 뾰족한 처리 방안이 없다면 속절없이 ‘폐연료봉 포화 상태’를 맞을 운명이다.

물론 SMR을 이용한 핵연료 재활용에 반대하는 의견도 있다. 사용한 핵연료를 재활용하려면 ‘재처리’라는 과정을 거쳐야 하는데 이때 원자폭탄의 원료인 플루토늄을 추출할 수 있기 때문. 원자력업계에서 널리 사용되는 ‘습식 재처리(PUREX)’ 방식으로 폐연료봉을 재처리하면 우라늄과 플루토늄을 추출할 수 있다. 플루토늄은 사용이 불가능하지만 우라늄은 기존 원전의 발전 연료로 재사용이 가능해 지금까지는 습식 재처리 방식이 주로 사용돼 왔다.

이 같은 한계를 극복하고자 ‘파이로프로세싱(Pyro-processing)’이라는 새로운 재처리 기술이 등장했다. ‘파이로’라는 이름이 붙은 이유는 500℃가 넘는 고온에서 폐연료봉을 처리해서다. 이 기술은 습식 재처리 방식과 달리 순수한 플루토늄을 추출할 수 없다. 재처리를 거치면 플루토늄을 비롯한 다양한 물질이 섞여 나온다.

美만 믿다가는 원전 수출 어려워

기존 원전에서 연료로 재활용할 수 있는 부분은 없지만 폐연료봉의 부피와 방사능이 크게 줄어든다. 한국에너지공단의 조사에 따르면 부피는 최대 20분의 1, 반감기는 30만 년에서 최대 300년까지 줄어든다. 재활용이라기보다는 폐연료봉의 오염도를 낮추는 기술에 가까웠다. 이 기술이 SMR을 만나며 재처리 폐연료봉을 연료로 재활용할 수 있게 됐다. SMR은 기존 원전과 달리 파이로프로세싱을 거친 폐연료봉은 물론 플루토늄도 연료로 사용할 수 있다.

원자력학계에서는 미국이 한국에 원전 수출 공조를 제안한 배경이 이 ‘파이로프로세싱’에 있다고 봤다. 사실 한국은 파이로프로세싱에 대해 가장 잘 알고 있는 나라다. 한국원자력연구원은 2011년부터 미국과 함께 파이로프로세싱에 대해서 연구해 왔다. 한국원자력연구원 자문위원을 맡았던 황 교수는 “안전성이라는 측면에서 한국의 파이로프로세싱 기술을 따라갈 곳은 없다. 미국과 공조해 폐연료봉 재처리 실험만 10년을 진행한 것으로 안다”고 밝혔다.

그렇다면 미국과의 원전 공조는 한국 원전업계에 호재일까. 정용훈 교수는 “단기적으로는 호재일지 모르나, 정부가 탈원전 정책을 철회하지 않는다면 한국이 큰 이득을 보기는 어려울 것”이라 봤다. 그는 “SMR만으로는 충분한 전기를 생산할 수 없다. 결국 기존 원전도 함께 수출해야 하는데, 탈원전 정책을 포기하지 않으면 한국은 기존 원전 수출을 할 수 없다. 차세대 기술이라며 SMR와 파이로프로세싱에만 집중하다가는 미국이 깔아놓은 원전에 재처리 설비만 수출하게 될지도 모른다”고 지적했다.

상황이 이렇다 보니 국내 정치권에서도 “탈원전 정책을 다시 생각해야 한다”는 요구가 나온다. 5월 26일 청와대에서 열린 여·야 정당대표 간담회에서는 안철수 국민의당 대표가 “탈원전 정책 폐기를 검토해야 한다”고 주장했다. 김대중 정부에서 과학기술부(과학기술정보통신부의 전신) 장관을 지낸 김영환 전 의원은 5월 17일 페이스북에 “원전 없이는 탄소 제로의 기후변화에 대응할 수 없다”고 정부의 탈원전 정책을 비판했다.

정부도 지키지 못하는 탈원전, 빨리 내려놓아야

여론도 달라졌다. 에너지정책 합리화를 추구하는 교수협의회(이하 에교협)는 6월 4~13일 7일간 서울대 원자력정책센터 및 원자력노동조합 연대와 공동으로 전국 만 18세 이상 남녀 1024명을 대상으로 에너지 정책에 대한 설문조사를 벌였다. 응답자의 68.6%가 “원자력발전 비중을 늘리거나 그대로 유지해야 한다”고 응답했다.

“한국에 가장 적합한 발전 방식은 어떤 것이냐”는 질문에는 “원자력발전(36%)”이라는 응답이 가장 많았다. “태양광발전”은 31%로 2위를 기록했다. 해당 조사는 2018년 8월부터 매년 4차례 진행됐다. 그간 줄곧 태양광이 원자력을 소폭 앞섰지만, 이번 조사에서는 순위가 역전됐다.

탈원전을 외치는 정부도 아직 원전을 놓지는 못하고 있다. 한국전력(한전)이 사들인 원전 생산 전력이 늘고 있는 것이 그 증거. 한전은 자회사 및 민간 발전소에서 전력을 사들여 공급한다. 지난 한 해 한전이 사들인 원전 생산 전력은 15만2312GWh로 한전이 구매한 전체 전력(52만9607GWh)의 28.8%를 차지했다.

한전이 사들인 원전 생산 전력은 현 정부 출범 이후 2018년 12만6883GWh (23.1%)까지 낮아졌으나, 2019년에는 13만8607GWh(25.6%)를 기록하며 점차 높아지는 추세다. 주한규 서울대 원자핵공학과 교수는 “원전을 없애며 저탄소를 하겠다는 것 자체가 모순이라는 사실을 정부가 직접 증명한 셈”이라며 “정부는 에너지 정책을 펴는 데 정치적·이념적 잣대를 내려놓고 각 에너지의 특성을 따져 현실적인 대안을 수립해야 한다”고 말했다.

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