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원전 폐로의 경제학-세계 440조·국내 13조원 매머드시장… 아직은 걸음마 고리 1호기 시작으로 2030년까지 12기 수명 다해
기사입력 2018.02.08 14:12:45
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문재인 정부의 에너지 정책은 ‘탈원전·신재생’으로 요약된다.

정부는 현재 30%에 달하는 원자력 발전량을 2030년까지 23%로 줄일 방침이다. 신규 원자력발전소 6기 건설을 백지화하고 고리 1호기는 영구 정지했다. 또한 월성 1호기의 조기 폐쇄를 고려 중이다.

원자력 발전에 대한 찬반 여부를 떠나 일부 국내 원전이 문을 닫게 될 상황에 놓이면서 ‘원전 해체’ 관련 기술력 확보가 핵심 과제로 떠올랐다. 당장 지난해 6월 19일 영구정지된 ‘고리 1호기’는 해체 작업을 앞두고 있다. 더구나 2030년엔 국내에 가동 중인 원전 중 설계 당시 정한 수명을 넘기는 곳이 12기로 늘어난다.



원전 해체는 말 그대로 원전을 영구정지한 뒤 관련 시설과 부지를 철거하거나 방사성 오염을 제거하는 것을 말한다. 즉시해체(15년 내외)와 지연해체(60년 내외) 두 가지 방식이 있다.

즉시해체는 15년 내외로 원전 내부의 관련 설비를 모두 제거하고 부지 복원까지 완료한다. 반면 지연해체는 이 기간을 60년 내외로 잡는다. 즉시해체는 부지를 빠르게 복원해 재사용할 수 있지만, 해체 과정에서 방사능이 유출될 우려가 지연해체보다 크다. 지연해체는 방사선 피폭 확률은 줄일 수 있지만, 오랜 기간 원전을 관리해야 해 큰 비용이 들어간다.

주요 원전 선진국들은 지연해체에서 즉시해체 방식으로 정책을 바꾸고 있다. 단기간에 원전 부지를 사용할 수 있고, 원전 해체를 경험한 인력 활용이 가능하다는 점 등이 이유다. 우리나라 역시 고리 1호기에 즉시해체 방식을 적용하면서 관련 기술력을 확보하겠다는 복안이다.

부산 기장군 고리원자력 발전소

원전 해체 과정 어떻게

▶즉시해체 방식으로 기술력 확보 계획

원전 해체는 간단한 과정이 아니다.

▲해체 준비(해체계획 등 수립) 2년 ▲사용 후 핵연료 냉각 및 반출 5년 ▲제염(방사성 물질 제거)과 시설물 철거 8년 ▲용지 복원 2년의 네 단계를 거쳐야 한다. 모든 과정을 마치는 데 최소 15년이 걸린다. 국내 원전 해체의 주관기관은 원자력 발전을 담당하는 한국수력원자력(이하 한수원)이 된다.

우선 한수원은 2019년 상반기 중 해체계획과 방법, 안전성 평가, 환경영향 평가, 방사성폐기물 관리 등을 담은 해체 계획서를 마련해 원자력안전위에 제출, 승인을 받아야 한다. 원안위는 2022년 6월까지 해외 기업 자문과 국제원자력기구(IAEA) 평가 등을 통해 해체 계획서의 적합성을 검증한다. 고리 1호기 해체와 관련한 전반적인 계획이 2022년 6월 18일 이전까지 세워져야 하는 셈이다.

그 사이에 사용후핵연료는 습식저장시설에 보관해 6∼7년간 충분히 냉각시킨 다음 안전하게 반출한다. 반출된 사용후핵연료는 건식저장시설에 한시적으로 보관하다가 최종적으로 고준위 방폐물 처분시설로 옮겨진다. 한수원 관계자는 “원전 해체 준비, 사용후핵연료 반출·보관장소 선정 등을 고려해 고리 1호기의 본격적인 해체는 2026년 이후부터 시작할 수 있을 것”이라며 “고리1호기는 발전을 끝냈지만 원전 해체라는 그동안 가보지 않은 새로운 여정을 시작한다”고 강조했다.

원전해체는 시간만 오래 걸리는 게 아니다. 방사능에 오염된 원전 시설과 설비를 안전히 제거해야 한다. 사용후핵연료 등 폐기물 처리도 난제다. 부지 역시 다른 용도로 쓸 수 있어야 한다. 토양이 완전히 복원되는 데는 40년 이상이 걸릴 것이란 예상도 나온다. 실제 1967년 영구정지된 미국 CVTR 원전은 완전 해체에 42년이나 걸렸다. 산업통상자원부는 당초 고리1호기 해체 비용을 6437억원으로 잡은 바 있다. 그러나 실제 원전 해체에 들어가는 돈은 1조원이 넘을 것이라는 게 전문가들의 분석이다. 이 비용도 해체 기간이 길어지면 같이 늘어나게 된다. 이 같은 이유로 전 세계에서 영구 정지된 160개 원전 중 완전히 해체를 완료한 곳은 19곳뿐이다.

경주 방사성폐기물관리장(방폐장) 건설 공사현장

▶글로벌 시장 크지만 선진국 독무대

원전 폐쇄 과정이 지난하고 기술적으로 까다로운 만큼, 시장의 성장 가능성도 높다. 원전 해체가 한국만의 과제가 아니기 때문이다. 실제 1956년 영국에서 첫 원자력 발전소가 건설된 이후, 총 611기의 원전이 지어졌다. 하지만 원전 해체 경험이 있는 나라는 미국(15기), 독일(3기), 일본(1기) 세 나라뿐이다.

수요는 늘고, 기술력을 갖춘 나라는 소수에 불과해서 글로벌 원전해체 시장이 급속하게 성장할 것은 명약관화다. 한국원자력연구원에 따르면 지금까지 세계적으로 611기의 원전이 지어졌고, 449기가 가동 중이다. 2015~2019년 76기, 2020년대 183기, 2030년대 127기 원전이 설계기한을 끝낸다. 글로벌 컨설팅회사 딜로이트는 2030~2049년 원전 해체시장 규모를 총 185조원, 연 평균 9조2000억원에 달할 것으로 추정했다.

한수원에 따르면 구체적으로 2015~2019년에는 76기가 해체되며 2020년대에는 183기가 해체에 들어갈 것으로 전망된다. 2030년대와 2040년대 이후에도 각각 127기, 89기의 원전이 해체될 예정이다. 이 같은 원전해체에 들어가는 비용은 440조원(2014년 기준)으로 추산된다. 미국전력연구원(EPRI)의 보고서에 따르면 원전해체 비용 중 19%는 ‘방사성 폐기물처리 비용’이다. ‘해체시설 설계 및 관리 등 인건비’와 ‘제염·철거’ 관련 비용은 각각 43.5%, 23.6%를 차지하는 것으로 나타났다. 김희령 울산과학기술원 원전해체핵심요소 기술연구센터장은 “IAEA는 전 세계 원전을 모두 해체하는 데 1848억달러가 들 것으로 추산한다. 각종 부대 장치와 해체 작업까지 고려하면 시장 규모는 약 9000억달러에 이를 것”이라 설명했다.

더욱이 시간이 흐르고 안전 기준이 강화될수록 원전해체 비용은 늘어나기 마련이다. 산업부와 한국수력원자력이 추정한 원전 한 기당 폐로비용은 2003년 말 3251억원에서 2012년 말 6033억원으로 2배 가까이 늘어났다. 이 금액도 세계의 평균 폐로비용 6546억원에 못 미치고, 폐로 경험이 앞서 있는 일본(9590억원)·독일(8590억원)·미국(7800억원)의 추산 금액보다는 낮다는 점을 감안하면, 비용은 더 커질 수 있다는 시각이 우세하다.

국내 원전 해체 시장의 규모도 13조원을 넘어선다. 한국원자력연구원에 따르면 2013년 기준으로 원전 1기 해체 비용은 6033억원으로 추산됐다. 2070년 이후 국내 23개 원전이 해체되는 것을 가정하면 직접 해체비용만 13조8750억원에 달한다. 폭증하는 원전 해체 시장 수요를 감안할 경우, 우수한 원전기술을 보유한 우리나라가 도전해 볼 만한 ‘블루오션’인 셈이다.

주요 원전 선진국들은 앞다퉈 원전해체 산업을 육성하고 있다. 가장 많은 100기의 상업용 원전을 운영 중인 미국에서는 에너지솔루션·PCI에너지서비스 등 원전 폐로·해체를 전문적으로 하는 민간기업들도 등장했다. 독일에선 웨스팅하우스·아레바 등 10여 개 기업이 폐로 작업을 하고 있으며, 폐로 산업에서 일하는 사람만 수천 명에 달하는 것으로 추산된다.

▶기술력 선진국의 70~80% 수준, 핵심기술 확보 필수

시장은 성장 가능성이 높지만 걸림돌이 있다. 기술력 확보다. 당장 한국의 원전 해체 기술 경쟁력은 선진국에 비해 떨어진다.

일반적으로 원전해체 기술은 핵심기반 38개와 상용화 기술 58개 정도로 분류된다. 이 중 상용화 기술 58개 가운데 17개와 핵심 기술 38개 가운데 11개가 미확보 기술이다. 한국원자력연구원은 지난 1997~2009년 연구로 해체 기술, 2001~2011년 우라늄 변환시설 해체 기술 등 소규모 저방사능 시설의 해체 기술을 개발했지만 대규모 고방사능 시설해체에 요구되는 핵심 기반기술은 아직 미비한 실정이다.

서범경 원자력연구원 해체기술연구부장은 “2016년 말에 자체 평가한 결과, 국내 원전 해체 기술 수준은 선진국 대비 80%로 평가됐다”고 밝혔다. 김희령 센터장은 “원전해체를 위한 핵심 기반기술 38개 가운데 고방사성 환경 로봇 원격절단, 저준위 부지 환경복원, 고방사성 폐기물 안정화 처리 분야를 포함해 11개의 기술을 확보해야 한다. 상용화 기술 58개 중에서도 엔지니어링 설계·인허가, 제염, 기계적 절단, 해체폐기물 처리, 잔류 방사능 측정 분야를 포함한 미확보 기술을 개발해야 한다”고 강조했다.

탈원전을 전면에 내세운 정부의 발등에도 불이 떨어진 상태다.

일단 정부는 2021년까지 관련 핵심 기술 확보에 나선다는 방침이다. 산업통상자원부는 2030년까지 기술개발비 4419억원 등 총 6163억원을 투입해 원전 해체 기술 확보에 나서기로 했다. 한수원 관계자는 “상용화 기술 가운데 17개 미확보 기술을 2021년까지 모두 개발할 것”이라며 “고리 1호기 해체에 필수적인 11개 해체 장비에 대해서도 2027년까지 단계적 개발을 완료해 해체현장에 투입할 방침”이라고 밝혔다.

한수원의 원전해체 장비개발 계획안을 살펴보면 한수원과 정부는 현재 계통제염장비(2014년 12월~2018년 9월, 이하 연구기간), 비용·물량·공정 통합시스템(2016년 5월~2019년 4월), 방사화 콘크리트 절단 장비(2016년 7월~2020년 6월) 등을 개발하고 있다. 아울러 해체 필수 장비 11개 장비는 2028년까지 개발을 추진할 계획이다.

하지만 관련 기술을 확보하는 게 끝이 아니다. 기술 검증 절차를 거쳐야 하기 때문이다. 현재 국내에서 해체 기술 검증을 위한 시설은 전무하다. 최근 ‘원자력해체연구소’ 설립에 대한 논의가 제기됐지만 구체적인 계획은 아직 없다(박스 기사 참조).

또 원자력연구원의 기술을 사업체가 이전해 갈 시간도 필요하다. 한수원이 해체를 위해 사업계약을 체결하는 대상은 연구기관인 원자력연구원이 아니다. 원자력연구원의 기술을 이전받은 한수원, 민간기업 등이 직접 해체에 나서게 된다. 원자력연구원에서 확보한 기술들이 사업체로 이전이 완료돼야만 현장에서의 적용이 가능한 셈이다. 이러한 과정에서 기술 이전 업체 선정, 업체의 기술 습득 등에 상당한 시간이 소요될 공산이 크다.

기술을 확보한다 해도 해체 경험이 없다는 점 또한 넘어야 할 산이다. 우리나라는 아직 연구용을 제외하면 상업용 원전을 해체해 본 경험이 없기 때문이다. 지금까지 원전 해체를 완료한 국가는 미국, 독일, 일본 등에 불과하다. 영국은 해체 완료한 원전은 없지만 현재 26기를 해체 중이고, 프랑스와 일본에서는 각각 10기, 4기를 해체 작업 중이다.

업계 전문가들은 “상업용 대형 원전을 해체해 본 경험의 차이는 크다”고 입을 모은다. 전문가들은 한국이 전무했던 원전 건설·운용 기술을 선진국에서 빠르게 습득해 수출까지 이뤄낸 경험을 살려야 한다고 조언한다. 두산중공업 관계자는 “고리 1호기를 원전 해체에 대한 전반적인 기술과 경험을 쌓는 기회로 활용해야 한다. 이를 기반으로 향후 수명이 종료되는 다른 국내 원전의 폐로 과정에서 노하우를 쌓아야 한다”고 말했다.

사용후핵연료는 습식저장시설에서 냉각 후 반출한다.

▶고준위 방사성폐기물 처리장 확보 관건

기술확보 외에도 방사성 폐기물 처리시설이 충분한지도 관건이다.

당장 고리 1호기의 사용후핵연료 보관 장소에 대한 문제의 해결법도 묘연하다. 원전 해체는 사용후핵연료가 완전히 빠져 나간 이후의 작업을 통칭한다. 현재 고리 1호기의 사용후핵연료는 보관할 만한 장소가 없다. 한수원은 일단 사용후핵연료의 영구 저장시설이 생기기 전까지 고리 1호기의 핵연료를 고리 2~4호기에 보관한다는 계획을 세웠다. 그러나 2~4호기의 핵연료 역시 2024년쯤에는 포화될 것이라는 분석이다.

정부는 공론화 과정을 통해 사용후핵연료 처리 문제를 해결한다는 방침이지만, 사안의 민감성을 고려할 때 의견을 모을 수 있을지는 미지수다. 이 문제가 장기화하면 해체작업 또한 미뤄진다.

이런 사정은 원전 해체를 먼저 실시한 국가들에서도 크게 다르지 않다. 세계 2위 원전 국가 프랑스는 2000년 이후 즉시해체 방식을 통해 해체가 완료된 원전이 없다. 원전 운용 역사가 가장 오래된 영국은 아예 ‘지연해체’ 방식을 고수하고 있다. 독일은 3기의 원전을 해체 완료했지만 방사성 폐기물은 원전 부지 주위에 저장하고 있다. 일본 최초의 상업용 원전인 도카이 1호기가 1998년 영구정지에 들어갔지만 폐기물 처분 장소를 정하지 못해 폐로 일정이 늦춰지는 실정이다. 한국도 사용 후 핵연료 처리장 등을 마련하는 작업이 시급한 이유다.

동남권 원전 해체센터 유치경쟁

▷부산 vs 경남 vs 울산 vs 경북

정부가 원전 해체 시장의 선점을 위해 동남권 원전해체센터 설립을 추진한다는 계획이 지자체 간 치열한 유치 경쟁으로 이어지고 있다. 정부에서는 지난해 10월 신고리 5·6호기 공론화위원회의 건설재개 권고안을 받아들이면서 동남권원전해체센터 건설을 약속한 바 있다. 동남권 원전해체센터에는 국비 300억원을 투입할 예정이다. 이에 따라 해당 지역 지자체간 유치경쟁에 불이 붙었다. 부산시와 경상남도, 울산시, 경북이 각자 유치위원회를 만들고 서명운동을 벌이는 양상이다.

당장 경상북도는 그동안 추진해 왔던 원전 산업의 방향을 정부의 탈원전에 맞게 바꾸겠다는 방침이다. 국내 원전 24기 중 절반이 경북 동해안에 있고, 원자력환경공단이 있어 관련분야 연구에 최적지라는 입장이다. 경북 경주시는 발전사업자인 한국수력원자력과 원자력환경관리공단 본사가 있어 유리한 입지라는 점을 내세우고 있다. 경주 인근 건천에 양성자가속기(원자핵 기본입자를 가속해 정보통신기술에 활용하는 시설)가 설치된 것도 강점으로 꼽힌다. 양성자가속기는 경주 지역 저준위방사물처리장의 보상 사업의 하나로 설치됐다.

에너지융합산업단지를 원전해제연구소 예정지로 정한 울산시는 지난해 말 서울대 원자핵공학과 연구진에 의뢰해 울산이 경제성이나 입지 여건에서 최적지라는 연구 결과를 내놓기도 했다. 울산시 관계자는 “예정지와 원전시설이 4㎞ 이내에 있고, 원전해체 기술을 연구하는 울산과학기술원과 국제원자력대학원이 있다. 여기다 산업 단지가 있어 해체 기술 실증화에 효율적”이라고 강조했다. 거리상 고리와 가까워 해체기술 인프라 이동이 용이하다는 주장이다. 부산에서는 고리 1호기 주변에 설치해야 한다는 논리로 산업통상자원부와 한수원 등을 설득하고 있다. 고리원자력본부가 자리 잡은 부산 기장군은 동남권의 과학산업단지 가운데 11만㎡를 원전해체센터 입지로 확보했다. 부산대와 미국 아르곤연구소는 원전해체 기술협력을 위한 협약도 진행 중이다. 부산 기장군에 연구소 입지를 정한 부산시는 원전 제염 해체 기술 세미나를 열기도 했다.

경상남도는 원전 해체산업 참여방안을 모색하고 나섰다. 경상남도는 국내 최고의 원자력 전문기업인 두산중공업을 비롯해 원자력 성능 검증 연구기관인 재료연구소, 한국산업기술연구소, 제염·해체·폐기물처리 기술보유기업과 원전 관련 기업 등 285개사가 자리 잡고 있는 점을 살려 원전 해체 중심지로 도약한다는 전략을 내놓고 있다.

하지만 원자력 업계에선 지나친 유치경쟁이 득보다 실이 많을 것이란 우려도 내놓는다.
A교수는 “원전해체센터나 연구원이 들어선다 해도 얼마나 경제 파급 효과가 있을지 미지수다. 사업효과가 과장됐다. 지역 유치 경쟁까지 할 사안이 아니다”라고 토로했다.

[김병수 기자]

[본 기사는 매일경제 Luxmen 제89호 (2018년 02월) 기사입니다]
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