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★ 원자력 발전의 단점
- 방사성 폐기물 처분에 많은 비용이 들어 간다.
- 수명을 다한 원자로의 폐기에 많은 비용이 들어간다.
- 안전성에 대한 문제가 있다. ( 방사능 누출) …
- 초기 건설비용이 많이 든다.
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원자력의 장·단점
원자력발전의 CO2 배출은 우라늄 채광·정광·전환·연료제조 등의 공정에서 발생되는 배출량으로 발전 중에는 배출이 제로이며, 또한 석탄발전과 달리 미세먼지 방출도 제로 …
Source: atomic.snu.ac.kr
Date Published: 1/21/2022
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핵발전, 태양광, 풍력 발전의 장단점과 개선 방안 – 네이버 블로그
원자력 발전의 단점에는 핵발전 과정에서 발생하는 방사성 폐기물 처리가 어렵다. 발전과정에서 필연적으로 발생되는 방사선 및 방사성 폐기물은 지구환경 …
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 9/21/2022
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원자력 발전의 장단점 – 복지TV부울경방송
불과하며 태양광보다 적고, 수력발전 다음으로 적은 편이며, 풍력과 비슷한 수준이다. -원전의 단점 1. 방사선 피폭/ 강력한 열 원자력 발전소의 정상 …
Source: www.wbcb.co.kr
Date Published: 3/15/2022
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원자력 에너지: 장점과 단점
이점 · 원자력은 생산 과정에서 깨끗합니다. 사실, 대부분의 원자로는 무해한 수증기만 대기로 방출합니다. · 발전 비용이 저렴합니다. · 원자력의 강력한 힘으로 인해 하나의 …
Source: www.renovablesverdes.com
Date Published: 2/30/2021
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원자력 발전의 장단점과 발전 원리에 대해서 알아보자
원자력 발전의 장점 · 연료의 안정적 확보가 가능 · 발전시 이산화탄소를 배출하지 않는다 · 발전 비용이 저렴 …
Source: kanonxkanon.tistory.com
Date Published: 10/10/2021
View: 4373
국제원자력안전학교
원자력 발전도 화력발전과 마찬가지로 증기의 힘으로 터빈을 돌립니다. 다만, 증기를 발생시키는 열원은 석탄이나 석유를 태워 발생시킨 열이 아니라 우라늄이 핵분열할 때 …
Source: inss.kins.re.kr
Date Published: 4/23/2021
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원자력 발전소 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
원자력발전소(原子力發電所, 영어: nuclear power plant(NPP), nuclear power station) 또는 핵 … 7 장단점. 7.1 장점; 7.2 단점. 8 세계의 원자력 발전소 추세.
Source: ko.wikipedia.org
Date Published: 10/24/2022
View: 6904
원자력발전의 장단점 조사 – 꿈을꾸는사람들
원자력발전의 장단점 조사 · 1. 원자력 발전소는 에너지 자립의 초석이다. 그리고 에너지 자립은 국력을 좌우한다. · 2. (사고가 발생하지만 않는다면) …
Source: utopiand-reamers.tistory.com
Date Published: 9/4/2022
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원전, 과연 기후위기의 대안일까요? – Greenpeace Korea
원전이 석탄화력발전을 대체할 유일한 에너지원이라는 주장이 있습니다. 과연 원전은 2050년 탄소 … 하지만 이 단점은 이미 많이 개선되었습니다.
Source: www.greenpeace.org
Date Published: 4/1/2022
View: 1505
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주제에 대한 기사 평가 원자력 발전 장단점
- Author: 리뷰엉이: Owl’s Review
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- Date Published: 2020. 10. 1.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=H94cKMKpNMA
원자력 발전의 장단점, 신재생에너지와 탈원전 대체 에너지로서의 가능성
– 위의 표는 에너지 종류별로 발생하는 co2양을 나타낸 그래프 입니다.
원자력 발전의 경우 화석발전과 태양광 발전에 비해 co2발생량이 적어 친환경 에너 지에 속합니다. 프랑스에서는 2025년까지 원전비중을 50%로 감축하는 목표를 내세웠으나 현실적인 온실가스
증가 우려에 원전감축 일정을 미룬 사례 도 있습니다.
3. 유지비용이 적게 든다.
– 초기 설치 비용은 많이 들지만 설치를 완료하고 나면 그 이후에 유지관리에 필요한 비용은 적게
든다고 합니다.
★ 원자력 발전의 단점
1. 방사성 폐기물 처분에 많은 비용이 들어 간다.
2. 수명을 다한 원자로의 폐기에 많은 비용이 들어간다.
3. 안전성에 대한 문제가 있다. (방사능 누출)
– 원자력 발전에 대해 반대하는 대부분의 사람들은 막연한 불안감 때문에 반대를 한다고 하는데요,
실제 우리나라 원자력 발전의 다른나라의 경제력이 기여하는 수준으로, 원자력 기술은 세계에서
인정받을 정도로 훌륭하기 때문에 생각과 달리 매우 안전하게 설계되어 있다고 합니다.
하지만 모두가 알고 있듯이 원자력 발전소에서 방사능이 유출되는 사고가 발생하게 되면 그 피해는
걷잡을수 없을 정도로 무섭습니다. 대표적인 예로 일본의 후쿠시마 원전사고, 미국 쓰리마일 섬,
독 일의 체르노빌사고 를 예로 들 수 있습니다.
4. 초기 건설비용이 많이 든다.
– 모든 에너지 발전이 그렇듯 원자력 발전의 건설비용 또한 많이 든다고 하는데요.
우리나라 원자력 발전소인 신고리 3,4호기의 건설비용이 5조 7000억원으로 추산되었다고 합니다.
Atomic Wiki
원자력에너지의 이용은 일반적으로 발전(發電)분야와 비발전분야인 방사선이용으로 구분한다. 발전은 원자력 에너지를 전기를 생산하는데 이용하는 것이고, 방사선이용은 방사성물질에서 방출되는 방사선을 산업적·의학적으로 이용하는 것이다. 발전과 비발전 분야 모두 우리 생활에 편익과 혜택을 주지만. 발전분야에서 원자력에너지 이용의 장·단점에 대한 논쟁은 끊임없이 계속되고 있다.
장·단점의 비교 대상
발전에서 원자력을 이용하는 개념과 기존의 화석연료를 이용하는 개념의 차이점은 단 하나이다. 즉, 발전소를 가동하여 전기를 만들기 위해서 필요한 에너지를 우라늄을 태워서 얻거나 화석연료(석탄, 석유 등)를 태워서 얻는가의 차이이다. 따라서 원자력의 발전이용에서의 장·단점은 화석연료 등 타 발전원과 상대적인 비교로 평가할 수 있다.
원자력발전의 장점
타 발전원과 비교하여 원자력발전의 장점으로 평가할 수 있는 요소는 정책적, 정성적 그리고 정량적인 요소로 구분할 수 있을 것이다. 에너지안보는 기술과 자원 확보의 정책·정성적 관점 요소이며, 친환경성과 경제성은 정량적으로 평가할 수 있는 요소이다.
에너지안보
에너지안보는 에너지의 중단 없는 확보에 다름 아니다. 에너지안보는 에너지 공급방법의 기술성, 에너지공급 안정성, 품질, 연료 확보 용이성 등에 크게 영향을 받을 수 있다. 따라서 한 국가가 당면할 수 있는 대내·외적 환경의 변화에도 불구하고 필요한 에너지가 우수한 품질로 안정적이며 지속적으로 공급될 때 에너지안보가 확보된다고 한다. 또한 에너지공급기술(방법) 및 에너지 생산에 필요한 연료 확보가 대내·외 환경에 의존적이거나 에너지 생산에서 차지하는 연료의 역할비중이 높으면 에너지안보를 크게 낮추게 된다. 따라서 에너지 공급기술의 독립성과 자립도가 매우 높아야 하며 연료 확보의 환경의존성이 매우 낮아야 에너지안보는 확실해진다.
연간 연료소요량 비교(1000 MW 발전소)
원자력발전소의 발전단가에서 연료비가 차지하는 것은 10% 전후이며 연료 소요량 또한 화석연료에 비할 바가 아닐 정도로 적다. 이는 석탄화력 대비 우라늄의 에너지 밀도가 엄청나게 크기 때문이다(우라늄 1g은 석탄 3톤과 같은 양의 에너지를 생산한다). 에너지 밀도가 크기 때문에 국가 비상시를 대비한 연료 비축도 훨씬 쉽고 비용도 적게든다.
또한 우라늄의 가격변동은 화석연료에 비하여 상대적으로 적으며 연료비 비중이 작기 때문에 가격이 오르더라도 전력 단가에 미치는 영향이 적다. 우리나라 연간 에너지원 수입에서 차지하는 비중은 매우 미미하다(2015년 에너지 수입액 1,027억불의 0.8%). 우리나라 경우, 우라늄연료의 장기수급 프로그램을 통해 10년 이상 수요를 확보해 두고 있다. 나아가 원자력발전기술을 완전히 자립하여 국내수요를 스스로 공급하고 있으며 2010년 12월 UAE에 우리가 개발한 원자로를 공급함으로서 기술수준은 세계적이다. 우리의 원자력에 의한 에너지안보의 우수성을 확인할 수 있는 명확한 증거이다.
친환경성
기후변화에 영향을 끼치는 대표적인 온실가스는 이산화탄소(CO 2 )이다. 따라서 CO 2 배출량이 친환경성의 척도로 간주되고 있다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 원자력발전의 CO 2 배출량은 단위전력(kWh) 생산 당 석탄발전의 약 1/1000에 불과하며, 태양광의 1/5 수준, 풍력과 유사한 수준이며 수력발전 다음으로 적다.
원자력발전의 CO 2 배출은 우라늄 채광·정광·전환·연료제조 등의 공정에서 발생되는 배출량으로 발전 중에는 배출이 제로이며, 또한 석탄발전과 달리 미세먼지 방출도 제로이다. 원자력발전은 어느 발전에너지원보다 친환경적이며 기후변화에 대응할 수 있는 최선의 에너지원임을 알 수 있다. 파리기후변화협약(COP21, 2015. 12)에 따라 우리나라는 2030년까지 BAU(온실가스배출 전망치) 대비 37%의 온실가스를 감축해야 한다. 에너지생산·이용의 부문(발전, 산업, 수송, 상업, 가정 등) 중 특히 발전부문에서 CO 2 배출감축량 부담이 가장 커서 원자력발전의 중요성이 더욱 부각되고 있다.
경제성
타 발전원과 비교하여 원자력발전의 장점을 정량적으로 가장 확실하게 확인할 수 있는 비교인자가 전기 값의 가격 경제성이다. 2015년 원자력의 발전원가는 55원/kwh로 두 번째로 원가가 싼 유연탄의 83% 수준이며 가장 비싼 태양광의 23% 수준이다. 이는 원자력발전 운영에서 연료비중이 10% 이내이며 우라늄 가격도 매우 낮은 수준으로 안정되어 있기 때문이다.
원자력발전의 사회적인 외부비용은 최소 약 6원/kwh에서 최대 28원/kwh로 추정된다. 나아가 원자력발전소 운전은 고장 등을 제외하고는 외부요소에 의한 영향을 전혀 받지 않고 전기를 안정적으로 공급할 수 있으므로 경제성 확보가 매우 우수하다. 고장 등으로 인한 우리나라 원자력발전소의 불시 정지횟수는 평균 0.3회/년으로 세계에서 가장 낮다.
원자력발전의 단점
아래에서 논의하는 단점들은 원자력발전에 특정적으로 한정되는 것이며 타 발전에너지원과는 무관하므로 비교·논의의 대상이 되지 않는다.
원자력에너지 이용에서 편익과 불편의 양면성을 가진 것이 방사선 이슈이다. 핵분열로 생성되는 다양한 핵분열파편들은 아주 높은 방사능을 가지고 있다. 원자력발전소가 정상상태일 때는 이들 핵분열파편들은 핵연료에서 빠져 나올 수도 없고 철저하게 방호 및 차폐되므로 피폭에 대한 염려가 전혀 없다. 그러나 후쿠시마 원자력발전소 중대사고와 같이 핵연료가 용융되고 방어 및 차폐수단이 상실될 경우에는 엄청난 양의 방사성물질과 강력한 방사선이 환경으로 방출될 수 있다. 즉, 방사선 피폭문제가 발생할 수 있는 것이다. 핵분열에서 나오는 원자력에너지를 이용하자면 방사선 피폭문제가 발생하지 않도록 철저하고 안전한 조치가 이루어져야 하므로 원자력이용의 한 단점으로 인식되고 있다. 그러나 에너지가 낮은 방사선으로 의학적 진단·치료, 비파괴검사 등 공업적 이용, 품종개량이나 멸균과 같은 농·생명학적 이용으로 많은 혜택을 보고 있다.
핵분열로 생성된 핵분열 생성물들은 높은 방사능을 가진 방사성물질들로 방사붕괴를 하면서 많은 방사선(α, β, γ선 등)을 방출한다. 이들 방사선들의 운동에너지는 핵연료 내부에서 운동마찰로 열에너지로 전환된다. 원자로가 정지되어 핵분열이 일어나지 않아도 운전정지 전에 이미 생성된 핵분열파편들은 안정된 원소로 변환될 때 까지 방사붕괴를 하므로 계속해서 열이 발생하는 것이다.
이를 붕괴열이라 하는데 붕괴열은 최대 원자로 정격출력의 ~7%에 이르고 시간에 따라 급격하게 줄어든다. 그러나 만일 붕괴열을 냉각을 통해 노심에서 제거하지 않으면 엄청난 열이 누적되어 핵연료피복재를 녹이고 궁극적으로 핵연료자체를 녹이는 용융상태로 만들 수 있다. 바로 후쿠시마원전의 사고가 되는 것이다. 따라서 원자로 운전이 정지되어도 붕괴열을 지속적으로 제거하여 원자로를 일정온도 이하로 유지시켜야 한다. 붕괴열의 문제가 원자로의 안전과 직결되는 단점이라 할 수 있다.
방사성폐기물
원자력에너지를 이용하는 과정(연료물질 취급, 發電, 진단·치료, 산업이용, 연구 등)에서 발생하는 방사성폐기물을 관리하는 문제가 가장 큰 단점으로 지적되고 있다. 인체 및 환경에 심각한 위해를 끼칠 수 있는 방사선을 방출하기 때문이다.
특히 고준위 방사성폐기물로 구분되는 사용후핵연료(SNF, Spent Nuclear Fuel)관리가 핵심과제로 SNF의 방사능이 자연의 천연우라늄 수준으로 감소하는데 약 10만년 이상이 걸릴 정도로 높은 방사선을 방출하기 때문이다. 또한 사용후핵연료가 방출하는 핵분열 생성물들의 방사붕괴로 인한 붕괴열은 처분장 크기를 결정하는 핵심인자이다. 현재 사용후핵연료를 안전하게 처리·저장·처분하기 위한 관리기술 개발과 처분부지 확보에 국가적 노력이 진행되고 있다.
중·저준위 방사성폐기물은 원자력에너지 이용과정에서 많은 양이 발생한다. 이들은 고화, 압축 등의 특별한 공정을 거쳐 용기에 담아 경주의 중·저준위 방사성폐기물 처분장에 저장·처분된다. 경주 중·저준위 방사성폐기물 처분장은 200리터 규모 용기 10만 드럼 저장·처분에 58,000m2의 면적이 소요되었으며 향후 70만 드럼까지 저장·처분하는데 총 0.406km2 면적이 필요한 것으로 분석되고 있다.
원자력발전의 안전성
원자력발전의 안전성은 어느 발전방법과의 비교요소는 아니다. 굳이 안전성 문제를 들자면 후쿠시마 원전과 같은 중대사고가 발생했을 때 위 단점으로 지적한 방사선에 의한 인명과 환경에 대한 위험과 피해일 것이다. 100% 절대적 안전은 없다. 인간이 만든 모든 기계와 기기는 나름의 결점이 있지만 이용과정에서 결점으로 인한 경험을 반영하여 완전으로 발전해 나가는 것이다. 원자력발전소(원전)의 안전성 확보는 일반 기기를 만들 때 안전과 관련된 상황에 대한 가정과 대응하는 방법과는 다르다. 원전은 자연에서 발생할 수 있는 가정적인 심각한 요소를 허용할 수 있는 범위내로 반영할 뿐만 아니라 인위적인 오류에 대한 상황도 반영하여 설계·건설·운영한다.
후쿠시마원전의 중대사고는 지진과 쓰나미라는 자연현상으로 발생했지만 궁극적으로는 원자로의 구조적인 결함(약점) 보강에 미흡하였고 발생가능 상황에 대한 사전대처에 소홀했던 인위적인 사고로 본다. 1986년의 체르노빌원전 사고도 안전성확보를 위한 보호수단(원자로 격납용기) 미비 등의 인위적인 오류사고로 분류한다. 1979년의 미국 TMI 원전2호기 사고는 발생할 수 있는 사고에 완벽하게 대처할 수 있는 수단이 정상적으로 기능하였기에 생명과 환경의 안전을 확보할 수 있었다. TMI2 원전사고의 시스템적 대응기능이 바로 원전 안전성의 핵심이라고 할 수 있다.
후쿠시마원전 사고 이후 국내 원전은 안전성제고와 관련된 50여개의 기술적 항목을 도출하고 보강하여 안전의 신뢰도를 더욱 높인 것으로 평가받고 있다. 최신형 원전은 노심이 용융되는 중대사고는 10만~100만년에 1회 발생의 확률로 설계되고 대부분의 비정상 경우 인위적인 간섭을 배제하여 자연현상적으로 대처할 수 있도록 발전되었다. 원전의 부품은 기능적인 문제가 있으면 인간이 만든 다른 기계나 도구처럼 반드시 교체한다. 원전은 인간이 개발한 가장 안전한 시스템이라는 것을 과학과 기술이 인정하고 있다. 안전과 관련된 이슈는 사고결과의 규모 문제가 아니라 사고 그 자체이다. 작은 사고나 큰 사고 모두 안전의 문제이다.
핵발전, 태양광, 풍력 발전의 장단점과 개선 방안
원자력발전은 우라늄과 같이 무거운 원자의 핵분열을 할 때 발생하는 에너지를 이용하여 터빈을 돌려 전기 에너지를 생산하는 방식이다. 원자력 발전이 일어나는 과정을 간단히 설명하자면 먼저 원자로 안에서 우라늄의 원자핵에 중성자를 충돌시킨다. 중성자가 다른 원자핵에 계속 충돌하는 연쇄반응이 일어나고 이때 막대한 에너지가 생성되는데 이 에너지로 전기를 생산한다.
원자력 발전의 장점에는 이산화탄소를 거의 배출하지 않는다. 또한 초기 건설비용은 높지만 연료비가 굉장히 싸서 비용이 적게 든다. 국내발전소의 1991~1993년까지 3년간 운용에 따르는 발전원별 발전원가 분석 실적에 따르면, 원자력 24.17원/kWH, 유연탄 29.47원/kWH, 석유 35.53원/kWH, LNG 35.93원/kWH 수준으로 나타났다. 향후 고속증식로와 핵융합로의 기술이 발전하여 실용화되면 우라늄자원을 재활용 할 수 있기 때문에 우라늄 고갈문제도 염려할 필요가 없다. 또한 원자력발전은 화석연료를 태울 때 나오는 이산화탄소·아황산가스·질소산화물 등 유해물질이 방출되지 않기 때문에 온실효과나 산성비로 인한 생태계 위협 요인들을 제거할 수 있어서 지구환경보존 측면에서도 효과적이며, 기술의 특성상 최첨단 기술이 종합되어야 하는 기술집약형 발전방식이므로 과학 및 관련산업의 발달을 크게 촉진시킬 수 있는 장점이 있다. 게다가 재활용이 가능하고 에너지 효율도 높다.
원자력 발전의 단점에는 핵발전 과정에서 발생하는 방사성 폐기물 처리가 어렵다. 발전과정에서 필연적으로 발생되는 방사선 및 방사성 폐기물은 지구환경과 인체에 매우 치명적인 독성을 가지고 있다. 이를 처리하기 위해 안전장치 설치에 따르는 추가비용이 발생한다.
또 발전기를 돌린 증기를 식히기 위해 필요한 냉각수가 바다로 흘러 해수의 온도가 상승하기도 한다.
또한 방사능이 유출될 경우 막대한 피해가 발생한다. 원자력발전소에서 발생하는 안전사고는 지구적인 재앙을 불러올 수 있다. 구 소련의 체르노빌 발전소의 사고와 미국 스리마일 섬 발전소, 일본 후쿠시마 발전소의 사고는 원자력발전의 위험성을 잘 보여주는 예라고 할 수 있다.
따라서 핵발전소의 안전관리를 위한 기술개발이 지속되어야 하며, 또한 발전이후 핵폐기물을 안전하게 관리하고 처리·처분해야 해야 한다.
원자력발전이 아닌 핵융합을 이용한 핵융합 발전이라는 대안도 있다. 핵융합 발전은 원자력 발전과 달리 안전하고 수소를 원료로 사용하기 때문에 풍부하며 에너지 효율이 높다 . 가까운 미래에 상용화가 된다면 기존의 화력, 수력, 풍력, 조력, 태양열 발전은 물론이고 원자력 발전까지 전부 대체할 수 있는 훌륭하고 완벽한 미래의 발전 방식으로 자리잡을 것으로 주목받고 있다.
원자력 발전의 장단점
▲ 원자력 발전소
요즈음 다시 한번 재조명 되고 있는 원자력 발전의 장단점에 대해 아래와 같이 기술해
봄으로써 향후 미래세대를 위해서는 어떤 선택이 우리나라 여건을 고려할때 가장 최적의
선택이 될수 있을지 고민해 보는 시간을 가져 보고자 한다.
-원전의 장점
1. 안정적인 전기공급과 경제성
원전은 전기 생산량의 약 30%를 차지하며 꾸준히 지속적인 생산이 가능하고
발전원료인 우라늄은 가격변동이 화석연료에 비하여 상대적으로 적으며
우리나라의 원자로의 기술수준이 세계적인 기술 수준으로 한국에서 전기를 공급할수 있는
에너지원 중 가장 싸다.
2. 친환경
원자력 발전의 온실가스의 주범인 이산화탄소의 배출량이 석탄발전에 비해 1/1000에
불과하며 태양광보다 적고, 수력발전 다음으로 적은 편이며, 풍력과 비슷한 수준이다.
-원전의 단점
1. 방사선 피폭/ 강력한 열
원자력 발전소의 정상 운영상태일때는 피폭에 대한 문제가 전혀 없으나,
후쿠시마 원자력 같은 자연재해 같은 사고로 이어질 경우 방사선이 환경에 노출되면
치명적인 악영향을 미친다는 우려가 있다.
원자로를 일정한 온도이하로 유지시켜야 하나, 예기치 못한 사고가 생겨 열을 식히지 못할
경우 엄청난 열이 누적되어 핵연료 자체를 녹여 용융상태로 만들어 방사선 누출의 위험이
존재한다.
2. 방사선 폐기물
원자력 에너지를 이용하는 과정에서 발생하는 방사성 폐기물을 관리하는 문제가
가장 큰 단점으로 인체 및 환경에치명적인 위해를 끼칠수 있는 방사선을 방출하기
때문이다.
원자력 에너지: 장점과 단점
원자력이라고 하면 1986년과 2011년에 각각 발생한 체르노빌과 후쿠시마 사고를 생각하면 된다. 그 위험성 때문에 일정한 공포를 일으키는 에너지의 일종이다. 모든 유형의 에너지(재생 가능 제외)는 환경과 인간에게 영향을 미치지만 일부는 다른 것보다 더 큰 영향을 미칩니다. 이 경우 원자력은 생산과정에서 온실가스를 배출하지 않지만, 그렇다고 해서 환경과 인간 모두에게 부정적인 영향을 미치지 않는 것은 아니다. 수많은 원자력의 장점과 단점 그리고 인간은 그들 각각을 평가해야 합니다.
따라서 이 기사에서는 원자력의 장점과 단점이 무엇이며 인구에 미치는 영향을 설명하는 데 중점을 둘 것입니다.
원자력이란 무엇인가
우선 이런 종류의 에너지가 무엇인지 아는 것이 중요합니다. 핵 에너지는 물질을 구성하는 원자의 분열(분할) 또는 융합(결합)에서 얻는 에너지입니다. 사실로, 우리가 사용하는 원자력 에너지는 우라늄 원자의 분열에서 얻습니다. 하지만 우라늄만 있는 것은 아닙니다. 가장 널리 사용되는 것은 U-235입니다.
그에 비해 매일 뜨는 태양은 엄청난 에너지를 생산할 수 있는 거대한 핵융합로다. 아무리 깨끗하고 안전해도 이상적인 원자력은 상온 핵융합입니다. 즉, 융합 과정이지만, 온도는 태양의 극한 온도보다 실온에 더 가깝습니다.
핵융합이 연구되고 있지만 이러한 유형의 원자력은 이론상으로만 간주되고 달성에 가깝지 않은 것이 현실입니다. 그렇기 때문에 여기에서 우리가 항상 듣고 언급한 원자력이 우라늄 원자의 분열입니다.
원자력의 장점과 단점
이점
부정적인 의미를 내포하고 있지만 사고와 방사성폐기물에 관한 뉴스나 영화로도 판단해서는 안 된다. 사실 원자력은 장점이 많다. 가장 중요한 것은 다음과 같습니다.
원자력은 생산 과정에서 깨끗합니다. 사실, 대부분의 원자로는 무해한 수증기만 대기로 방출합니다. 기후 변화를 일으키는 것은 이산화탄소나 메탄, 기타 오염 가스나 가스가 아닙니다.
사실, 대부분의 원자로는 무해한 수증기만 대기로 방출합니다. 기후 변화를 일으키는 것은 이산화탄소나 메탄, 기타 오염 가스나 가스가 아닙니다. 발전 비용이 저렴합니다.
원자력의 강력한 힘으로 인해 하나의 공장에서 많은 양의 에너지를 생산할 수 있습니다.
거의 무궁무진합니다. 사실 일부 전문가들은 현재의 우라늄 매장량이 수천 년 동안 지금과 같은 에너지를 계속 생산할 수 있기 때문에 이를 재생 가능 에너지로 분류해야 한다고 생각합니다.
사실 일부 전문가들은 현재의 우라늄 매장량이 수천 년 동안 지금과 같은 에너지를 계속 생산할 수 있기 때문에 이를 재생 가능 에너지로 분류해야 한다고 생각합니다. 그의 세대는 일정합니다. 많은 재생 가능 에너지원(예: 밤에 생성할 수 없는 태양 에너지 또는 바람 없이 생성할 수 없는 바람)과 달리 그 생산량은 엄청나고 수백 일 동안 일정하게 유지됩니다. 예정된 재충전 및 유지 보수 중단을 제외하고 연간 90% 동안 원자력은 최대 용량으로 운영됩니다.
단점
예상할 수 있듯이 원자력에도 몇 가지 단점이 있습니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.
그 쓰레기는 매우 위험합니다. 일반적으로 건강과 환경에 부정적입니다. 방사성 폐기물은 심각하게 오염되어 치명적입니다. 그 분해는 수천 년이 걸리므로 관리가 매우 섬세합니다. 사실 이것은 우리가 아직 해결하지 못한 문제입니다.
일반적으로 건강과 환경에 부정적입니다. 방사성 폐기물은 심각하게 오염되어 치명적입니다. 그 분해는 수천 년이 걸리므로 관리가 매우 섬세합니다. 사실 이것은 우리가 아직 해결하지 못한 문제입니다. 사고는 매우 심각할 수 있습니다. 원자력 발전소는 우수한 안전 조치를 갖추고 있지만 사고가 발생할 수 있으며 이 경우 사고는 매우 심각할 수 있습니다. 미국의 스리마일 섬, 일본의 후쿠시마, 구소련의 체르노빌이 일어날 수 있는 일의 예입니다.
원자력 발전소는 우수한 안전 조치를 갖추고 있지만 사고가 발생할 수 있으며 이 경우 사고는 매우 심각할 수 있습니다. 미국의 스리마일 섬, 일본의 후쿠시마, 구소련의 체르노빌이 일어날 수 있는 일의 예입니다. 그들은 취약한 표적입니다. 천재지변이든 테러행위이든 원자력 발전소는 목표물이며, 훼손되거나 훼손되면 막대한 손실을 입게 됩니다.
원자력이 환경에 미치는 영향
Emisiones de CO2
선험적으로는 온실가스를 배출하지 않는 에너지인 것처럼 보일 수 있지만, 이것은 전적으로 사실이 아닙니다. 다른 연료와 비교하면 거의 존재하지 않는 배출량이 있지만 여전히 존재합니다. 화력 발전소에서 대기로 배출되는 주요 가스는 CO2입니다. 반면에 원자력 발전소에서는 배출량이 훨씬 적습니다. CO2는 우라늄을 추출하고 공장으로 수송하는 동안에만 배출됩니다.
물의 사용
핵분열 과정에서 사용되는 물질을 냉각시키기 위해서는 많은 양의 물이 필요합니다. 이것은 반응기에서 위험한 온도에 도달하는 것을 방지하기 위해 수행됩니다. 사용된 물은 강이나 바다에서 가져옵니다. 많은 경우에 물이 가열되면 결국 죽어가는 바다 동물을 찾을 수 있습니다. 유사하게, 물은 더 높은 온도의 환경으로 되돌아가 동식물을 죽입니다.
가능한 사고
원자력 발전소 사고는 매우 드물지만 매우 위험합니다. 모든 사고는 생태적 차원과 인간적 차원 모두에서 엄청난 규모의 재앙입니다. 이러한 사고의 문제는 환경으로 누출되는 방사선에 있습니다. 이 방사선은 노출된 모든 식물, 동물 또는 사람에게 치명적입니다. 또한 수십 년 동안 환경에 남아 있을 수 있습니다(체르노빌은 방사능 수준으로 인해 아직 거주할 수 없습니다).
핵폐기물
가능한 원자력 사고 외에도 생성된 폐기물은 더 이상 방사성이 없을 때까지 수천 년 동안 남아 있을 수 있습니다. 이것은 지구의 동식물에 위험합니다. 오늘날, 이러한 폐기물의 처리는 핵 묘지에서 폐쇄되어야 합니다. 이 묘지는 폐기물을 밀봉하고 격리하여 지하 또는 바다 바닥에 놓아 오염되지 않도록 합니다.
이 폐기물 관리의 문제는 그것이 단기적인 해결책이라는 것입니다. 이것은, 핵폐기물이 방사성으로 남아 있는 기간이 상자의 수명보다 깁니다. 그들은 봉인되어 있습니다.
인간에 대한 애정
방사선은 다른 오염 물질과 달리 당신은 냄새를 맡을 수도 볼 수도 없습니다. 건강에 해로우며 수십 년 동안 유지될 수 있습니다. 요약하면 원자력은 다음과 같은 방식으로 인간에게 영향을 미칠 수 있습니다.
유전적 결함을 유발합니다.
뇌종양과 뼈암을 유발하기는 하지만 이 샘이 요오드를 흡수하기 때문에 특히 갑상선에 암을 유발합니다.
차례로 백혈병이나 빈혈을 일으키는 골수 문제.
태아 기형.
불모
면역 체계를 약화시켜 감염 위험을 높입니다.
위장 문제
정신 문제, 특히 방사선 불안.
고농도 또는 장기간 농도에서는 사망을 유발합니다.
지금까지 살펴본 모든 것을 바탕으로 이상적인 것은 다양한 에너지 사용 사이의 균형을 찾는 동시에 재생 가능 에너지를 늘리고 에너지 전환을 촉진하는 것입니다. 이 정보를 통해 원자력의 장점과 단점에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.
원자력 발전의 장단점과 발전 원리에 대해서 알아보자
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원자력 발전의 장단점과 발전 원리에 대해서 알아보자
원자력 발전이란?
원자력 발전은 우라늄의 핵분열에 의해 발생하는
열 에너지를 이용하여 전력을 만드는 발전 방식입니다.
석탄과 석유, 천연 가스 등 화석 연료를 태워
터빈을 회전시키는 화력 발전은 “사용하는 연료가 다르다”는 점에서 다릅니다.
화석 연료를 태우는 화력 발전은
많은 이산화탄소를 배출 할뿐만 아니라,
NOx (질소 산화물) SOx (황산화물) · PM (입자상 물질) 등 유해 물질을 발생시킵니다.
한편, 원자력 발전은 이산화탄소를 배출하지 않고
사용 후 핵연료의 처리도 제대로 실시하여
대기 중에 유해 물질을 퍼뜨리지도 않습니다.
원자력 발전이 발전하는 구조
원자력 발전은 끓는 물에서 발생한 증기를 사용하여
터빈을 돌려 터빈과 연결된 발전기가 가동하여
발전하는 구조로되어 있습니다.
다음 그림과 같이 화력 발전은 물을 끓이기 위해
화석 연료를 태우지만, 원자력 발전의 경우
우라늄을 핵분열 시켰을 때 생기는 열 에너지를 이용합니다.
1. 핵분열에 의해 생긴 열에서 물을 끓인다.
2. 끓는 생기는 수증기로 터빈을 회전시킨다.
3. 터빈에 연결된 발전기가 가동하고 발전한다.
4. 수증기는 물로 돌려 보내 다시 원자로에 들어간다.
원자력 발전은 상기와 같은 구조로 이루어져 있으며,
구조 자체는 화력 발전과 큰 차이가 없습니다.
안전성이 요구되는 원자력 발전
일본의 경우, 2020년 11월 11일 시점으로
규슈에 있는 겐카이 원자력 발전소만 가동 중이며
일본 내의 다른 원자력 발전소는 대부분 정지 되거나
새로운 규제를 기준으로 심사중입니다.
2010년까지 화력 발전에 이어 일본을 지탱하고 있던
원자력 발전소의 대부분은 운영에 따른 위험성이 드러난 위해 중단되었습니다.
원래 원자력 발전소의 안전성에 의문을 제기하는 목소리가 있었지만,
후쿠시마 제 1 원자력 발전소 사고는
더 많은 일본 국민들에게 원자력 발전에 대해 생각하는 계기를 준 것입니다.
후쿠시마 제 1 원자력 발전소 사고는?
후쿠시마 제 1 원자력 발전소의 사고는
2011년 3월 11일 발생한 도호쿠 지방 태평양 앞바다 지진으로 인한 사고입니다.
지진에 의해 생긴 높이 약 13m의 쓰나미에 의해
많은 전원이 작동하지 않는 사고가 발생하여
원자로를 냉각 능력을 잃은 것이 사고를 초래했습니다.
냉각 기능을 잃은 원자로는
고온 상태의 금속 원자로에서
수증기가 화학 반응을 일으켜 수소가 발생하여
수소 폭발을 유발.
방사성 물질을 최대한 제거하고 외부로 가스를 방출하는
“이벤트”라는 작업이 예상대로 진행되지 않았기 때문에
다량의 방사성 물질이 그대로 외부로 방출되었습니다.
후쿠시마 제 1원자력 발전소를 폐로 하기 위한
해체 · 철거 작업은 완료까지 30 ~ 40년 정도 걸릴 것으로 전망되고 있습니다.
이후 원자력 철폐의 목소리도 커져 2020년 시점에서는
많은 원자력 발전소가 가동을 정지 또는 폐로되었습니다.
원자력 발전의 장점
연료의 안정적 확보가 가능
원자력 발전의 연료가 되는 우라늄은
많은 지역에 존재하는 천연 자원이기 때문에
연료 공급을 특정 지역에 의존하지 않습니다.
또한 발전량 당 연료 소비량이 화력 발전보다 적어
화석 연료보다 우라늄 쪽이 운송 비용은 줄일 수 있습니다.
발전시 이산화탄소를 배출하지 않는다
원자력 발전은 이산화탄소를 배출하지 않습니다.
재생 가능 에너지에 의한 발전뿐만 아니라
지구 온난화를 진행시키지 않는 이점이 있습니다.
다음 그림은 각 발전 방식의 라이프 사이클
CO2의 배출량을 나타낸 그래프입니다.
라이프 사이클 CO2는 연료를 태울 때 발생하는 이산화탄소 외에도
연료 수송 및 설비 등에서 발생하는 이산화탄소의 총량을 의미합니다.
100 만 kW의 원자력 발전이라면 설비의
설치에 필요한 면적은 약 0.6 평방 킬로미터입니다.
한편, 태양광 발전 필요 면적은 약 58 평방 킬로미터,
풍력이면 약 214 평방 킬로미터의 광대한 토지가 필요합니다.
이 정도의 차이가 태어나는 이유는
태양광 발전이나 풍력 발전이 가지는 다음의 특성과 관련이 있습니다.
면적당 발전량이 작다
가동 시간이 짧다 (날씨 · 시간대에 좌우)
신 재생 에너지를 이용하여 발전하는 특성상
발전량이 불안정 해지기 쉬운 태양광 발전소와
풍력 발전소에 비해 연료만 준비하면
가동시켜 계속하는 것은 원자력 발전소의 장점입니다.
발전 비용이 저렴
발전 방식 발전 비용 원자력 발전 10.1 엔 / kWh 석탄 화력 발전소 12.3 엔 / kWh LNG 화력 발전 비용 13.7 엔 / kWh 석유 발전 비용 30.6 ~ 43.4 엔 / kWh 태양 광 발전 (메가 솔라) 24.2 엔 / kWh 태양 광 발전 (주택) 29.4 엔 / kWh 풍력 발전 21.6 엔 / kWh 지열 발전 16.9 엔 / kWh 수력 (소수력 제외) 11.0 엔 / kWh
원자력 발전의 단점
사용 후 핵연료의 처리에 문제가있다
일단 원자력 발전에 사용된 연료는
‘사용 후 핵연료’로 사용 후 연료 중 95 ~ 97%는 재사용이 가능합니다.
한편, 재사용 할 수없는 3 ~ 5%를
‘고준위 방사성 폐기물’ 이라고 합니다.
고준위 방사성 폐기물은
사용 후 연료에서 발생하는 방사능 수준이 높은 폐기물을
유리 원료와 융합시켜 고체화 한 것입니다.
일련의 처리에 의해 태어난 고준위 방사성 폐기물은
장기간에 걸쳐 우리의 생활 환경에 영향을 미치지 않도록
지하 300 미터보다 깊은 지층에 처분하는 것이 적당하다고 생각됩니다.
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[ 이 기사는 일본 기사를 번역한 것입니다. ]출처 – energy-shift.com/navi/%e5%8e%9f%e5%ad%90%e5%8a%9b%e7%99%ba%e9%9b%bb%e3%81%af%e5%ae%89%e5%85%a8%e3%81%aa%e3%81%ae%e3%81%8b%ef%bc%9f%e4%bb%95%e7%b5%84%e3%81%bf%e3%83%bb%e3%83%a1%e3%83%aa%e3%83%83%e3%83%88%e3%83%bb%e3%83%87/
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2. 원자력 에너지의 특징 원자력 발전의 원리 댐에서 물을 떨어뜨려 그 힘으로 터빈을 돌리는 것이 수력발전이고, 석탄이나 석유 등 화석연료를 태워 보일러에서 물을 끓이고 여기서 나오는 증기의 힘으로 터빈을 돌여 전기를 만드는 것이 화력발전입니다.
원자력 발전도 화력발전과 마찬가지로 증기의 힘으로 터빈을 돌립니다. 다만, 증기를 발생시키는 열원은 석탄이나 석유를 태워 발생시킨 열이 아니라 우라늄이 핵분열할 때 나오는 열이라는 것이 차이점입니다. 원자로는 우라늄이 분열하여 에너지를 낼 수 있도록 만든 보일러인 것입니다. 핵분열의 연쇄반응이 잘 일어나기 위해서는 원자핵에 흡수되는 중성자의 속도가 적당해야 하기 때문에 중성자의 속도를 늦춰주는 것을 감속재라고 합니다. 이 감속재의 재료로는 물, 흑연 등을 사용합니다. 또한 원자로는 핵분열 연쇄반응이 너무 급격하게 일어나지 않게 제어하는 기능을 갖고 있어야 하므로, 이러한 제어기능은 제어봉이 담당합니다. 제어봉은 중성자 흡수능력이 강해서 핵분열을 일으키는 중성자를 잡아먹어 연쇄반응이 일어나지 않도록 합니다. 원자력 에너지의 장점 * 연료의 공급 안정성 우리나라는 원자력발전의 연료인 우라늄도 석유처럼 매장량이 빈약하기 때문에 수입에 의존하고 있습니다. 그러나 수출국이 캐나다, 오스트레일리아 등 정세가 안정된 나라들이며 또한 많은 나라에서 쉽게 구입할 수 있기 때문에 석유수출국인 중동지역보다 훨씬 안정적으로 공급받을 수 있습니다. 또한 우라늄은 석유보다 훨씬 적은 양으로 발전하기 때문에 수송과 저장이 쉽습니다. * 지구환경문제의 대응 최근 지구온난화, 산성비 등과 같은 지구환경문제가 크게 부각되고 있습니다. 이와 같은 문제는 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물 같은 환경오염 물질을 배출하는 화석연료 소비와 밀접한 관련이 있습니다. 원자력은 발전과정에서 이산화탄소 같은 환경오염물질을 배출하지 않는 비화석 에너지로서 지구 환경문제를 발생시키지 않는 중요한 에너지원으로 역할을 하고 있습니다. * 경제성에서도 앞서 원자력발전은 다른 발전방식에 비해 건설비는 비싼 반면 연료비가 월등히 싸기 때문에 매우 경제적인 발전방식으로 꼽히고 있습니다. 석유화력 등의 경우는 발전원가에서 차지하는 연료비의 비율이 높기 때문에(약60%) 연료가격이 오르면 곧바로 발전원가도 비싸집니다. 이에 비해 원자력발전은 발전원가에서 차지하는 연료비의 비율이 낮기 때문에(약 20%) 우라늄가격이 오르더라도 발전원가는 그다지 영향을 받지 않습니다. 화력발전에 비해 비싼 건설비도 원자력발전소 건설에 필요한 기자재 및 인력이 거의 대부분 우리나라에서 자체 조달되므로 우리나라 국민의 소득으로 환원되어 외국으로 지출되는 비용이 매우 적은 장점도 있습니다. * 관련산업의 발전에 기여 원자력발전은 고도의 기술집약적 산업이며 사업규모가 방대하여 전기, 기계, 토목, 화학, 금속 등 관련 업의 발전에 크게 기여해 왔습니다. 98년에 상업운전을 시작하여 운영 중에 있는 울진3호기를 필두로 현재 운영 중인 울진 4, 5, 6호기, 영광 5, 6호기는 원자력 관련기술을 대부분 국산화한 우리 고유의 한국표준형으로서 이 같은 국산화 추진과정에서 원자력산업은 관련 산업의 기술발전과 육성에 크나큰 영향을 미쳤으며, 관련분야의 기술인력 확보와 양성에도 크게 이바지하고 있습니다. * 원자력 발전의 경제성 경제적이고 효율적인 발전을 위한 척도로 이용률을 사용하는데 LNG가스발전의 이용률은 20∼30%, 석탄 및 석유발전이 40∼50%이나 원자력 발전은 이용률 60% 이상이므로 가장 높은 발전 이용율을 보이고 있습니다. 이러한 결과는 주로 건설비가 대부분인 고정비와 연료비의 많고 적음에 따라 나누어지는 것으로 건설비가 적고 연료비가 비싼 LNG는 적게 이용되는 첨두부하용으로 적합하며, 건설비가 많이 드는 대신 연료비가 싼 원자력은 이용이 많아야 하는 기저부하용으로 적합하기 때문에 이용률이 높습니다. 장기 전력 수급계획은 이와 같은 경제적인 특징과 기술적인 특성을 감안하여 발전원의 적정한 구성으로 최상의 혼합을 하는데, 현재 가장 이상적인 구성비율을 원자력 40%, 석탄 30%, 석유와 LNG 20%, 수력10%로 판단하고 있습니다. 어느 발전원이 특별하게 경제성이 있다고 할 수 있는 절대적인 개념은 없지만 고정비가 많이 드는 발전설비의 특성상, 이용률에 따라 경제성은 바뀌게 되는데 원자력이 경제성이 있다는 것은 이용률을 60%이상 유지하는 것을 전제로 하는 것으로 중간 및 기저부하용 발전소의 통상 이용률이 60%를 넘기 때문에 가장 경제적인 발전원이라고 합니다. 원자력 에너지의 단점 * 사고시 방사선피해 원자력을 이용한 산업에는 필수적으로 방사능과 방사선이 발생합니다. 과도한 방사능 또는 방사선은 인체에 심각한 손상을 입힐 수 있습니다. 이제까지 원자력발전소에서 발생한 사고 중에 대표적인 것은 1984년 발생한 구 소련의 체르노빌 사고입니다. 이 사고로 많은 인명피해가 발생하였지만 체르노빌 원전의 경우 안전방벽이 허술하고 공산권 체제 하에 적절한 절차에 따르지 않은 무리한 운전에 의한 사고입니다. 그 외에도 1979년 미국 스리마일 원자력 사고가 있었지만 이 때에는 인명피해가 아주 미미하였습니다. 최근에 발생한 사고로는 일본의 핵주기 시험시설에서 임계사고가 있었으나 소규모의 사고로 평가되었습니다. * 방사선 폐기물처리 문제 원자력발전 후 연료로서 생명을 다한 사용후핵연료 등의 고준위 방사성폐기물과 발전 중 운영과정에서 생긴 저준위 방사성폐기물에 대한 처분에 대해 일반 대중과의 공감대가 완전히 이루어지지 않아 방사성폐기물 처리장 건설이 지연되고 있습니다. 방사성폐기물에 대한 처분방법은 오랜 기간 연구를 통해 안전성이 입증되었고 또 우리나라가 계속 원자력발전을 하는 이상에는 방사성폐기물이 끊임없이 만들어지는 현실에서 처리장 건설에 대한 국민의 이해가 충분히 이루어지지 않은 문제점이 있습니다. 물론 정부나 사업자의 홍보가 부족한 탓도 있겠지만 가장 문제는 신뢰가 없다는 점입니다. * 건설기간 및 비용이 비쌈 원자력발전소는 안전성이 무엇보다도 우선시되기 때문에 각종 안전설비 또는 시설이 화력발전 등에 비해 많이 투자됩니다. 그리고 안전성 확인 등 건설 및 운영에 따른 규제가 심하고 심사과정도 매우 깁니다. 이에 따라 건설에 따른 건설기간이 4~5년으로 매우 길며 건설비용도 비쌉니다. 이처럼 초기 투자비용이 커서 개도국 등 경제력이 약한 국가는 건설이 곤란합니다.
위키백과, 우리 모두의 백과사전
원자력발전소(原子力發電所, 영어: nuclear power plant(NPP), nuclear power station) 또는 핵발전소(核發電所)는 원자력을 이용하여 발전을 하는 발전소이다. 원자핵이 붕괴하거나 핵반응을 일으킬 때 방출되는 에너지를 이용, 발전기를 돌려 전력을 생산하는 시설을 갖춘 곳이다.
물을 끓여 생성되는 수증기를 이용해서 터빈을 돌려 전기를 생산한다는 점에서는 화력 발전소하고 기본 원리는 유사하지만, 화력 발전소의 경우 석탄, 가스, 석유 등의 화석연료를 태워서 물을 끓이는 반면, 원자력 발전에서는 핵분열에서 나오는 에너지를 이용해 물을 끓인다는 점에서는 발전 방식만 다르다.
그러므로 화력발전은 온실가스의 배출이 많지만 원자력 발전은 온실가스의 배출이 거의 없어 친환경에너지라고 한다.
에너지 효율면에서도 1그램의 우라늄으로 석탄 3톤, 석유 9드럼에 해당하는 열량을 낼 수가 있으므로 화력보다 에너지 효율이 높다.
하지만 발전과정에서 불가피하게 발생하는 핵물질 및 방사성 폐기물에서는 최소한 수백 년에서 수천 년 동안 위험한 방사성 물질이 뿜어져 나오기 때문에 아주 엄격하게 관리해야 한다.
현재 사용되는 연료로는 우라늄 235를 농축시킨 농축 우라늄[1]과 천연 우라늄 등을 사용한다. 현재는 플루토늄을 우라늄과 같이 혼합한 혼합 산화물 연료(MOX 연료)가 시험 중에 있다.
역사 [ 편집 ]
19세기 들어서면서 원소의 주기율표와 원자모형에 대한 이론이 발전하면서 물질의 구조에 대한 과학적 지식이 축적됐다. 이와 더불어 핵분열 전후에 발생하는 원자핵의 무게 차이, 즉 결손된 질량만큼 에너지가 발생하게 되는걸 발견하게 된다. 핵분열 에너지의 원리가 밝혀지자 원자력 관련 기술 개발에 불이 붙게 되었다.
핵분열 방식을 이용한 전력생산은 1948년 9월 미국 테네시주 오크리지에 설치된 X-10 흑연원자로에서 전구의 불을 밝히는 데에서 시작되었다. 그리고 1954년 6월에 구 소련의 오브닌스크에 건설된 흑연감속 비등경수 압력관형 원자로 발전소는 세계 최초로 대규모 전력 생산을 목적으로 하는 원자력 발전소로 지어졌으며, 최초의 상업용 원자력 엉더이로를 사용한 영국 셀라필드 원자력 단지에 위치한 콜더 홀(Calder Hall) 원자력 발전소로, 1956년 10월 17일 상업 운전을 시작하였다.
원전사고 [ 편집 ]
1979년 3월 28일 스리마일섬 원자력 발전소에서 운전원의 조작 부주의로 인하여 냉각수의 공급이 중단되는 바람에, 노심용융 사고가 발생했다. 불행 중 다행히도 원자로 주위에 두꺼운 차폐막과 격납용기가 둘러싸여져 있었으며, 비상노심냉각장치가 자동으로 작동했기 때문에 체르노빌보다는 피해 규모가 적긴 했지만, 원자력 종주국으로서의 이미지에 먹칠을 한 꼴이 되고 말았다.
1986년 4월 26일 소비에트 연방의 체르노빌 원자력 발전소의 경우, 가동 실험 중 원자로를 제어하지 못하는 상황이 발생하여 노심용융이 발생했다. 체르노빌 원자력 발전소의 기종인 RBMK에는 스리마일 사고와는 달리 두꺼운 차폐막과 격납용기가 없었으며, 당시 운전원들이 실험을 하기 위해 비상노심냉각장치를 일부러 꺼놓은 상태였기 때문에, 스리마일 사고보다 피해가 훨씬 더 컸다. 당시 원자로 화재를 진압하기 위해 헬기로 원자로 주위에다 콘크리트도 쏟아 붓고, 액체질소를 사용하여 진압하는 등, 갖은 수단과 방법을 모두 동원했는데도 불구하고, 화재진압에만 무려 14일이나 걸렸다. 당시 사태수습에 나섰던 공익근무요원들하고 화재진압에 나섰던 소방대원들까지 모두 핵물질에 피폭되어 사망하고 말았다. 게다가 화재진압에 사용되었던 헬기 등 군장비 등은 모두 핵물질의 오염으로 인해 우크라이나 벌판에 방치되어 있는 상태다.
이후 2011년 3월 11일 동일본 지역을 중심으로 발생한 대지진과 쓰나미로 7등급 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고가 일어났다. 10만명 이상의 피난주민이 발생했으며, 발전소 반경 20km 이내 피난구역에 살던 주민들은 이주했다.
2016년 11월을 기준으로, 전 세계에는 448기의 발전로가 있고, 58기의 발전로가 건설 중에 있으며, 세계의 전력공급량의 약 15%를 원자력이 담당하고 있다. 신규 원전건설 대상 노형도 대부분이 경수로형인 것으로 나타나 있으며, 2030년까지도 경수로가 주력 원전으로서 역할을 지속할 것으로 전망된다.
종류 [ 편집 ]
원자력 발전소의 원자로는 크게 3종류가 있으며, 핵융합로를 제외한 열반응로와 증식로가 현재 발전에 사용되고 있다.
중성자가 일으키는 연쇄반응으로 열을 내는 열반응로
플루토늄을 연료로 쓰는 증식로
삼중수소, 혹은 중수소를 연료로 쓰는 핵융합로 – 현재 개발 중
구조 [ 편집 ]
원자력발전소는 원자로와 터빈발전기 등의 핵심시설이 배치된 하나의 대형 구조물과 외부의 보조시설로 구성된다. 가압경수형 원자력발전소는 원자로격납건물, 원자로보조건물 및 터빈건물로 이루어진 발전소 건물과 외부의 보조시설인 복합건물, 수처리건물, 비상발전기건물, 취수건물 및 냉각수 보관탱크들로 구성된다.
원자로 격납건물 : 두꺼운 철근콘크리트 건물로, 내부의 정중앙에는 원자로가 위치한다. 만일의 사고 시 방사성 물질의 외부 누출을 방지하는 최후방벽 역할을 한다.
두꺼운 철근콘크리트 건물로, 내부의 정중앙에는 원자로가 위치한다. 만일의 사고 시 방사성 물질의 외부 누출을 방지하는 최후방벽 역할을 한다. 원자로 용기 : 핵연료를 장전하여 연쇄적인 핵분열반응이 일어나도록 하는 탄소강 재질의 금속 압력용기이다.
핵연료를 장전하여 연쇄적인 핵분열반응이 일어나도록 하는 탄소강 재질의 금속 압력용기이다. 증기 발생기 : 원자로에서 전달된 열을 이용하여 2차계통의 냉각수를 가열하여 증기를 발생시키는 장치이다.
원자로에서 전달된 열을 이용하여 2차계통의 냉각수를 가열하여 증기를 발생시키는 장치이다. 냉각재 펌프 : 원자로 냉각재를 순환시키고 가압기는 계통의 압력을 유지하고 조절한다.
원자로 냉각재를 순환시키고 가압기는 계통의 압력을 유지하고 조절한다. 원자로 보조건물 : 냉각재 계통의 운전을 지원하는 모든 보조계통들이 배치되는 격납건물 외부의 콘크리트 건물이다.
냉각재 계통의 운전을 지원하는 모든 보조계통들이 배치되는 격납건물 외부의 콘크리트 건물이다. 냉각탑 : 원전이 강이나 호수 옆에 설치되어 있는 경우 많은 양의 냉각수를 확보하는 것이 어렵다. 그런 대안으로, 설치되어 있는 것이 바로 냉각탑인데, 원자로의 열을 식히고 나서 그 냉각수의 열기를 순환시켜 재사용하는 설비다. 우리나라 모든 원전은 해안가 옆에 위치해 있어서 바닷물을 냉각수로 끌어다 사용하기 때문에 이런 냉각탑이 없다.
원자력발전소를 설계할 때는 동일 기능을 수행하는 기기나 계통들은 서로 다른 작동 원리를 갖도록 하거나, 물리적으로 분리하여 배치함으로써 다중영향 사건(화재 등)이 발생했을 때 설비들이 동시에 기능을 상실할 가능성을 최소화하도록 설계한다. 동일한 원인으로 인해서 2개 이상의 기기나 설비가 동시 또는 짧은 시간 내에 고장이 나거나 기능을 수행하지 못하는 경우를 ‘공통원인고장’이라고 하는데, 이런 현상은 주로 부식‧피로‧마모와 같은 기기 내부의 원인, 보수‧시험 중의 인적실수, 보수‧시험 등을 위한 절차서의 결함, 부적절한 설계 및 설계상의 오류, 습기‧온도‧진동 등과 같은 환경적 요인으로 발생한다.
농축 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 핵연료 주기 입니다.
천연 우라늄은 99 %의 우라늄 238과 0.7 %의 우라늄 235를 포함하고 있다. 우라늄 238은 핵분열시키기 어려우므로 중수로를 제외한 다른 원자로들은 천연 우라늄을 농축하여 우라늄 235의 비율을 높이는 과정인 농축 과정이 필요하다.
[2] 원전 안전성 [ 편집 ]원전의 기본안전 원칙 [ 편집 ]
원자력 발전소는 안전의 관점에서 중요하게 다루어야 할 2가지의 특징적인 요소를 갖는다. 하나는 에너지의 생성과정에서 방사성물질이 발생하는 것이며, 다른 하나는 원자로가 정지된 이후에도 핵연료에서 방사성핵종의 붕괴에 의한 붕괴열이 오랜 시간 동안 발생한다는 것이다. 따라서 원자로의 반응도 제어, 핵연료의 냉각, 방사성물질의 격납은 원전의 3가지 기본안전기능으로 분류하고 있으며, 심층방어 개념에 따라 원자로보호계통과 공학적안전설비의 설치를 통해 이러한 안전기능을 수행하게 된다.
국제원자력안전그룹(INSAG[3])은 1999년
보고서[4]<원전의 기본안전원칙>에서 원전 안전성 확보에 관한 이해를 돕기 위한 체계를 제시하였다. 이는 원전의 3가지 안전목표, 안전관리에 관한 3가지 원칙, 심층방어에 관한 3가지 원칙, 그리고 9가지 기술적인 원칙들로 구성된다. 원자력안전목표 [ 편집 ]
일반원자력안전목표 – 원전에 효과적인 방어책을 수립, 유지함으로써 개인과 사회, 환경을 보호할 것
방사선방호목표 – 정상운전에 의한 방사선영향은 제한치 이내에서 합리적으로 낮추고 사고에 의한 영향의 완화를 보장할 것
기술안전목표 – 사고를 예방하고, 만약의 사고 시에도 설계에서 영향이 없도록 하며, 중대사고 발생 가능성을 극히 낮음을 보장할 것
안전관리 원칙 : 안전문화, 운영조직의 책임, 규제 및 검증
심층방어 원칙 : 심층방어, 사고예방, 사고완화
일반기술원칙 : 입증된 공학의 활용, 품질보증, 자체평가, 상호검토, 인적요소, 평가 및 검증, 방사선방호, 운영경험 및 안전연구, 운전 우수성
세부원칙 : 부지선정, 설계, 제작과 건설, 시운전, 운전, 사고관리, 해체, 비상대응
한편, 국제원자력기구(IAEA)가 발간한 안전기준문서 <원전의 안전: 설계(SSR-2/1, 2012)>및 <원전의 안전: 운전(SSR-2/2, 2011)>은 원전의 안전설계와 안전운전을 위한 제반 안전기준을 명시하고 있다. 이들 안전기준은
에서 제시한 내용을 토대로 하여 수립된 것으로 다음과 같은 주요 내용을 담고 있다. 원전의 안전 설계 경영시스템 수립과 이행, 입증된 공학적 관행의 준수, 운전경험 및 연구결과의 반영, 기본안전기능의 수행, 설비의 등급분류, 기기검증, 계통 및 기기의 신뢰도, 인적요소의 반영, 방사선방호, 안전성평가 원전의 안전 운전 경영시스템 수립과 이행, 운전 제한치 및 조건의 준수, 운전절차서 구비 및 준수, 보수‧시험‧점검 및 검사 프로그램 수립과 이행, 노화관리 프로그램 수립과 이행, 종사자의 훈련과 자격, 주기적 안전성평가
한편, 가동중인 원전에 대하여 매 10년 주기로 원자력발전소의 안전성을 종합적으로 평가하는 주기적안전성평가(PSR, Periodic Safety Review)를 도입하고 원전 운영국에 이 제도를 시행하도록 권고했다. 대한민국은 IAEA의 권고를 받아들여, 2001년 1월 원자력법을 개정하여 주기적 안전성평가를 수행해 오고 있다.
주기적 안전성평가 [ 편집 ]
주기적 안전성평가에서 다루는 주요 평가 항목은 최초 12개 항목이었으나 2014년 2개 항목이 추가되어 1)원자로시설의 설계에 관한 사항, 2)안전에 중요한 구조물·계통 및 기기의 실제 상태에 관한 사항, 3)결정론적 안전성분석에 관한 사항, 4)확률론적 안전성평가에 관한 사항, 5)위해도 분석에 관한 사항, 6)기기검증에 관한 사항, 7)경년열화(經年劣化: 시간경과 또는 사용에 따라 원자력발전소의 계통·구조물·기기의 손상을 가져올 물리적 또는 화학적 과정을 말한다)에 관한 사항, 8)안전성능에 관한 사항 9)원자력발전소 운전경험 및 연구결과의 활용에 관한 사항, 10)운영 및 보수(補修) 등의 절차서에 관한 사항, 11)조직·관리체계 및 안전문화에 관한 사항, 12) 인적 요소(원자로의 운전에 필요한 구성인원 등의 상태에 관한 사항을 포함한다)에 관한 사항 13) <원자력시설 등의 방호 및 방사능 방재 대책법> 제20조에 따른 방사선비상계획에 관한 사항, 14) 방사선환경영향에 관한 사항 등 14개 항목에 대한 평가를 수행하고 있다.
안전설비 설계원칙 [ 편집 ]
다중성 : 발생할 수 있는 기기 또는 계통의 고장에 대비하여 안전기능의 수행에 필요한 수량보다 여유있게 기기 또는 계통을 설치하는 것이다.
다양성 : 기기나 계통이 다중성을 확보하더라도 작동 원리가 같을 경우 공통원인고장에 의하여 한꺼번에 작동이 되지 않을 수 있으므로, 작동원리가 서로 다른 기기나 계통을 설치하는 것이다. 예로써 보조급수계통을 전동기구동 급수펌프와 증기터빈구동 급수펌프로 설치하여, 전원이 상실되더라도 작동원리가 다른 증기터빈구동 급수펌프는 그 기능을 수행할 수 있도록 설계하는 것이다. 또한 원자로정지를 위하여 원자로 제어봉의 삽입과 이와 작동 원리가 전혀 다른 중성자흡수체인 독물질의 주입을 위한 설계를 하는 것이다.
독립성 : 어느 한 기기 또는 계통의 사고가 동일한 기능을 수행하는 다른 계통 또는 기기에 영향을 미치지 않도록 물리적, 전기적으로 상호 분리되도록 설계하는 것이다. 화재, 홍수 등의 외적 요인으로 동시에 기능을 상실하는 가능성을 방지하기 위하여, 설비 간에 충분한 거리를 유지하거나 차단벽을 설치하여 물리적으로 격리하는 것이다. 또 다중성 개념으로 설치된 계통이나 기기에 각각 별개의 독립된 전원을 공급하도록 설계한다.
고장-안전성 : 계통이나 기기가 고장이나 전원상실 등으로 그 기능을 상실했을 경우 외부에서 특별한 조치가 없어도 자동적으로 안전에 유리한 상태로 작동되게 설계하는 것이다.
연동장치 : 일부 계통과 기기는 미리 설정한 조건에서만 작동하도록 하여 운전원의 오작동 등에 의한 사고의 발생가능성을 배제할 수 있도록 설계하는 것이다.
[5] 안전성 기술 – 심층방어 또는 다중방어 [ 편집 ]심층방어(defence in depth)는 원자력시설의 안전성을 확보하기 위한 기본 개념으로서, 원자력 시설의 사고나 재해로부터 대중 및 환경을 보호하기 위하여 여러 단계의 다중화된 방어수단을 구비하는 전략을 의미한다.
심층방어는 원래 군사용어로, 최전선에서 후방에 이르기까지 다단계의 방비 대책을 마련한다는 의미이며, ‘다중방어’ 또는 ‘다층방어’라고도 한다. 어떤 단일한 인적오류 또는 기계적 고장이 발생하더라도 발전소와 방벽 자체에 대한 손상을 방지함으로써 방벽들을 보호하고, 다중고장에 의한 사고 발생 가능성을 극히 낮추게 된다. 일반적으로 다중방벽은 5개의 물리적 방벽을, 다단계 방호는 5단계 방호전략을 지칭한다.
다중방벽 : 심층방어를 구현하기 위해 방사성 물질이 외부 환경으로 유출되는 것을 방지할 수 있도록 여러 겹의 물리적 방벽을 설치한 것을 의미한다. 이러한 방벽의 구체적인 설계는 방사성 물질의 특성이나 정상운전에서 벗어나 방벽을 손상시킬 수 있는 개별 원자로의 특성에 따라 달라진다. 일반적으로 경수형 원전에서 물리적 다중방벽은 핵연료 펠릿(제1방벽), 핵연료피복재(제2방벽), 원자로냉각재 압력경계(제3방벽), 격납건물 내부철판(제4방벽), 격납건물(제5방벽)로 구성된다. 제한구역으로 설정된 지역은 물리적인 방벽은 아니지만, 일반인의 거주가 허용되지 않는 의미에서 가상의 방벽 역할을 수행하는 것으로 생각할 수도 있다. 물리적 다중방벽은 연속적으로 방사성 물질을 제한하는 수단을 제공하며, 이들이 손상되지 않고 제 기능을 수행할 수 있을 경우에만 운전이 허용된다. 5개의 물리적 다중방벽들 중에서 어느 하나라도 건전성을 유지하면 방사성물질의 대량 외부유출은 발생하지 않는다. 그러나 아무리 많은 방벽을 갖추고 있더라도 방벽의 건전성을 절대적으로 보장할 수 없음을 인식하는 것이 중요하다. 따라서 물리적 방벽의 각각은 충분한 여유도를 가지고 보수적으로 설계하고, 방벽에 영향을 미칠 수 있는 발전소의 운전변수들을 제어 및 감시함으로써 그 건전성을 지속적으로 유지해야 한다.
다단계 방호 : 발전소가 정상상태에서부터 심각한 사고 상황에 이르기까지 단계별 예방 및 완화를 위한 목표와 이를 달성하기 위한 수단을 제시하는, 심층방어의 구체적인 이행전략을 의미하는 개념이다. 다음표는 IAEA의 국제원자력안전그룹(INSAG)에서 제시한 다단계 방호의 개념, 5단계이다.
단계 운전상태 목표 핵심 수단 1단계 정상운전 비정상상태와 손상의 방지 수적인 설계, 고품질 건설 및 운전 2단계 예상된 운전사태 비정상상태의 제어와 손상의 탐지 제어 및 보호계통, 감시설비 3단계 설계기준사고 설계기준 이내로 사고를 제어 공학적 안전설비 및 비상운전절차 4단계 설계기준초과 및 중대사고 심각한 발전소 상태의 제어 – 사고 진전의 방지 – 중대사고 결과의 완화 추가적 안전설비 및 사고관리 5단계 중대사고 후 상태 방사성물질의 대량방출에 의한 방사선 피해의 완화 소외 비상대응
안전성 기술 – 공학적 안전설비 [ 편집 ]
공학적 안전설비는 원자력 발전소에 사고가 발생할 때, 원자로를 정지시키고, 안전정지 상태를 유지하며, 방사성 물질이 외부 환경으로 유출되는 것을 방지하는 안전기능을 수행하는 설비이다. 기능에 따라 크게 비상노심냉각계통, 격납건물계통, 보조급수계통, 주제어실 거주성계통, 핵분열생성물 제거 및 제어계통으로 구분할 수 있다. 대한민국의 표준형 원전의 경우 비상노심냉각계통은 고압안전주입계통, 저압안전주입계통, 안전주입탱크, 재장전수탱크로 구성되며, 격납건물계통은 격납건물 살수계통, 가연성 기체제어계통, 격납건물 격리계통으로 구성된다. 보조급수계통은 전동기구동 및 터빈구동 펌프로 구성되며, 주제어실 거주성계통은 주제어실 비상공기조화계통 및 방사선감시계통으로 구성된다.
안전설비는 능동안전계통과 피동안전계통으로 구분되는데, 능동안전계통은 안전기능을 수행하기 위해 기계적 움직임을 수반하며, 피동안전계통은 기계적 움직임 없이 중력, 축적된 가스 압력, 자연대류 등의 자연법칙에 의해 안전기능을 수행한다. 제3세대 원전까지는 능동안전계통에 의해 원전의 안전성을 확보하였으나, 제3세대 이후 원전은 대부분 피동안전계통으로 원전의 안전성을 확보하고 있다.
안전성 기술 – 안전해석 [ 편집 ]
안전해석은 원자력 발전소에서 일어날 수 있는 잠재적 재해를 평가하여 안전기준의 충족 여부를 확인하는 해석으로서, 안전해석코드를 이용한다. 안전해석은 크게 결정론적 안전해석과 확률론적 안전해석으로 구별되는데, 원전안전성평가는 결정론적 안전해석으로 수행되며, 확률론적 안전해석은 보조수단으로 활용된다. 안전해석코드 개발, 운용 및 검증 기술은 원전안전성평가의 핵심기술이다.
결정론적 안전해석 : 원자력 발전소에서 발생할 수 있는 사고의 현상 및 진행 과정을 물리적으로 계산, 분석하여, 발전소의 설계가 안전하고 사고 시 허용기준을 만족하는지 평가하는 것이다. 사고는 그 결과의 심각성에 따라 3단계로 나뉘는데, 사고의 진행 현상을 분석하기 위하여 개발된 사고해석용 컴퓨터 코드를 이용하여, 원자로 및 관련계통의 복잡한 거동, 외부로 누출된 방사성물질에 의한 피폭량을 계산함으로써 결정할 수 있다.
원자력 발전소에서 발생할 수 있는 사고의 현상 및 진행 과정을 물리적으로 계산, 분석하여, 발전소의 설계가 안전하고 사고 시 허용기준을 만족하는지 평가하는 것이다. 사고는 그 결과의 심각성에 따라 3단계로 나뉘는데, 사고의 진행 현상을 분석하기 위하여 개발된 사고해석용 컴퓨터 코드를 이용하여, 원자로 및 관련계통의 복잡한 거동, 외부로 누출된 방사성물질에 의한 피폭량을 계산함으로써 결정할 수 있다. 확률론적 안전해석(PSA) : 노심 및 격납건물 손상의 발생빈도를 추정하고, 그에 따라 누출되는 방사성 물질이 인근 주민의 건강에 미치는 영향을 정량적으로 평가하는 방법이다. 원래 미항공우주국(NASA)에서 우주선의 안전성평가를 위해 개발된 방법으로서, 1970년대 말 미국에서 최초로 원전의 새로운 안전성평가 기법으로 적용되었으며(WASH-1400 보고서), 1978년에 발생한 미국 스리마일(TMI) 원전사고를 정확히 예측하여 각광을 받기 시작하였다. 1980년대 이후 전 세계적으로 기존의 결정론적 안전해석을 보완하는 수단으로 광범위하게 활용되고 있다. 한국은 2001년 발표된 중대사고 정책에 따라, 모든 가동 및 건설원전에서 최소한 2단계 이상의 PSA를 수행한 바 있으며, 현재 PSA 수행의 단계 및 범위는 점점 확장되는 추세이다. 평가 범위는 3단계로 구분된다. 노심손상빈도를 평가하는 1단계, 노심손상 이후 격납건물 손상빈도를 평가하고, 격납건물 외부로의 방사성 물질 누출빈도를 평가하는 2단계, 누출된 방사성 물질이 인근 주민의 건강에 미치는 방사선학적 영향을 정량적으로 평가하는 3단계가 그것이다. 이 외에도 사고 발생 원인에 따라 내부사건과 외부사건, 사고 발생 시 원전의 출력에 따라 전출력과 정지‧저출력 PSA로 구분한다.
원자력 안전문화 [ 편집 ]
원자력 안전문화란 용어는 1986년 체르노빌 원전사고의 원인에 대하여 국제원자력기구를 중심으로 국제적인 전문가들의 논의 과정에서 처음으로 등장했다. 1988년 국제원자력기구가 발간한 <원자력발전소 기본안전원칙(INSAG-3)>에서 안전문화를 가장 우선적인 안전원칙으로 제시하면서 공식화되었으며, 1991년 <안전문화(INSAG-4)>에서 안전문화의 개념을 정의하고, 효과적인 안전문화를 실천하기 위한 특성들을 제기하였다.
국제원자력기구는
문서에서 안전문화를 ‘원자력 안전을 최우선으로 고려하는 조직과 개개인의 품성과 자세가 결집된 것’으로 정의하였으며, 안전문화가 조직체제와 각 경영계층의 책임, 조직체제에 속하는 각 계층 종사자의 태도의 두 가지 일반적인 요소로 구성되며, 조직체제와 책임은 정책차원과 관리자차원으로 구성된다고 제시하였다. 미국은 2011년 안전문화 정책성명을 공표하여, 안전문화를 ‘인간과 환경의 보호를 보장하기 위해 다른 경쟁적인 목표들보다 안전성을 우선적으로 강조하는 경영진과 각 개인들의 집단적 약속에 기인하는 핵심가치와 행위’로 정의했다. 그리고 경영층의 안전가치와 이행, 문제파악과 해결, 개인의 책임, 작업절차, 지속적 학습, 문제점을 제기하는 환경, 효과적 의사소통, 존중의 업무환경, 의문을 제기하는 자세 등 9가지를 바람직한 안전문화의 속성으로 제시하였다.
원전의 수명 및 계속운전 제도 [ 편집 ]
원자력발전소의 수명은 운영허가기간 또는 설계수명기간으로 구분할 수 있다. 운영허가기간이란 원자력사업자가 규제기관으로부터 인‧허가 절차에 따라 운영을 허가 받은 기간을 의미한다. 설계수명기간은 발전소 설계에서 설정한 운영의 목표기간으로, 발전소의 안전과 성능 기준을 만족하면서 안전성 평가에 의하여 설정된 운전 가능한 최소한의 기간을 의미한다. 설계수명 기간은 발전소의 기기공급 기관과 설계기관의 기술과 경험에 의하여 결정되며, 실제 운전 가능한 기간은 정비와 보수, 관리, 고장 이력 등의 운영 경험과 환경 조건에 따라 달라질 수 있다. 계속운전이란 운영허가(설계종료)가 만료된 원자력 발전소의 안전성을 원자력발전법으로 규정한 기술 수준에 따라 평가하여 만족한 경우, 운영허가기간 만료일 이후에도 운전을 계속하는 것을 말한다.
원전의 일반적 설계수명은 경수로는 40년, 중수로는 30년이며, 최근 설계의 보완과 강화된 재료의 사용 등으로 60년 수명의 신형 원자로도 개발되었다. 미국 NRC(원자력규제위원회)는 설계수명은 최초 원전운영 허가기간으로 기술적인 문제가 아닌 원자력 시설의 경제성과 독과점규제 측면에서 설정된 기간으로 정의하고 있다. 예컨대, 미국의 원전 운영허가기간이 40년으로 제한된 것은 기술적 제한보다는 당초 투자자금의 회수 등을 고려하여 60년을 주장한 전력사업자의 주장과, 독점금지의 이유로 20년을 주장한 법무부 주장 간 타협의 산물이다라는 것이다. 1956년 세계 최초의 상업용 원자력 발전소인 영국 콜더홀 원전이나 미국 원전 첫 설계수명은 개발자가 제시한 기계수명을 근거로 작성되었으나, 원자력 기술의 발전과 경험 축적과 함께 원자로의 수명 연장이 안전에 무리 없다는 판단이 되자, 수명연장을 하였다. 콜더홀 경우는 50년까지 연장을 받았다.
대한민국은 2005년 9월 원자력법 시행령(제42조 2~5)과 동법 시행규칙(제19조의 2~3)을 개정하여 계속운전의 법적 근거를 처음으로 마련하였다. 원전사업자가 원전 계속운전 인·허가를 신청하기 위해서는 설계수명 기간 만료일을 평가 기준일로 하여, 평가기준일로부터 5년 내지 2년 이전에 평가보고서를 원자력안전위원회에 제출하여야 한다. 원자력안전위원회는 평가보고서를 제출받은 경우에 업무 위탁기관인 한국원자력안전기술원에서 18개월 이내에 심사하고, 그 결과를 원전 운영자에게 통보한다. 한국의 계속운전 안전성 평가 기준은 2005년 9월에 국제원자력기구(IAEA)가 제시한 국제적 안전기준(10년 주기 주기적안전성평가(PSR))을 토대로 도입되었다. IAEA는 가동원전의 안전수준 저하를 방지하고 일정 주기로 수행하는 제도를 마련하는 것이 효과적 방안이라는 전제 하에, 주기적안전성평가(PSR)제도에 관한 안전지침을 개발하여, 이를 원전 운영국이 적극 활용하도록 권장하였다. 따라서 2016년 기준으로, 안전성 평가 기준은 IAEA PSR 기준인 원자로시설의 설계사항 등 14개 분야 68개 항목을 평가하도록 되어 있고, 추가로 미국 NRC 운영허가 갱신기준인 주요기기 수명평가 및 방사선환경영향평가로 10개 분야 77개 항목을 법적 최소 항목으로 평가하도록 되어 있다.
미국의 경우, 법적으로 최초 운영허가 기간을 40년으로 명시하고 있으며, 최대 20년 단위로 계속운전을 허용하고 있다. 비록 PSR 결과에 근거한 운영허가 갱신제도는 아니지만, 원자력규제위원회(NRC)는 지속적으로 원전의 안전성을 모니터링하여 안전성에 의심이 가는 원전에 대해서는 운영허가 갱신 이후에도 가동을 정지시킬 수 있다.
영국, 프랑스, 스웨덴 등 유럽 국가들은 운영허가 기간에 대한 명확한 법적 규정이 없고, 투명하고 객관적인 PSR 결과에 근거하여 10년 주기로 계속운전을 허용하고 있다. PSR을 수행하는 거의 대부분의 국가들은 설계수명을 법적으로 규정하지 않고 있으나 헝가리와 벨기에는 각각 30년, 40년으로 규정하고 있다.
일본은 후쿠시마 사고 이후, 법적 설계수명을 40년으로 규정하고, 40년 가동 이후 면허갱신 심사를 통해 20년 연장을 1회 허용하는 제도를 PSR제도와 병행하고 있다.
중수로형의 캐나다 초창기 원전은 보통 30년, 최근의 원전은 40년의 설계수명을 갖도록 설계되었으며 운영허가기간은 별도로 규정되지 않고 있다. 계속운전 인·허가 시 사업자의 25년 이상 계속운전 의향을 승인하고, 인·허가를 3~5년마다 갱신하는 제도를 채택하고 있다.
러시아의 경우, 원전 규제기관(Rostekhnadzor)이 운영허가 기간(설계수명)을 30년으로 규정하고 있으며 운영허가 갱신 기간은 노형별로 15~25년이다. 원전 사업자는 운영허가 갱신에 요구되는 사항을 준비하여 규제 기관에 제출하고, 규제 기관은 운영허가 갱신이 승인된 후에도 지속적으로 안전성 검사를 수행하며 만약 안전성에 문제가 있다고 판단되면 발전기 가동 정지 명령을 내릴 수 있다.
장단점 [ 편집 ]
장점 [ 편집 ]
온실 기체를 거의 배출하지 않으며, 그 때문에 지구 온난화에 미치는 영향이 적다. 저렴한 연료가격, 높은 연료비축을 자랑한다.
화력발전소, 태양광 발전소, 수력발전소 등 다른 발전소에 비해 발전 비용이 저렴하다. 다음 표는 OECD 주요 국가들의 2010년 감가상각비 10 %를 적용하였을 때 발전 비용을 나타낸 도표이다. 단위는 센트/kWh이다.
1kg의 원자재 (즉, 우라늄)는 45.00,000kg의 고급 석탄을 태우는 것만 큼 많은 에너지를 생산할 수 있음이 밝혀졌습니다. 이는 불충분 한 석탄 및 석유 공급으로 인한 격차를 해소하기 위해 원자력이 성공적으로 사용될 수 있음을 보여줍니다.[6]
국가 원자력 석탄 석탄(CCS[7]) 가스(CCGT[8]) 풍력 프랑스 9.2 – – – 12.2 독일 8.3 8.7-9.4 9.5-11.0 9.3 14.3 일본 7.6 10.7 – 12.0 – 한국 4.2-4.8 7.1-7.4 – 9.5 – 미국 7.7 8.8-9.3 9.4 8.3 7.0 중국 4.4-5.5 5.8 – 5.2 7.2-12.6 러시아 6.8 9.0 11.8 7.8 9.0
[9]단점 [ 편집 ]
원전사고의 경우 그 피해가 크기 때문에 충분히 주의를 기울인다 하더라도 사고에 대한 사회적 불안감이 큰 편이다. 건설비용이나, 운전 중 배출되는 여러가지 방사능 폐기물의 처리, 수명이 다한 원전에 대한 철거 비용, 쓰고난 열로 인해 주변 생태계가 영향을 받는 등의 문제가 지속적으로 제기되고 있다. 스리마일, 체르노빌, 후쿠시마 원전사고에서 지속적으로 증명되었듯이 원전사고의 경우 재앙의 위험성을 내포하고 있으며, 사고 발생 시 그 피해가 매우 치명적이다. 다행히 사고가 일어나지 않는다고 하더라도 수십만 년 동안 사라지지 않는 핵폐기물은 고스란히 미래세대에게 또 다른 짐으로 남겨지게 된다.[10] 그리고 바다 수온을 상승한 주범일 가능성도 있다. 원자력은 열을 식히기 위해 바닷물을 사용하는데 바닷물을 사용 후 다시 바닷물에 다시 돌려보낸다. 냉각수가 있다고 해도 현재로서는 미지수다. 바닷물을 사용하지 않고 냉각수를 만드는 방법이 현재까지는 없기 때문에 원자력의 냉각수는 개발의 여지에 놓여있다. 그리고, 원자력의 문제점이 하나 더 있는데, 그것은 원자력 폐기물이다. 원자력 폐기물은 현재의 기술로는 처리할 방법이 땅에 묻거나, 바다에 버리는 것 뿐이라 원자력 폐기물의 처리방법의 모색이 절실하다.
세계의 원자력 발전소 추세 [ 편집 ]
1950년대에 연구원들은 2000년까지 적어도 1,800개의 원자력 발전소가 건설되고, 전 세계 21 %의 상업용 에너지를 충당하고 전 세계 대부분의 전력을 생산할 것으로 예측하였다. 하지만 지난 60년간 전 세계 정부의 감축안이 여러차례 적용되어 2조 달러의 정도의 예산이 투자되었고, 2007년 기준 30여개국에 439개의 원자로가 전 세계 30여개국에서 전 세계 6%의 상업용 에너지와 16%의 전력을 생산하고 있다. 특히 프랑스에서는 안전설비 아래 74.79 %(2012년 총량 404900.00 GWh)의 전력이 원자력 발전으로 생산되고 있으며, 대한민국에서는 30.37 %(2012년 총량 143547.87 GWh)의 전력이 원자력 발전으로 생산되고 있다.[11][12]
세계원자력협회(WNA, World Nuclear Association)와 국제원자력기구(IAEA)에 따르면, 2017년 1월 기준으로, 전 세계 30개국에서 가동 중인 원전은 449기로 총 발전용량은 약 392GWe이고 건설 중인 원전이 60기, 향후 건설 계획 중인 원전이 164기이다.[13]
또 국제에너지기구(IEA, International Energy Agency)의 세계에너지전망(World Energy Outlook)에 의하면, 2014년 기준 379GW인 원자력발전 용량은 2040년까지 60% 가량 증가해, 624GW에 이를 전망이다.[14] 또한 세계원자력협회에 의하면 2030년까지 266기의 원전 건설과 1조 2,000억 달러의 투자가 전망되며, 이 중 아시아 투자가 절반가량인 7810억 달러를 차지할 것으로 보인다.[15]
<연령대별 세계 원전 운영 현황(2016년 12월 기준)>[16]
가동 연수 기수(기) 비중(%) 10년 미만 49 11 10 ~ 20년 미만 39 9 20 ~ 30년 미만 90 20 30 ~ 40년 미만 192 20 40년 이상 80 17 합계 450 100
<30년 이상 운영 중인 세계 원전 현황(2016년 12월 기준)>[16]
운영 연수 기준 구분 30년 이상 운영 40년 이상 운영 기수(기) 272 80 비중(%) 60 18
설비용량 기준 구분 30년 이상 운영 40년 이상 운영 용량(MW) 229,506 54,566 비중(%) 58 14
다음은 세계의 주요 원전 수출국들이다.
미국 [ 편집 ]
1950년대부터 원전 시장에서 독점적 지위를 유지하였다. 미국의 웨스팅하우스는 서방 세계 최초로 1957년 펜실베니아 쉬핑포트에 건설된 상업용 가압경수로를 설계한 이후, 세계에서 운전 중인 원전을 가장 많이 공급러한 회사로 전 세계의 가동 원자력발전소 중 50% 이상을 공급했다. 제너럴 일렉트릭은 비등경수로를 개발하여 미국 내에 건설함은 물론 일본을 비롯한 여러 나라에 수출하였다. 스리마일섬(Three Mile Island) 원전 사고가 발생하자 원자력산업이 침체되었으나, 2000년대 중반에 미국 내에서 원전 건설이 재개되었으며, 제3세대 원자로인 AP1000 4기를 중국에 수출하여 현재 건설이 진행되고 있다.
프랑스 [ 편집 ]
1970년대부터 정부의 주도 하에 미국의 기술을 도입하여 꾸준히 원전을 건설한 결과 원자력과 관련된 원천 기술, 건설, 수출 능력을 두루 갖추고 있다. 특히, 세계 최대 기업인 아레바 그룹은 가압경수로 부문에서 미국의 웨스팅하우스와 함께 세계 시장을 양분하고 있다. 프랑스는 한국, 영국, 브라질, 남아공, 불가리아에 원전을 수출하였으며, 현재는 아레바가 개발한 제3세대 원자로인 EPR을 중국 및 핀란드에 수출하여 건설이 진행 중이다.
러시아 [ 편집 ]
1954년 6월 오브닌스크 상업용 원전을 가동하여 세계 최초로 원자력 발전을 시작하였고, 자체 기술을 개발하여 주변 공산주의 국가에 원자로를 건설하거나 기술을 전수하여 왔다. 원전 건설·수출기업인 로사톰은 가압경수로(VVER 1000)를 자체 개발하였으며 이란, 터키, 중국 및 베트남, 몽골 등에 이를 수출하였다.
캐나다 [ 편집 ]
1960년대 초반 천연우라늄을 사용하는 캔두(CANDU) 원자로를 독자기술로 개발하여, 자국에 22개의 원자력발전소를 건설하여 이중 19기를 현재 운영하고 있으며, 인도, 중국 등의 신흥국 시장에 활발히 수출하고 있다.
대한민국의 원자력발전소 [ 편집 ]
이 부분의 본문은 이 부분의 본문은 대한민국의 원자력 발전 입니다.
대한민국의 원자력 발전소.
대한민국에서는 1978년 4월 최초의 상업 원자력 발전소인 고리원자력발전소 1호기가 상업용 발전을 시작하였으며, 2019년 기준으로 23기의 운영 중에 있고, 5기가 건설 중이며, 전체 전력의 약 30%를 공급하고 있다. 국내 원전산업의 초기단계에는 외국 전문회사의 주도하에 원전사업을 추진했으나, 1980년대 초 원전 주요기기와 핵연료기술 국산화를 달성하였고, 한빛 3·4호기 건설을 통해 원전건설기술 자립을 달성하였다. 그리고 이를 바탕으로 2009년에는 UAE에 상용원전 APR1400을 수출하였다. 2015년 정부는 부산, 울산 지역 주민들의 고리1호기폐쇄범시민운동에 고리 1호기 영구정지를 발표했다. 하지만 2016년 신고리 5, 6호기 건설을 발표했다.[17]
같이 보기 [ 편집 ]
각주 [ 편집 ]
원자력발전의 장단점 조사
산업화 사회가 발전하기 위해서는 무엇보다 동력원이 필요하다. 아직도 많은 분야에서 석탄, 석유, LNG 등과 같은 화석연료를 사용하고 있으나, 화석연료가 배출하는 이산화탄소가 지구온난화의 주범으로 인식되면서 전 세계적으로 이산화탄소의 배출을 억제하기 위해 화력발전량을 점차 줄이려 하고 있다. 그러나 문제는 산업화를 지속하기 위해서는 에너지 즉 동력원이 필요한데, 마땅하게 화석연료를 대체할 수단이 없다는 데 있다. 우리나라는 일찍이 원자력이라는 ‘제3의 불’을 도입하여 경제발전을 위 한 주 동력원의 역할을 맡겼다. 부존자원이 전혀 없는 우리나라는 1970년대 초, 원자력발전을 도입하여 지금과 같은 경제성장의 길을 열 수 있었고, 아 직도 성장해야 하는 우리로서는 당분간은 주 동력원인 원자력에 의존할 수 밖에 없다고 보인다. 원자력에너지는 많은 장점이 있다.
■ 원자력 발전의 장점
≫ 우선 경제성이 뛰어 나고, 수송이 용이하며, 환경에 전혀 영향을 주지 않는 깨끗한 에너지라는 점 등입니다.
1. 온실가스를 배출하지 않고 대규모의 에너지수요 증가에 대처할 수 있는 유일한 수안이며 현재 다른 대안이 없는데, 화석연료의 대량사용으로 발생되는 이산화탄소(CO2), 황산화물(SOx),질소산화물(NOx)등이 지구온난화와 산성비의 주요 원인이기 때문인데 만약 선진국들을 중심으로 온실가스 감축 감소를 한다면 이산화탄소 배출량이 세계 1위이며 총 에너지소비 중 화석연료의 비중이 80% 이상인 우리의 에너지인 다 소비형 산업구조에서는 전 산업분야에 크게 영향을 줄 것으로 예상된다. 또한 지속되는 경제성장에 따라 에너지소비 증가율 10% 이상인 점을 감안할 때 당장 석유나 석탄의 사용을 줄이기 위해서는 그 대신 공해물질을 배출하지 않는 청정 에너지로 대체할 수 있어야 합니다. 대체에너지로는 소비하더라도 다시 재 생성되는 재생에너지(자연에너지)와 원자력에너지가 있는데 태양열, 풍력 같은 재생에너지는 소용량이며 지리적, 지형적조건의 제한으로 아직 실용단계가 아닙니다. 따라서 온실가스를 배출하지 않고 대규모의 에너지수요 증가에 대처할 수 있는 에너지로는 원자력발전으로서 원자력발전은 연료채굴에서 폐기물처리까지 전과정에서 이산화탄소의 배출량이 수력발전 수준으로 극히 낮을 뿐만 아니라 산성비의원인이 되는 황산화물과 질소산화물을 배출하지 않는 대표적인 환경 친화적 에너지입니다.
2. 또 다른 이견으로는 연료 공급의 안정성과 비축효과가 있는데 원전의 연료인 우라늄은 세계 전역에 고르게 매장되어 있어 세계의 에너지정세에 크게 영향을 받지 않습니다. 반면에 석유의 경우 대부분이 중동지역에 편중되어 있어 유사시 공급이 중단될 수 있습니다. 우리나라의 경우 원료인 농축 우라늄만을 수입하여 원전연료 형태로 제작할 수 있는 가공 공장이 있어 중국산 연료로 안정적인 연료공급이 가능합니다. 또한 우라늄은 에너지밀도가 매우 높아 소량의 연료로 막대한 에너지를 낼 수 있어 수송과 저장이 쉽습니다. 예를 들어 100만 kW급 발전소를 1년간 운전하려면석유로는 150만 톤이 필요하나 농축우라늄은 28톤이면 됩니다. 우라늄은 원자로에 한번 장전하면 18개월 가량은 연료를 교체하지 않으므로 그만큼 연료의 비축효과가 있는 셈입니다.이와 같이 다른 에너지원들은 전적으로 수입에 의존 하고 있고, 공급이 불안정한 반면 원전의 연료인 우라늄은 공급의 안정, 수송 및 저장의 편리, 큰 비축효과가 있어 에너지를 무기화하는 냉엄한 국제사회에서 에너지 자립이라는 국가안보 차원에서도 원자력은 꼭 필요한 에너지라고 할 수 있겠습니다.
3. 또 다른 장점은 고도기술의 준국산 에너지입니다. 원자력발전은 고도의 과학기술을 필요로 하는 기술에너지로서 기술자립만 이룩되면 무한한 개발과 이용이 가능합니다. 특히 첨단 과학기술의 집합체인 원전의 기술자립은 우리나라의 과학기술 발전에 크게 영향을 주게 됩니다.우리나라에서 원전은 70년대 두 차례의 오일쇼크를 겪으면서 에너지 다변화에 대한 필요성이 대두됨에 따라 본격적인 개발이 시작되었습니다. 70년대 초 당시 아무런 기술과 경험 없이 원전건설을 시작하여 78년 4월 고리1호기가 최초로 가동한 이후 20년이 지난 지금은 세계 10위권에 들어 가는 원전 선진국으로 부상하였습니다. 현재 원자력발전은 건설 및 운영분야 모두 거의 기술자립단계에 있어 우리기술로 건설하고 있고, 세계 정상수준으로 운영하고 있으며 전체 발전원가 중 연료비 비율이 10% 정도 밖에 되지 않는 준 국산에너지입니다. 에너지 소비절약, 에너지소비 산업의 구조조정, 대체에너지의 이용증대로 에너지 수입을 줄여 나가야 합니다.원자력은 고밀도 기술에너지로 원자력발전의 확대는 그 만큼 화석연료의 수입을 적게 해줌으로써 에너지수입 대체효과(외화절감)가 매우 큽니다. 이 블로그의 [세계가 일본된다] 암울한 세계 경제를 요약한 책 라는 책에서 원전의 경제적인 측면을 확인할 수 있고, 원전사고로 인한 일본경제의 타격을 확인할 수 있습니다. 또한 원자력발전 기술은 하이테크 산업으로 모든 관련 사업으로 모든 관련 산업분야의 기술발전에도 크게 기여하고 있습니다.
4. 다음 장점은 유리한 경제성입니다. 원자력발전은 연료가 싸기 때문에 발전원가 중 연료비가 차지하는 비율이 매우 낮고 발전원가도 낮아 경제성에서 훨씬 유리합니다.원자력발전은 화력발전같은 다른 발전방식에 비하여 건설비가 많이 들어 초기 투자비는 높지만 발전소 수명기간(약 40년)동안 사용하는 연료인 우라늄이 석유나 천연가스에 비해 월등히 싸기 때문에 매우 경제적인 발전방식으로 볼 수 있습니다. 원자력발전은 연료가 싸기 때문에 발전원가 중 연료비가 차지하는 비율이 매우 낮고 발전원가도 낮아 경제성에서 훨씬 유리합니다.원자력발전은 화력발전같은 다른 발전방식에 비하여 건설비가 많이 들어 초기 투자비는 높지만 발전소 수명기간(약 40년)동안 사용하는 연료인 우라늄이 석유나 천연가스에 비해 월등히 싸기 때문에 매우 경제적인 발전방식으로 볼 수 있습니다.기름 한 방울 나지 않는 우리 나라는 에너지원(석유, 석탄, 천연가스)을 대부분 해외에서 수입하고 있습니다. 에너지 없이는 단 하루도 살 수 없는 것이 우리 생활입니다. 특히 필수 에너지이자 가장 편리한 에너지인 전기는 그 소비가 해마다 급증하고 있어 발전 설비를 계속해서 늘려나가야 합니다. 여기서 우리가 원자력발전을 선택할 수밖에 없는 필요성이 대두되는 것입니다.
■ 원자력 발전의 장점 요약
1. 원자력 발전소는 에너지 자립의 초석이다. 그리고 에너지 자립은 국력을 좌우한다.
2. (사고가 발생하지만 않는다면)원자력 발전소는 환경 친화적 에너지이다.
3. 원자력 발전소는 첨단과학기술의 집합체이며 모두 국산화가 가능하여 고도기술을 선도한다. 북한 원전 또한 우리의 독자적인 기술로 개발된 한국표준형 원전을 통해 기술자립을 이룩했다
4. 원자력 발전은 안정적인 연료공급 에너지이다. 연료인 우라늄은 세계 전역에 고르게 매장되어 있다.
5. 원자력 발전은 매우 경제적이다. 다른 발전방식에 비해 건설비가 다소 비싸지만 40년 이상의 운전기간 동안 사용되는 우라늄이 석유나 천연가스에 비해 월등히 싸다.
■ 원자력발전의 단점
1. 태생적으로 위험적입니다. 현 세대의 모든 산업용 원자로들은 본래 핵무기용 플루토늄 생산, 또는 핵잠수함이나 다른 군함 추진체를 개발하기 위한 디자인에 기초하고 있습니다. 이들 원자로의 수명, 규모, 설계 유형은 모두 다르지만 이들 모두가 안전에 있어 매우 심각한 본질적 위험을 가지고 있는 것입니다. 원자력산업계는 자연적으로 발생하는 방사능 물질과 방사능은 자연스러운 현상이며 이들은 태초부터 존재해왔다고 말합니다. 그러나 그들이 말하지 않는 것이 있습니다. 바로 원자력발전, 원자폭탄의 실험, 생산 및 사고를 통해 인류는 기존에 없었던 방사성물질을 만들어냈고, 이제는 이를 관리해야 한다는 사실입니다.
2. 또 다른 단점은 원전사고의 위험입니다. 어떤 원전에서든 인간과 환경에 치명적인 방사능이 유출되는 사고는 일어날 수 있습니다. 원전은 심지어 정상적으로 가동되는 동안에도 지속적으로 방사성물질을 대기와 수중으로 방출하고 있습니다. 전세계적으로 신규 원전을 건설하는 데 반대하는 흐름이 형성되자 원전 업계는 기존 원전의 수명을 연장하고자 노력하고 있습니다. 원전이 노후되면 그 위험성이 더욱 높아지기 때문에 노후 원전의 수명이 연장 되어서는 안 되며 안전을 위해 폐로 되어야 합니다.
3. 또 다른 단점은 핵 폐기물입니다. 핵폐기물은 우라늄 채광 및 농축, 원자로 가동, 사용후핵연료의 재처리 등 핵발전의 모든 단계에서 생산됩니다. 이 같은 핵폐기물의 대부분은 미래세대에 유독성 유산으로 수십만 년 동안 존재하게 됩니다. 폐쇄되는 원전 또한 대량의 핵폐기물을 만들어냅니다. 전세계 대부분의 원자력발전소가 운영을 중단한 이후에도 수 세기 동안 모니터링과 보호조치를 받아야 하는 이유이기도 합니다.
4. 마지막으로 핵 확산 위험입니다. 원자력발전을 하고 있는 모든 국가들이 핵무기 개발 능력을 보유할 수 있는 가능성을 가진다는 것은 명백한 사실입니다. 따라서 원자력발전을 하고 있는 모든 국가가 잠재적으로 핵무기 개발 능력을 보유한 셈입니다.
출처 :
http://www.greenpeace.org/korea/campaigns/climate-energy/nuclear-phase-out/problems/
원전, 과연 기후위기의 대안일까요?
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최신소식 기후 7분 2021년 07월 22일
원전, 과연 기후위기의 대안일까요?
글: 최태영 그린피스 커뮤니케이션 오피서
원전이 석탄화력발전을 대체할 유일한 에너지원이라는 주장이 있습니다. 과연 원전은 2050년 탄소중립을 달성하기 위한 하나뿐인 대안일까요?
지난 6월에 영국에서 열린 주요 7개국(G7) 정상회의에 참석한 문재인 대통령은 2050 탄소중립을 달성하기 위해 2030년 국가온실가스감축목표(NDC)를 추가 상향하겠다고 밝혔습니다.
온실가스를 감축하기 위해서는, 현재 우리나라 전기 생산의 약 37%를 차지하는 석탄화력발전을 다른 에너지원으로 대체하는 것이 급선무입니다. 이 시점에서 대량의 온실가스를 배출하는 석탄화력발전을 현재 재생가능에너지보다 발전단가가 저렴한 원자력발전으로 대체해야 한다는 주장이 대두되고 있습니다. 한편 정부는 체코 원전 수주 활동에 참가하고 원전 수출에 관해 미국과 협력하겠다고 발표했습니다. 일각에서는 이를 두고 정부가 결국 탈원전으로 탄소중립이 불가능한 것을 자인한 것이 아니냐는 지적도 있죠.
원전과 재생가능에너지에 관해 많은 논쟁이 오가는 지금, 원전이 탄소중립에 도움이 되는지 알아보겠습니다.
원전, 건설에만 10년 걸려…2030년까지 온실가스 배출량 감축 불가능
지난 4월, 환경보건시민센터에서 전국 성인남녀 1,000명을 대상으로 설문조사를 시행한 결과, 86.7%가 현재의 기후 변화 상황을 기후위기로 받아들이고 있으며 62.1%는 정부의 탄소중립 정책에 동의한다고 밝혔습니다. 탄소중립을 달성하기 위해서는 2016년 체결한 파리기후변화협정에 따라 2030년까지 이산화탄소 배출량을 2010년 대비 최소 45% 이상 감축해야만 합니다.
그러나 현재의 기술력으로 원전 1기를 건설하는 데 걸리는 시간은 약 10년입니다. 지금 이 글을 읽는 시점에서 빠르게 원전을 건설하기 시작해도, 2030년까지 탄소 배출량을 감축하는 데 도움을 줄 수 없죠. 특히 우리나라의 경우, 전체 전기 생산의 37%에 해당하는 석탄화력발전소를 원전으로 대체하려면 지금 가동 중인 원전 24기를 2배 이상으로 늘려야 합니다.
우리나라는 이미 원전 밀집도 세계 1위, 개별 원전부지별 밀집도 및 규모 세계 1위, 원전 규모 대비 30km 반경 인구수 세계 1위라는 불명예를 안고 있습니다. 지금보다 더 많은 원전을 추가하는 것은 체르노빌, 후쿠시마 사고보다 더 큰 위험을 초래할 수 있습니다.
최근에는 소형 모듈 원전(SMR)이란 차세대 기술을 실현하면 기존에 있던 안전성 문제도 해결할 수 있다는 주장도 있습니다. 하지만 SMR은 상용화는커녕 실증도 되지 않은 기술입니다. 현재 속도로 최대한 빨리 개발해도 2035년 후에야 상용화가 가능해, 2030년까지 온실가스 배출량을 감축하는 데에는 아무런 도움을 주지 못합니다. 되려 인류가 안전하게 보관할 수 없는 핵폐기물 생산을 더 늘리는 결과를 초래합니다.
또한 SMR은 미국과 독일 등 많은 국가가 40년 넘게 수십조 원을 투자했지만, 경제성을 확보하는 데 실패했습니다. 300MW급의 소형 원자로를 개발하기 위해 막대한 비용을 투입했지만 경제성과 안전성을 아직 확보하지 못한 것입니다. SMR은 플라스틱처럼 대량으로 생산해 생산단가를 급격히 낮추는 규모의 경제를 이루기가 매우 어려운 기술이기 때문입니다. 핵잠수함을 제작하던 당대 최고의 기술력으로 소형 모듈 원전 상용화를 시도하던 미국의 웨스팅하우스는 경제성과 안전성 확보를 위해 수차례 설계를 변경했지만 이에 따른 공기 지연 등의 이유로 결국 파산하기도 했습니다.
태양광, 풍력 등 재생가능에너지… 이미 변화는 시작되었다
그렇다면 석탄화력발전을 어떤 에너지원으로 대체해야 할까요? 그 답은 태양광, 풍력과 같은 재생가능에너지입니다.
재생가능에너지는 많은 부지를 차지하면서 날씨와 계절에 따라 발전량이 달라지는 등 변동성이 심하고 효율이 낮아 발전단가가 비싸다는 인식이 있습니다. 하지만 이 단점은 이미 많이 개선되었습니다. 태양광은 이미 대량 생산을 통한 규모의 경제를 달성해 단가를 비약적으로 낮출 수 있습니다. 태양광 발전소의 핵심 부품인 태양광 모듈의 가격은 지난 10년간 약 10분의 1 수준까지 낮아졌습니다. 국내 태양광 발전 비용은 지난 4년 새 17.3% 하락했으며, 2030년에는 지금보다 30% 이상 더 싸질 것으로 전망됩니다. 태양전지 기술도 발전을 거듭해 효율이 꾸준히 올라가고 있습니다. 발전 효율이 높아지면 더 적은 면적에서 더 많은 전력을 생산할 수 있게 되어 태양광 설치 면적을 줄일 수 있습니다.
대부분의 나라에서 탄소중립을 달성하기 위해 태양광과 풍력 발전 시설을 빠른 속도로 대폭 늘리고 대형 배터리 등 전기 저장 장치를 이용해 전력망을 안정화시키는 것이 가장 경제적이고 현실적인 방법으로 인정받고 있는 상황입니다. 국제에너지기구 (IEA)는 작년 10월 “태양광 발전이 전력 생산의 새로운 왕으로 등극했다”고 선언한 바 있습니다. 영국, 독일 등 유럽의 여러 국가와 미국 캘리포니아 주 등은 이미 전력 생산의 30~50% 이상을 재생에너지로 충당하고 있습니다. 최근까지 온실가스 감축에 소극적이었던 미국의 경우에도 2020년 신규 전력시설 39.7GW 중 태양광, 풍력, 배터리 저장 에너지는 31.9GW로 전체 신규 설비의 80%를 차지합니다.
전체 국토 면적의 약 64%가 산림으로 이루어진 대한민국도 가능합니다. 산업통상자원부와 한국에너지공단이 발간한 ‘2016 신재생에너지백서’에 따르면, 국내 일사량 및 풍량 등 자연조건과 이용 가능한 국토 면적을 고려했을 때 연간 생산 가능한 재생가능에너지 양은 약 12,167TWh에 이릅니다. 이는 지리적으로 활용할 수 없는 산지, 철도, 도로, 기타 설비제한구역(문화재보호구역, 환경보호지역 등) 등을 제외한 지역에서 생산 가능한 전력량을 계산한 것으로, 우리나라 연간 전력 소비량의 20배 이상이 되는 발전량입니다.
원전은 앞으로 점점 사라질 20세기의 기술
지난 40년간 원전을 연구한 영국의 환경운동가 조나단 포리트(Jonathon Porritt)는 “1974년부터 원전에 대해 열린 마음으로 분석을 해본 결과, 우리가 직면한 문제(기후위기)를 해결할 수단으로 원자력이 적절치 않다는 것을 알았다”며, “진실은 간단하다. 우리는 원자력을 21세기가 되면 점점 사라지게 될 20세기 기술 가운데 하나로 봐야 한다”고 말했습니다.
탄소를 절감하는 데 있어 원자력이 역사적으로 큰 역할을 한 것은 사실입니다. 1960년대 이래 원자력은 18,000원자로년에 해당하는 전기를 생산했고, 그 과정에서 석탄화력발전보다 훨씬 적은 탄소를 배출했기 때문입니다.
하지만 원자력발전으로 생성되는 핵폐기물은 기후위기에 버금가는, 혹은 그 이상의 위험을 초래합니다. 원전에서 나오는 고준위 핵폐기물은 1g만으로도 수천 명의 사망자를 낼 정도로 독성이 강하고, 사람이 1m 근접 시 10~20초면 즉사하는 수준의 방사성 물질을 방출합니다. 이런 방사능이 사라지는 데는 약 10만 년이나 걸립니다. 그러나 인류는 아직 원전 폐기물을 안전하게 보관할 기술을 확보하지 못한 채, 임시저장 시설에 보관하고 있습니다. 현재 한국 원전부지 내 폐기물 보관소는 98% 이상 가득 차 있어, 더 이상의 원전을 감당할 수 없습니다.
기후위기라는 전 지구적 위기의 해법으로 원전을 선택하는 것은 미래세대에게 더 큰 위험과 책임을 떠넘기는 결과를 초래합니다. 위험으로 다른 위험을 막을 수는 없습니다. 현 정부의 탈원전 정책은 2086년까지만 원전을 유지하겠다는 것입니다. 차기 정부는 탈원전 정책 기조를 유지 및 확대하고, 원자력 대신 재생가능에너지로 신속히 전환하여 탄소중립을 달성해야 합니다.
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