원자력 발전의 효과와 여러 문제에 대한 논쟁

원자력발전의 원리와 종류

실제로 원자력발전소는 물을 끓인다. 핵분열은 원자핵을 분열시키고 양자와 중성자를 결합하는 에너지를 방출한다. 방사능에 의해 방출되는 에너지는 물을 가열하는 데 사용되며, 가열된 물은 터빈에 동력을 공급하는 데 사용된다. 이는 증기를 만들기 위해 발명된 방식 중 가장 복잡한 과정이다. 그러나 원자력은 탄소발자국이 적다. 그래서 일각에서는 원자력이 중요한 지구온난화 해결책이라고 주장한다. 반면 또 다른 편에서는 다른 저탄소 대안들과 비교했을 때, 원자력이 현재는 물론 미래에도 가격 효율적인 해결책이 될 수 없다고 믿는다. 증기 터빈에 동력을 공급하기 위해 사용되는 보편적인 방법은 가스 도는 석탄 화력이다. 전기를 발생시키기 위해 배출되는 온실가스는 석탄이 원자력보다 10배에서 100배 더 높게 계산된다.

 

현재 원자력은 전 세계 전기의 약 11퍼센트를 생산하며 이는 세계 총 에너지 공급량의 약 4.8퍼센트에 달하는 양이다. 30개국에 440기의 가동 중인 원자로가 있으며, 60기 이상의 원자로가 건설 중이다. 전력 공급에서 원자력이 차지하는 비중은 원자력발전소를 가동하는 30개국 중 프랑스가 76퍼센트 이상으로 가장 높다.

 

원자로는 세대별로 광범위하게 분류된다. 가장 오래된 1세대는 1950년대에 처음으로 가동되었고, 지금은 거의 전부 가동이 중단됐다. 현재 원자력 시설의 대부분은 2세대 범주에 속한다. 2세대는 물을 사용해 핵 연쇄반응의 속도를 늦추고, 연료로 천연 우라늄 대신 농축 우라늄을 사용한다는 점에서 앞선 세대와 차별화된다. 전 세계에서 총 5기가 가동 중이며 추가로 여러 기가 건설되고 있는 3세대 원자로는 현재 연구 중인 4세대 원자로와 함께 신형 원자력으로 알려져 있다. 이론적으로 신형 원자력은 건설 기간이 짧고 운영 수명이 더 길며, 안전성이 개선되고, 연료 효율이 높은 데다 폐기물이 적게 발생되도록 표준화된 설계다.

 

원자력발전의 효과

안전과 대중 수용을 감안한 원자력의 복잡한 역학관계가 미래의 향방에 영향을 미칠 것이다. 우리는 세계 전력 생산에서 원자력 발전이 차지하는 비율이 2030년까지 13.6퍼센트로 증가하다 2050년에는 12퍼센트까지 서서히 감소할 것으로 추정한다. 원자력발전소는 킬로와트당 4457달러의 높은 건설비에도 불구하고 화력발전소보다 수명이 길기 때문에 전체 설비가 줄어들면서, 추가 비용은 9억 달러 정도가 들 수 있다. 30년 동안 순 운영비 절감액은 1조 7000억 달러에 이를 것으로 예상된다. 이 시나리오는 16.1 기가톤의 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다.

 

원자력발전에 대한 논쟁점

원자력에너지의 미래를 예측하기 어려운 이유는 비용 문제 때문이다. 사실살 다른 모든 형태의 에너지는 시간이 지남에 따라 비용이 낮아졌지만, 원자력발전소는 40년 전에 비해 4~8배나 높아졌다. 미국 에너지부에 따르면, 신형 원자력은 비교적 비효율적인 기존의 가스 터빈을 제외하면 가장 비싼 형태의 에너지다. 육상 풍력발전비는 원자력발전 비용의 4분의 1이다.

 

비용, 시기, 안전상의 이유로 원자력에 반대하는 의견에 대해 한때 가장 활발히 제기된 반론은 새로운 석탄발전소가 지칠 줄 모르는 속도로 건설되고 있다는 사실이었다. 수백 개의 석탄발전소가 주로 남아시아와 동아시아에 건설되거나 계획되었고, 그중 4분의 3은 중국, 인도, 베트남, 인도네시아에 건설될 예정이었다. 석탄 붐이 멈추지 않는다면 지구온난화는 우리가 받아들일 수 있는 수준을 훨씬 넘어설 것이다. 그렇기 때문에 기후 보고서는 주로 에너지에 초점을 맞추고 있고, 원자력을 지지하는 사람들은 새로운 발전소 건설이 늦어지는 데 좌절한다. 미국에서는 인허가 및 융자 과정이 원자력발전소 건설을 거의 마비시켰고, 독일은 발전소를 폐쇄, 해체하고 있다. 반면에 중국은 37개의 원자력발전소를 가동하고 20개의 발전소를 건설하고 있다. 이는 2030년에 이산화탄소가 최대치에 달할 것이라는 의미이며, 탄소발자국은 그 이후로 줄어들 것으로 예측된다.

 

원자력은 비싸다. 그리고 유럽연합과 미국에서 규제가 심하므로 계속해서 예산을 초과하고 느리게 발전할지도 모른다. 프랑스 기업인 아레바는 핀란드의 올킬루오토 원자로보다 10년이나 뒤쳐졌고 예산도 54억 달러를 초과했다. 노르망디에서는 2012년에 가동될 예정이었던 34억 달러 규모의 가압수형 원자로가 2018년까지 건설에 착수하지 않고 있으며, 수리 비용은 113억 달러에 이른다. 지구 반대편에서는 세계에서 가장 큰 탄소 배출국이 원자로를 더욱더 빠른 속도로 건설하고 있다. 그 이유는 역설적이게도 도시들이 자동차와 석탄발전소로 인해 엄청나게 오염되었기 때문이다. 중국의 원자력 산업은 자급자족이 가능해 수출할 수준까지 왔으며, 2~3년 내로 새로운 발전소를 준공할 수 있다. 그러나 원자력이 기능하는 것처럼 보이는 곳에서도 재생에너지로의 극적인 변화가 발견된다. 중국은 현재 세계 최고의 재생에너지 설비를 자랑한다. 또한 수십 건의 석탄발전소 계획을 취소하고 2020년까지 320 기가와트의 풍력과 태양열 복합 발전량을 기대하고 있다.