국민이 내는 전기요금에서 3.7%를 떼 내어 조성하는 전력기금의 대부분이 신재생에너지 발전 사업에 편성되고 원자력 발전 관련 사업비가 크게 줄었다고 한다. 

또한, 정부는 탈원전과는 무관하게 원전 수출은 지원하겠다고 하는 이상한 논리를 펼쳤었는데 이마저도 말뿐인 듯 원전 산업 수출 기반 구축비는 예산이 절반으로 줄어들었고 원전의 안전과 직결되는 부품 연구, 개발 비용을 전액 삭감했다고 한다. 

관련 내용은 링크를 걸어둔다. 

 http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2018/11/06/2018110600176.html?utm_source=naver&utm_medium=original&utm_campaign=biz

심히 걱정되는 내용이다. 

탈원전한다고 해서 이런 식의 정책이 과연 올바른 것인가라는 의구심이 든다. 

나는 탈원전을 한다고 해서 급격하게 관련 예산을 삭감하고 신재생에너지에 편성하는 것은 잘못되었다고 본다. 

신재생에너지를 개발하는 것이 나쁜 것은 아니다. 당연, 신재생에너지도 개발을 해야 하고 앞으로 늘려가야 할 에너지산업이다. 

하지만, 잘못된 방법이다.  

이번 정부는 탈원전뿐만 아니라 탈석탄을 하겠다고 하였다. 

내 생각에는 탈석탄을 우선 이루어내고 탈원전을 해야 한다고 생각한다. 

물론, 근본적으로 탈원전을 찬성하지는 않지만 한다고 하더라도 순서가 잘 못 되었다. 

신재생에너지와 원자력과 신재생에너지와 화력발전의 관계를 보았을 때 어느 관계가 상반되는 관계인가?

당연, 후자인 신재생에너지와 화력발전이다. 탄소문제에 있어서는 원자력도 친환경적이기 때문이다.

탄소배출에 관해 전 세계적인 감축 노력이 있는 상황에서 먼저 줄여야 하는 것은 화력발전이다. 

화력발전은 우리나라 발전에 적지 않은 부분을 차지하고 있는 만큼 앞으로 줄여나가야 할 에너지 원이다. 

그런데, 이 둘을 동시에 줄이면서 혹은 탈원전을 먼저 하면서 신재생에너지 발전을 급격하게 늘리겠다는 것은 누구의 생각인지 궁금하다. 

신재생에너지의 장점이라고 한다면 친환경적이라는 큰 특징이 있다. 물론, 친환경적이라는 점에 의문을 품는 사람들도 많지만 그 정도로 비교하면 내 생각에는 가장 친환경적이라고 말할 수 있다고 생각한다. 

하지만, 신재생에너지의 가장 큰 단점은 간헐적 발전이라는 것이다. 

지속적인 발전이 안 되는 만큼 예비전력시설과 ESS 기술이 발달해야 한다. 

따라서 결국에는 신재생에너지 출력만큼의 예비전력시설을 지어야 하고 이를 보완하기 위한 ESS 기술이 더욱 발달해야 한다. 

이런 문제점을 해결한 상태라면 이런 급작스런 정책도 인정한다. 

하지만, 아직 신재생에너지는 가야 할 길이 많다. 

물론, 그 길이 많으니 당연 투자를 많이 해야 하는 것이다. 

문제는 그 점이 아니다. 기존의 발전을 급격하게 죽여버리면 무엇으로 전기를 생산한다는 것인가?

원자력의 부품에 관련된 연구비를 전액 삭감한 것은 심려스럽다. 

원자력발전은 고에너지의 방사선이 방출되는 만큼 재료의 건전성에 대한 연구는 지속되어야 한다. 모든 원자력발전이 꺼지는 순간까지 말이다. 

하지만, 부품에 대한 연구비를 삭감했다는 것은 그 부분에 대해 관심이 없다는 뜻으로 느껴진다. 

그렇다는 것은 원자력의 안전에 신경을 안 쓰겠다는 것인데 집에 불이 날까봐 겁이 난다고 요리를 이제 해먹지 말자는 사람들이 가스안쓸껀데 가스점검을 하지 않겠다고 말하는 것처럼 보인다.  

탈원전을 하더라도 안전한 방향으로 진행했으면 좋겠다. 

그리고 천천히 진행했으면 좋겠다. 

모든 에너지 산업은 적절히 분배되어 다양한 산업이 같이 사용되는 것이 최상의 상태이다. 

특히, 우리나라처럼 전기를 수입할 수 없는 구조이면서 자원이 나지 않는 나라라면 더더욱이 최선의 선택을 해야만 할 것이다.  

후쿠시마 사고 이후 전 세계에서 탈원전의 움직임이 불고 있다. 물론, 중국과 몇몇 개발도상국들은 활발하게 원전을 늘리고 있고 사고가 일어난 일본에서도 에너지 비용에 대한 부담으로 원자력을 다시 가동하고 있다. 

이러한 상황에서 우리나라는 이번 정부에 들어서 탈원전을 선언하였고 여기에 대해 많은 찬반 의견이 오고 갔다. 

탈원전을 선호하는 여론이 많지만 현실적인 에너지 수급 상황과 우리나라가 원자력 설계기술이 우수하다는 점 그리고 안전을 위해서는 지속적인 연구 및 개발, 기업의 참여로 건전성이 유지되어야 하는데 탈원전으로 인해 기업의 사업 포기가 늘어날 전망이며 연구 및 개발에 대한 예산이 삭감되고 있음에 우려를 표하고 있다. 거기다, 그리고 탈원전을 위해 핵연료인 고준위 방사성폐기물을 처분하고 원자력 시설을 해체, 제염하는 분야에 많은 연구 및 투자가 일어나고 있는 상황이다. 

이런 현시점에서 핵연료 처분 문제에 대해서 한번 고민해보고 원자력 발전에 대해서 고민을 해보고자 한다. 

탈원전을 하는 가장 큰 이유 두 가지는 사고가 발생하였을 때 그 규모가 상당하다는 것과 지금도 생산되고 있는 고준위 폐기물을 과연 어떻게 처분할 것이며 또한 그 비용을 고려하였을 때 진정 저렴한 에너지원이라고 말할 수 있는가로 설명한다. 

고준위 폐기물을 처분하는 방법으로 주로 언급되는 것이 영구처분하는 방법으로 깊은 땅속에 처분시설을 건설하고 이 시설에 폐기물을 처분하여 우리가 사는 환경으로부터 멀리 떨어뜨리는 방법인 심지층 처분을 언급한다. 

이 방법은 실제로 핀란드와 같은 북유럽 국가에서 국민들과 소통을 통해 해당 시설에 대해 공감대를 얻고 시설을 건설하여 앞으로 운영할 계획을 가지고 있다.

하지만, 이 방법은 어디에 건설한 것인지 또 건설한다고 했을 때 국민들과 소통을 통해 해당 시설에 대한 공감대를 얻을 수 있을지의 문제가 있다. 실질적으로 우리나라에서 이 방법의 공감대를 얻고 또 적절한 부지를 선정하는데 까지만 해도 아주 많은 시간이 걸릴것 이라고 생각이 된다. 

다른 방법으로 또 자주 언급되는 것이 파이로프로세싱이다. 파이로프로세싱을 통해 재처리하여 우라늄과 플루토늄을 분리해내어 다시 핵연료로 사용한다. 발생하는 폐기물의 양을 획기적으로 줄일 수 있는 방법이다. 하지만, 이 기술도 말이 많다. 

재처리 후에 발생하는 고농도의 세슘과 스트론튬(핵연료에 원래 포함되어 있는)은 처분의 대상인데 아직 적절한 처분방법을 찾지는 못한 것으로 보인다. 또한, 재처리한 핵연료를 사용하기 위해서는 고속로를 사용해야 하는데 감속재로 사용하는 소듐이 폭발의 위험성이 커 실제로 만드는데 많은 난항이 있을 것으로 보인다. 

따라서 이 두 방법다 문제점을 가지고 있고 정부와 국민은 적절한 해결책을 찾아야만 한다. 

그렇기에 가속기를 사용한 핵 폐기물 처리 방법에 대해 생각해볼 필요가 있다. 

국내에는 방사광가속기, 양성자가속기가 운영 중에 있고 중이온가속기인 라온은 건설중에 있다. 방사광가속기는 전자를 가속하고 저장링에 보관하며 회전할때 발생하는 X선을 이용해 표적에 조사하여 연구를 진행하는 시설이다. 그리고 양성자가속기는 양성자를 가속시켜 이 양성자 빔을 표적에 조사하여 발생하는 입자 및 에너지를 이용하는데 전자와 달리 핵자를 때어낼 수 있기 때문에 핵자를 파쇄시킬 수도 있고 이 보다 낮은 에너지에서는 양성자를 핵자 내부로 조사시킬 수 도 있다. 

이것은 중요한 의미를 지닌다. 

원자력 발전을 통해 발생하는 핵 폐기물들은 우라늄의 딸핵종들로써 핵분열을 통해 발생한다. 이 핵종들은 중성자과잉핵종들인데 중성자과잉이라는 말은 말 그대로 중성자가 많은 핵종이라는 뜻이다. 원래, 핵자가 무거워 질수록 양성자보다 중성자 수가 많아야 안정적이지만 여기서 말하는 중성자과잉핵종들은 중성자가 너무 많아 불안정한 핵종들이다. 따라서 중성자는 음전자를 방출하면서 양성자로 바뀌게 되는데 이것이 베타 마이너스 붕괴이다. 이런 중성자과잉핵종에 양성자를 조사시켜 내부에 주입하면 비교적 안정적인 핵종을 만들 수 있다. 뿐만 아니라 더 고에너지의 양성자 빔을 사용해 조사를 하면 핵 파쇄를 통해 더 가볍고 안정적인 핵종을 생산해내면서 이때 발생하는 고에너지를 사용해 발전을 할 수도 있다. 

(실제로 양성자가속기를 통해 생산하는 의료용 동위원소는 양성자과잉핵종으로 베타 플러스 붕괴를 하는데 대표적으로 진단장치인 PET에 쓰인다.)

이런 원리를 착안한 것이 가속기 구동 미임계로 원자로이다. 

우선, 미임계라는 것은 우라늄이 핵분열을 할 때 핵분열로 중성자가 발생하고 또 여기서 몇몇 중성자는 누설이 되고 다른 곳에 흡수되기도 하고 몇몇 중성자는 다시 핵분열에 쓰이게 된다. 따라서, 임계라는 것은 중성자 세대가 거듭할때 발생하는 중성자 수가 이전 세대와 같음을 말한다. 그렇기에 미임계라는 말은 중성자수가 전세대 보다 적다는 것으로 중성자로 인해 연속적인 핵분열을 유도할 수 없다는 것이다. 

따라서, 우리가 흔히 보고 알고 있는 원자력 발전소는 이 미임계 원자로가 아니다. 임계를 이루어야 지속적인 발전을 할 수 있기 때문이다. 

따라서, 우리가 아는 원자력발전소는 임계 원자로로써 중성자 수를 제어하는 방법으로 임계를 유지한다. 

그런데, 미임계 원자로는 중성자를 따로 넣지 않는 한 발전을 할 수가 없다. 

이런 방식의 원자로에 우리의 골칫거리인 사용후 핵연료를 넣는다면 어떻게 될까? 

사용후 핵연료는 경수로 기준으로 U-235가 3~5% 정도 농축된 핵연료를 원자로에 넣고 운전 후에 더이상 효율적인 중성자 경제를 나타내지 않을 때 원자로에서 인출하게 되는데 그렇다고 해서 핵분열을 안하는 것도 아닐 뿐더라 아주 높은 고에너지의 방사선을 뿜어낸다. 

이런 사용후 핵연료를 미임계 원자로에 넣고 여기에 양성자가속기를 표적에 부딪혀 발생하는 파쇄 중성자를 주입한다고 하면 이 사용후 핵연료에 있는 고준위의 방사성핵종을 붕괴시킬 뿐만 아니라 붕괴에서 발생하는 열을 통해 발전을 하여 전기도 생산해낼 수 있다. 

이때 가속기를 돌리기 위해서는 많은 전기가 소모되는데 미임계 원자로의 가동으로 발생하는 전기의 약 15% 정도를 투자하면 가속기를 구동할 수 있다고 한다. 따라서 약 85%는 상업용 전기로 전환하여 전기를 생산해내는 발전소가 될 수 있다는 것이며 동시에 고준위 방사성 폐기물을 처분함에 따라 반감기를 촉진하고 부피를 줄여 효율적이며 현실적인 처분방법이 될 것이다. 

우리나라는 양성자가속기 1단계 사업을 통해 100MeV 첨두전류 20mA의 대용량 선형가속기를 운영 중이다. 대용량인 만큼 이 미임계 원자로와 연동하기에 적합하다. 하지만, 100MeV의 에너지는 아직 부족하다. 앞으로 2단계 사업을 통해 1GeV에 20mA의 첨두전류를 가진 대용량 선형가속기로 거듭난다면 핵 폐기물을 처분하는 가속기 구동 미임계 원자로에 대한 연구를 활발히 진행할 수 있을 것이다.  

얼마 전 트럼프 대통령과 문재인 대통령과의 정상회담에서 최첨단 전략 무기 도입에 관한 이야기가 오고 갔습니다. 그러한 최첨단 전략 무기 중 하나가 핵추진 잠수함인데요. 이를 구매, 자체 건조두가지 가능성을 열어두고 검토 중이라고 합니다. 구매는 미국으로부터 추진할 텐데 이때까지 미국은 핵추진 잠수함을 어떤 다른 나라에도 판 적이 없습니다. 그래서 전망이 좋지는 않습니다. 자체 건조를 한다면 시간이 조금 걸리겠지만 불가능한점 또한 없다고 봅니다. 그렇다면 핵추진 잠수함이 어떠한 것인지 한 번 알아보겠습니다.

핵추진 잠수함?

핵으로 추진을 하는 잠수함이라는 말로 원자력 잠수함이라고도 합니다. 이는 사용하는 무기에 따른 분류가 아닌 동력원에 따른 분류입니다. 석탄으로 가는지 석유로 가는지의 차이와 동일합니다.
그렇다면 이 원자력 잠수함이 일반 디젤 잠수함과 다른 점이 무엇이길래 추진하고 있는 걸까요?
6년~14년 주기로 원자로의 핵연료를 교체해주게 되는데 이 교체 시기를 제외하고는 동력이 모자라서 바다 위로 올라올 필요가 없습니다. 즉, 식량만 있다면 무제한 잠항이 가능합니다. 디젤엔진의 경우는 전기를 다 사용하면 수면 위로 부상하여 발전을 해서 배터리를 충전시키는 과정이 있는데 만약 전기가 떨어진곳이 적진의 한가운데면 얼마나 위험하겠습니까? 원자력잠수함은 그런 점이 없다는 점에서 작전효율을 올려줍니다. 또한 전력의 출력이 좋아서 기존의 다른 잠수함보다 더 빠른 평균속력을 보여줍니다. 즉, 도망치면 못 따라잡고 원자력잠수함으로부터 도망치기도 힘든 것이지요.

기존의 잠수함과 비교해서는 이러한 차이가 있고 잠항 지속시간은 잠수함에서는 가장 중요한 제원중 하나입니다. 그리고 지속적으로 잠항하여 북한을 감시할 수 있는 능력을 가진다면 북한 잠수함이 몰래 내려오는 것을 방지할 수 있습니다.

하지만 뭔가 핵무기를 탑재하고 있는 잠수함이라고 생각하신분들도 계실꺼라 생각합니다. 핵무기를 탑재하여 이를 발사할 수 있는 기술까지 갖춘 것을 전략 핵잠수함이라고 합니다. 우리나라에서 도입하고자 하는 잠수함과는 조금 차이가 있다고 볼 수 있습니다.

원자로

여기서 사용되는 원자로는 대형 발전소에서 하는 원자로와는 조금 다릅니다. 엄청 큰 대형 원자로를 잠수함에 연결할 수는 없으니깐요. 그리고 교체주기도 1~2년이라 오랫동안 사용할 수도 없습니다. 그래서 소형원자로를 사용하게 되며 고농축 우라늄을 원료로 사용하게 됩니다. 현재 대형 원자로인 PWR(가압경수로) 사용하고 있는 핵연료 물질의 우라늄 농축도는 2~5%의 눙축도를 사용함에 비해 원자력잠수함에서 사용하는 원자로는 20~90%의 농축도를 사용합니다. 그리고 핵무기의 경우는 90%가 넘습니다.

문제점들

여기서 우리나라는 각각에 대한 기술력은 확보되어 있습니다. 잠수함을 건조할 수 있고 소형원자로인 한국형 소형 원자로 스마트를 개발했기 때문입니다. 하지만 여러 문제점들이 있습니다.
우선, 각각의 기술은 있지만 원자력 잠수함을 개발한 적은 없기 때문에 여기에 대한 기술력을 확보하는데 시간이 걸릴 것입니다.

두번째, 우라늄 농축입니다. 핵확산금지조약에 가입한 우리나라는 농축도 20%를 넘기면 안되는 것으로 제지받고 있습니다. 이를 넘어가면 핵무기로 사용할 가능성이 있다는 점을 고려한 것입니다. 이런 규제말고도 돈이라는 문제가 있습니다. 우라늄 농축은 기술적으로 쉬운일이 아닙니다. 그렇기 때문에 고농축을 하는데 많은 기술력이 필요하며 돈이 많이 들어갑니다. 그래서 북한도 우라늄이 아닌 플로토늄 핵무기를 개발한 것입니다.

세 번째, 폐기물입니다. 원자로를 사용하면 폐기물이 나오는 것이 당연한데 이는 여기에만 해당하는 문제가 아니라 원자력 발전 전체에 해당하는 문제라고 봅니다. 현재도 폐기물보관에 관해서는 입지선정 때문에 문제가 많습니다.

네 번째, 승무원들의 피폭입니다. 만약 원자로가 들어가게 되면 원자로 내부는 방사선관리구역으로 규정이 되며 피폭관리의 대상이 됩니다. 하지만 지속적으로 내부에 오래 있어야 한다는 점에서 피폭관리 측면에서 기존의 방법보다는 새로운 방법이 필요합니다. 그리고 고농축 연료를 사용하는 점과 더불어 원자로가 소형이여서 곡률이 커지게 된다면 원자로에서 중성자 누출이 많아집니다. 이런 점들을 고려해 차폐체를 두어야 할 것입니다.

이런 기술적인 문제 말고도 사회적으로 이슈가 되는 점은 우리나라는 현재 탈원전 정책을 고수하고 있다는 점입니다. 탈원전 정책과 원자력잠수함은 완전히 상반되는 정책이기 때문에 이를 문제 삼는 사람들이 있습니다.

-이미지 출처-

1. http://www.highnorthnews.com/invisible-contest-the-submarine-cat-and-mouse-game/
2. http://www.koreatimes.com/article/20170614/1060913
3. http://m.blog.daum.net/sarang-nanum-sumgim/7352662
4. https://sacompassion.net/the-worried-mouse/
5. http://stock.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2015101944531
6. http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2015/03/03/2015030304058.html
7. https://www.dailykos.com/stories/
8. http://www.knpnews.com/news/articleView.html?idxno=12846
9. http://m.mt.co.kr/renew/view.html?no=2017071915510750757