존 케리,바이든 시대 에너지 짜르 4세대 원전으로 미 탄소중립 지휘

주한규 서울대학교 원자핵공학과 교수, 서울대 원자력센터장 미국 원자력학회 펠로, 한국 공학한림원 일반회원

2050년 탄소배출 제로, 원자력 없이는 불가능

국가기후환경회의는 11월 23일 기후변화와 미세먼지 문제 대처를 위한 중장기 국민정책제안을 발표했다. 이때 나온 여러 온실가스 저감 대책에 관한 발언 중 “탈원전을 고정불변으로 하고 2050년 탄소중립을 얘기하긴 어렵다”는 말이 관심을 끈다. 이 말은 과거 반핵시민운동을 하다가 환경부 차관까지 역임했던 안병옥 국가기후환경회의 운영위원장이 한 것이라 더 의미가 있다.

문재인 대통령은 11월 초 국회시정연설을 통해 우리나라 2050년 탄소중립 을 선언했다. 탄소중립이란 인간 활동으로 발생되는 이산화탄소를 식물체 흡수, 탄소 포집 등을 통해 제거하여 이산화탄소 순배출양이 제로가 되게 하겠다는 것이다. 그 실현 방안으로 문 대통령은 석탄을 재생에너지로 대체하겠다 고만 밝혔지만 실무적 입장에 있는 안 위원장은 석탄의 대체 발전원으로 원전을 고려해야 함을 말한 것이다. 탈원전 고정불변 불가라는 식으로 말은 에둘러 했지만 원자력 없이 탄소 중립 실현이 불가능함을 인정한 것이다.

실제로 탈원전 기조로 인해 원자력 발전량이 줄어든 지난 3년간 우리나라 이산화탄소 발생량은 대폭 증가하였다. 2015년에 국제사회에 공표한 우리나라 온실가스 감축목표에 따르면 우리나라는 발전부문에서 2016년부터 매년 360만 톤씩 이산화탄소를 줄여나가야 했다. 그러면 3년간 총 2200만 톤이 줄어들어야 했지만, 실제 3년간 누적배출양은 5100만톤이 늘었다. 목표대비 7300만 톤이나 늘어난 것이다. 2030년 발전부문 이산화탄소 배출 제한치 목표가 연간 1억 9300만톤인 점과 대비하면 원자력 발전 축소로 인한 온실가스 발생 증가가 얼마나 큰 양인지 알 수 있다.

반핵 운동가 출신 전 환경부 차관의 의미심장한 토로

다행히 계속 증가해 오던 우리나라 이산화탄소 총발생량은 2018년 7억 2800만 톤으로 정점을 찍은 후 2019년에는 감소했다. 발전부문에서는 약 2000만톤 감소했는데 이는 작년에 원자력 발전이 전년 대비 1.5 GWy가 늘어 화력 발전이 감소했기 때문이다. 이같이 지난 3년간 원자력 발전의 증감에 따른 온실가스 감축기여도는 실적으로 판명됐다. 국가기후환경회의가 이런 점에 주목하지 않을 수 없던 것이다.

2050년 탄소 중립 선언은 독일, 프랑스, 영국 등 EU 주요 국가들을 필두로 하여 최근 일본과 우리나라의 동참으로 이어졌다. 세계 온실가스 배출의 28%를 차지하는 최대 온실가스 배출국인 중국도 드디어 2060년 탄소 중립을 선 언할 만큼 온실가스 배출 저감은 세계적 관심사가 되어가고 있다. 바이든 미국 대통령 당선자는 유세기간 중 미국의 2050 탄소중립 계획을 발표했다. 파리기후협약에서 탈퇴했던 트럼프 대통령과는 다르게 바이든 당선자가 직무를 시작하게 되면 미국도 공식적인 탈탄소 선언국이 될 것이다. 이렇게 세계 주요국이 탄소 중립에 동참하게 된 것은 임박한 기후변화 위험에 대해 국제사회가 공감하고 있기 때문이다.

탄소중립의 실현 방안으로 세계 주요국은 재생에너지 대폭 확대와 함께 원자력의 확대 또한 포함시켜 놓고 있다. 그 대표적인 나라가 영국, 미국, 중국,일본이다. 사실 독일을 제외한 주요국들이 원자력 지속 이용이 탄소 중립이 실현에 필수불가결임을 인정하고 국가 에너지 계획에 원자력을 주요 요소로 포함시켜 놓고 있는 것이다.

영국, 해상 풍력과 원자력의 동시 육성 전략 채택

영국은 최근에 녹색산업혁명 10대 중점계획을 발표했는데 1번 해상풍력육성, 2번 저탄소 수소에 이어 3번으로 신규 및 혁신(advanced) 원전을 포함시켰다. 해상풍력은 영국 북해의 우수한 풍력자원을 활용하자는 것이고, 저탄소수소는 재생에너지 전기분해를 통해 청정에너지원 수소를 생산해 활용하자는 것이다. 신규 원전은 우리나라의 APR1400 같은 대형 원전이고 혁신 원전은 소형모듈화 원전을 말한다.

영국은 2017년 당시 6개 부지에 13기의 신규 원전을 건설하는계획을 세 웠다. 그 중에는 한전이 당사자인 무어사이드 원전도 포함되어 있었다. 우리나라 탈원전 기조로 인해 한전이 영국원전 수주에 소극적일 수밖에 없었기 때문에 무어사이드 3기의 원전 건설계획은 중단되었지만 영국은 아직 10기의 신규원전 건설 계획을 꾸준하게 추진하고 있다. 지난 10월 말에는 현재 건설 중인 Hinkley Point 의 EPR 원전과 동일 유형으로 건설하게 되어 있는 Sizewell C 원전 2기 건설에 대한 영국 정부 결정이 임박했다는 BBC의 보도가 있었다. 이는 EPR 원전의 공급사인 프랑스의 EDF가 그간의 EPR 원전 건설 경험을 바탕으로 Hinkley의 발전단가인 MWh 당 92.5 파운드보다 훨씬 싼 40~60 파운드 선으로 가격을 제시할 것이라는 관측 때문이었다.

영국 정부는 10대 중점계획 발표 시 혁신원자로 개발과 관련하여 5억 2500만 파운드(약 8천억원) 규모의 소형모듈화원자로(SMR) 개발 지원계획을 발표했다. 이 SMR 개발은 롤스로이스 회사가 담당하여 16기의 SMR을 짓는 것이다. 이와 같이 영국은 2050년 탄소 순배출 제로를 달성하기 위해 해상풍력과 원자력의 동반 육성이라는 합리적인 정책을 추진하고 있다.

미국 민주당, 전통적인 반원자력 입장 바꿔 혁신 원전 지지로

바이든 당선자 지지연설하는 존 케리 상원의원

미국 민주당은 전통적으로 반원자력 입장을 고수해 왔다. 그런데 이번 대선에는 그 입장을 바꾸어 원자력을 청정 에너지의 하나로 인정하고, 혁신 원자로 개발을 적극 지원하겠다는 공약을 제시하였다. 바이든 당선자는 2050 탄소 중립 실현을 추진할 책임자로 전 미국 국무장관이었던 존 케리 상원의원을 기후변화 특사로 임명하였다. 그는 바이든 시대 에너지 정책의 짜르라는 별명이 붙을만큼 전권을 쥐게 되었다고 한다. 케리 의원 역시 클린턴 대통령 당시에는 고속중성자 원자로 연구개발 중단시키는데 앞장섰을 만큼 적극적인 반핵론였으나, 그동안 원자력 기술 진보에 따라 훨씬 안전한 제4세대 원전이 출현할 수 있음을 알고서는 원자력 지지자로 돌아선 사람이다.

SMR 개발의 대표주자인 미국 NuScale사는 가늘고 긴 형상을 가지고 있어 공장 제작 후 트레일러 운반이 가능한 소형원자로를 개발하여 지난 8월 미국 원자력규제위원회의 인가를 받았다. 이 SMR은 자연대류 순환을 통해 펌프없이 열전달이 가능하고 공장 제작 후 수송설치가 가능한 원자로이다. 이 원자로에 대해서는 미국 에너지성의 14억 달러 지원이 확정되어 2029년 까지 미국 아이다호 국립연구소 부지에 12기가 건설될 예정이다. 미국 에너지성은 빌 게이츠가 투자하고 있는 SMR 벤처 기업인 TerraPower 사의 Natrium 원자로와 X-Energy 라는 회사의 Xe-100 원자로를 유망한 제4세대 원자로로 선정하여 예산을 연간 1억 6천만 달러씩 지원하기로 하였다.

루마니아, 대형 원전 도입선을 중국에서 미국으로 바꿔

SMR 실현 노력과는 별도로 미국은 세계 원전시장에서 점차 확대되어 가는 중국과 러시아의 패권을 견제하기 위해 미국 대형원전 수출에도 적극적이다. 올 중반에 미국이 원전 수출에 대한 수출입은행의 금융 지원제한조치를 해제한지 4개월 만에 루마니아, 폴란드, 불가리아 등 동구권 국가들과 원전 건설 재정지원을 위한 양해각서를 체결했고, 루마니아와는 지난 10월 초 80억 달러 규모로 2기의 신규 원전 건설에 합의했다. 루마니아는 당초 중국원전을 도입할 계획이었으나 미국의 적극적인 원전 수주 지원책으로 인해 도입선을 변경한 것은 상당히 의미심장하다.

미국이 적극적으로 SMR 개발하고 미국 원전의 해외 진출을 추진하는데는 원자력이 무탄소 청정에너지로 이미 자국 내에서 중요한 역할을 하고 있고 세계적으로도 원자력이 확대될 것으로 전망하고 있기 때문이다. 미국에는 현재 가동원전이 94기로 총 전력의 약 20%를 생산하고 있다. 이 94기 중 약 50기가 40년이 넘은 원전이지만 지난 5년 동안 미국 원전의 평균 이용률은 연속 92%를 상회하는 경이적인 기록을 달성했다. 이로써 미국 원전은 미국 무탄소 전력의 55%을 생산했다. 이는 수력(19%), 풍력(20%), 태양광(5%)를 합친 것보다 많은 양이다. 이러한 원전의 무탄소 전원으로서의 기여도를 고려하여 미국은 88기 원전에 대한 가동기간을 1차로 60년까지 연장했고 일부 원전에 대해서는 80년 가동까지도 추진 중이다.

미국, 소형 모듈 원자로 SMR로 원전 수출 시동

미국 전력회사들이 대형 신규원전 건설계획을 적극적으로 세우지 않는 것은 미국 내 대형 원전 건설이 지나치게 비싸 가스나 재생에너지 발전에 비해 경쟁력이 떨어지기 때문이다. 그래서 계통 단순화와 공장 제작 모듈화 등으로 건설비를 낮출 수 있는 SMR 개발에 치중하며 원자력 선도 국가로서 지위를 유지하려고 하고 있다. 그렇지만 건설 노임과 노동 환경 등을 고려할 때 해외 원전의 건설은 미국 내 보다 쌀 수 있기 때문에 자국 회사의 해외 원전 건설을 지원하고 있는 것이다. 미국 상무성은 올초에 발간된 미국 원자력 경쟁력 회복 전략 보고서에서 2030년 까지 세계 원전 건설 시장 규모를 5000~7400억 불 규모로 추정하고 이런 시장에서 러시아와 중국의 독주를 막기 위해 자국 회사의 해외진출을 위한 지원책 강화를 주문한 바 있다. 그 지원책의 일환이 수출입은행을 통한 원전 건설 재정지원책인 것이다.

현재 세계적으로 53기의 원전이 건설 중이다. 이중 14기는 중국의 원전이다. 49기의 원전을 가동 중인 중국은 이 14기 외에 41기에 대해 구체화된 원전 건설이 계획이 있다. 현재 단계에서 고려 중인 90기 까지 합하면 194기에 이른다. 중국은 원전굴기를 내세우며 이렇게 많은 자국내 원전 건설 촉진뿐만 아니라 세계 진출을 도모하고 있다. 중국 고유의 원전인 화룽1호형은 최근 최초로 출력운전에 성공했고 같은 유형의 원전을 파키스탄과 아르헨티나에 수출했다. 케냐와 이집트 등 아프리카 국가에 대한 진출도 적극 모색 중이다.

시진핑, 2060년 탄소중립 선언…원전 비중 2025년의 4.8배로

중국이 원전 건설과 수출에 적극적인 것은 무엇보다도 자국 내 미세먼지와 온실가스 저감을 위해 원자력이 필요하다 판단하고, 세계적인 원자력 확대를 전망하기 때문이다. 시진핑 주석은 최근 유엔 연설에서 중국의 2060 탄소중립을 선언했다. 중국이 전세계 이산화탄소 335억톤의 28%인 95억톤을 발생시키는 지구온난화 주범국가였지만 개발도상국 지위의 예외를 들어 기후변화협약 가입을 유예하여 왔다. 그러나 국제사회에서 더 이상 물러설 수 없게 된 중국이 드디어 야심찬 계획을 발표한 것이다. 이 계획이 야심찰 수 밖에 없는 이유는 탄소중립을 위해서는 중국 에너지 공급의 60%이상을 차지하는 석탄 사용을 대폭 줄여야 하기 때문이다.

중국의 기후변화 대책을 이끌었던 Xie Zhenhua 가 책임자로 있는 칭화대 기후정책연구소가 아래 표와 같이 제시한 2060 탄소 중립 달성을 위한 에너지믹스 안에 따르면 석탄은 2025년 대비 96%가 감소되고 풍력과 태양광은 각각 4.5배와 6.9배가 늘어 2060년 중국 1차에너지 공급에서 재생에너지가 차지하는 비중이 68%에 이를 것으로 나타난다. 이 가운데 원자력도 2025년의 4.8배가 되어 1차 에너지 공급의 19%를 차지해야 될 것으로 전망했다. 원전의 열효율이 약 35%, 이용률이 85%인 점을 감안하면 1089 GWy 에 이르는 원자력 에너지 공급량은 약 450 GW의 발전설비에 해당된다. 중국의 현재 원전 발전용량 47GW의 약 10배에 해당되는 양이다. 향후 30년간 중국에서 엄청난 규모의 원전 건설이 있을 것이라는 전망인 것이다

*(원유 백만톤) Mtoe = 1.328 GWy (기가와트·년)
출처: https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-09-28/china-s-top-climate-scientists-lay-out-road-map-to-hit-2060-goal?fbclid=IwAR1H-xmmRJ4eedlhOCoRUZ0iBqa2-90U09_5M_9mHUwu7zDi5ptDambcOOM

현재 우리나라를 제외하고 탈원전을 선언한 국가는 독일, 스위스,벨기에, 대만 4개국에 불과하다. 이들 4개국의 총원전 기수는 24기로서 31개 원전 운영국 전체 원전의 5.4%에 불과하다. 반면 UAE, 터키, 벨라루스, 방글라데시 4개국은 현재 원전을 건설 중으로 곧 신생 원자력 운영국으로 편입될 것이다. 또 사우디아라비아, 이집트, 폴란드 등은 확실한 원전 도입 계획이 있어 머지않아 건설에 착수할 것이다. 인도와 체코, 불가리아, 루마니아도 원전을 확대 하려고 하고 있다. 탈원전 국가는 극히 일부이고, 오히려 원자력을 새롭게 시 작하는 나라가 더 많고, 기존 운영국도 원전 이용을 더 확대하려는 것이 세계적 대세이다.

일본, 가스 수입과 전기요금 인상 압력에 원전국으로 복귀

기존 원전 운영국 중 원전 확대에 가장 적극적인 나라는 일본이다. 일본은 후쿠시마 사고 이후 원전제로를 선언했지만 원자력을 대체한 가스발전용 가스 수입 증가로 인해 발생한 대규모 무역수지가 적자와 전기요금 인상에 따른 국가 경제에 대한 부담을 감당할 수 없었다. 그래서 제5차 에너지기본계획에서 2030년 원자력 발전 비중 20~22% 달성을 확정했다. 이에 따라 후쿠시마 사고 이후 폐기되지 않고 남은 원전 33기 중 9기는 이미 재가동 중이고, 강화된 안전규제 요건을 충족시켜 재가동 허가를 신청한 18기는 심사중이 다. 11월에는 다카하마 1, 2호기 원전 재가동이 승인됐는데 각각 46년과 45년이 된 원전이다. 일본은 이렇게 안전 기준을 충족하는 원전에 대해서는 엄격한 심사를 거쳐 재가동을 허용함으로써 2050년 탄소 중립을 실현해 나갈 계획인 것이다.

이와 같이 세계 주요국이 원자력의 이용 확대를 추진하는 것은 온실가스 없이 고품질 전력을 안정적이며 대규모로 공급하는 원자력이 기후변화 대처의 유력한 수단으로 인정되기 때문이다. 원자력 없는 탄소중립 실현은 공허한 구호뿐이다. 국가기후환경회의에서 암묵적으로 제안한 우리나라 탈원전 정책 취소가 청와대에서 받아들여지길 고대한다.

– 주한규

지구와에너지
(사)한반도평화에너지센터가 발행하는 신개념의 컨설팅형 입법정책 계간지 매거진 '지구와에너지' 입니다.

29 thoughts on “존 케리,바이든 시대 에너지 짜르 4세대 원전으로 미 탄소중립 지휘

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