“SMR 다음은 ‘차세대 원자로’···정부 차원 선제적 지원 필요”

▲사용후핵연료 누적 발생량 및 원전별 저장 현황.

에너지 시장에서 소형모듈원자로(SMR)에 이어 '차세대 원자로'가 각광받을 것이라는 주장이 나왔다. 원자력발전소 부지 내 임시 저장 중인 사용후핵연료 저장용량 포화시점이 5년 앞으로 도래한 만큼 지속가능한 차세대 원자로에 대한 선제적 지원이 필요하다는 의견이 제기된다.

한국경제인협회는 13일 이같은 내용을 담은 '차세대 원자로의 기술 동향과 정책 과제' 보고서를 공개했다.

김용희 카이스트 교수에 의뢰해 작성한 해당 보고서에 따르면 차세대 원자로는 2030년대 이후 상용화될 것으로 예상된다. 현세대(3.5세대) 원자로와 비교할 때 보다 높은 지속가능성, 안전성, 친환경성을 지닌 게 특징이다.

원자로는 1세대(1950년대), 2세대(1960년대), 3세대(1979년 스리마임섬 사고 이후) 등으로 구분한다.

차세대 원자로는 사용후핵연료 처리 문제와 우라늄 수급 문제를 동시에 해결할 수 있는 지속가능한 에너지원으로 꼽힌다. 재처리 과정을 거친 후에 사용후핵연료를 재사용할 수 있기 때문이다. 차세대 원자로를 통해 현재 국내 보관 중인 사용후핵연료 약 1만9000t을 재활용하는 것만으로도 국내 전력수요를 최대 350년간 충당할 수 있을 것으로 추산된다.

차세대 원자로가 현세대 원자로와 대별되는 점은 중대 사고의 주된 원인이 되는 냉각 기능이 상실되는 경로를 원천적으로 차단한다는 것이다. 차세대 원자로는 '연간 중대사고 빈도'(CDF)가 1000만년에 1회 수준이다. 현세대 원자로 CDF의 10% 이하로 예상된다.

현세대 원자로가 노심의 냉각 과정에서 높은 압력(약 150기압)의 물을 사용하는 것과 달리, 차세대 원자로는 대기압 상태(1기압)의 냉각재를 사용해 증발되거나 외부 유출로 냉각재를 상실할 가능성이 현저히 감소하는 게 포인트다. 차세대 원자로는 사용되는 냉각재의 특성에 의해 전원이 끊기는 등의 비상 상황에서도 추가 조치 없이 스스로 안정적인 상태를 유지한다.

고온 운전이 가능한 차세대 원자로는 전력 생산 공정의 효율성을 제고해 온실가스 감축에도 기여할 수 있을 전망이다. 차세대 원자로는 설계상 운영 온도가 450~1000℃로 현세대 원자로(300℃)보다 높다. 많은 열에너지를 활용하는 전력 생산 공정을 효율적으로 운영할 수 있다.

원자력 발전의 이산화탄소 배출량의 상당 부분은 우라늄 채굴 및 농축 과정에서 발생한다. 차세대 원자로를 통한 사용후핵연료 재활용 기술이 현실화된다면 우라늄 의존도가 낮아지고 사용후핵연료 발생이 현저히 감소한다. 통상 현세대 원자로의 온실가스 배출량은 태양광의 4분의 1 수준인 것으로 평가된다. 차세대 원자로의 배출량은 이보다 더 적을 것으로 추정된다.

미국, 일본, 프랑스 등 주요국에서는 이와 관련 이미 선제적으로 인허가 제도를 정비하고 연구개발 및 실증에 예산을 지원하고 있다.

보고서는 한국의 경쟁력 확보를 위해 실증부지 확보 및 실증로 건설을 지원해야 한다고 짚었다. 차세대 원자로가 상용화를 거쳐 수출 실적으로 연결되기 위해서는 적극적인 실증 과정이 필요하다는 이유에서다. 국내 실증부지를 조기에 확보해 다양한 기업이 참여하도록 독려하는 차원이다. 이외에도 원천기술 확보를 위해 민간이 해외 정부 및 기업과 협력해 국외 실증로(실증용 원자로)를 건설할 경우 이를 지원할 수 있는 근거가 마련돼야 한다.

보고서는 공공 기술·설비 개방 및 생태계 조성도 필수라고 진단했다. 현재 한국의 차세대 원자로 기술 개발은 공공에서 주도해 기획되고 있다. 민간은 여기에 투자함으로써 협력하는 방식이다. 보고서는 한국 정부가 지난해 2조5000억원 규모 '한국형 차세대 원자로 기술개발 및 실증 프로그램'(K-ARDP)를 발표하면서 차세대 원자로에 대한 선제적인 지원 의사를 밝힌 만큼 실용적인 시각에 입각한 장기적 지원책을 추진해야 한다고 강조했다.

여헌우 기자 yes@ekn.kr