1. 개요
| <colbgcolor=#0c0d47>원자력 에너지 설명: 어떻게 작동하나? |
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| Kurzgesagt의 영상 |
원자력( 原 子 力, nuclear energy)은 에너지 중 하나로 원자핵의 반응을 이용하여 만드는 에너지로,[1] 제3의 불이라는 별명으로도 불린다.[2] 법률에서는 "원자핵 변화의 과정에 있어서 원자핵으로부터 방출되는 모든 종류의 에너지"라고 정의하고 있다.[3]
2. 특징
일반적으로 핵분열 에너지를 말하며 핵융합은 차세대 발전 방식으로 따로 분류한다. 원래 원자력을 만드는 방법은 핵분열과 핵융합이지만 현재 일반적으로 통용되는 원자력 발전은 핵분열을 이용한 것이다. 첫 사용은 제2차 세계 대전 당시로, 그때까지만 해도 군사적인 목적을 위해서 사용되었지만 점차 전 세계적으로 에너지 수요가 급증함에 따라 주요한 발전양식으로 자리 잡게 된다.원자력의 가장 큰 장점은 적은 연료 소모로 막대한 양의 에너지를 얻을 수 있다는 것이다. 원자력(핵분열)은 현재까지 인류가 보유한 에너지원중에서 출력이 다른 자원들과 차원을 달리 한다 말할 수 있을만큼 높은 에너지원이다. 우라늄 1g이 핵분열로 내뿜는 에너지가 석유 2000리터 또는 석탄 3톤의 에너지와 필적할 정도. 때문에 환경오염이 적은 편이고 전기 생산 비용절감에 큰 도움이 된다.
발전소별로 1조kWh생산당 사망자수[4]는 OPR1000같은 2세대원자로는 0.5명이고 APR1400[5]같은 3세대원자로는 0.0008명이다.
태양광은 0.03명, 육상풍력은 0.2명, 해상풍력은 1명, 천연가스는 8명, 석탄은 14명이다.
위 내용에 따르면 우리나라에서 원전으로 2명의 사망자가 발생해야 했지만 실제로는 0명이다. 그정도로 원전을 안전하게 관리하고
운영하고 있다는 것이다.
특히 APR1400같은 3세대원전은 태양광, 풍력보다 낮게 평가된다.
대학에는 관련학과로서 원자력공학과 등이 존재한다. 이 중, 서울대학교, 전북대학교에서는 학과전공과목으로 핵융합 과목을 포함하고 있다.
원자력의 역사는 시작기준을 정확히 어디에 잡을지가 애매하다. 1896년 앙리 베크렐이 우라늄에서 방사선을 발견했을 때, 현대적인 원자력이 사용된 1933년 레오 실라르트가 우라늄 연쇄반응을 발견했을 때, 그리고 1942년 최초의 원자로인 CP-1이 만들어 졌을 때로 기준을 잡을 수도 있고 더 현대로 오자면, 1954년 소련의 오브닌스크 원자력 발전소 혹은 1956년 영국의 콜더 홀 원자력 발전소를 기준으로 삼을 수 있다.1951년으로 잡기도 한다.
좀 더 상세히 설명하자면, 오브닌스크 원자력 발전소는 시험용 전력 생산이고, 콜더 홀의 경우 상업적 전력 생산목적의 원자력 발전소였다. 콜더 홀 원자력 발전소에 관한건 셀라필드 원자력 단지 문서를 참고바람. 미국은 한 게 없느냐 하면 그것은 또 아니다. 미국 최초의 원자력 발전소는 쉬핑포트 원자력 발전소인데, 이 원자력 발전소의 의의는 전 세계 최초로 상업운전에 몰빵한 원자력 발전소이면서, 증식로로 실제 전기를 생산한 원자력 발전소이다는 것이다. 여기서 써먹은 증식로는 고속 중성자를 이용한 증식로가 아니라 토륨을 이용한 증식로이다.
2018년 현재 전세계의 상업적 발전 원자로는 총 452 기가 있고, 연간 2,700 테라와트시 (TWh)를 공급하였으며 2018년에 신규 상업발전에 들어간 용량은 11.2 기가와트 (GW)이다.
3. 이용
원자력을 이용한 기술은 하나 같이 비범한 것들이다. 원자력의 압도적인 출력은 대체 불가능 하지만 개발이 어렵기 때문에 오버테크놀러지로 취급된다. 핵만능주의가 사장된 이후에도 군방분야를 중심으로 원자력을 이용한 기술이 개발되고 있다. 특히 인류가 우주로 나아가기 위해서는 에너지 효율이 높은 원자력 기술이 필수적이다. 핵융합은 21세기 내에 과연 개발이 완료가 될 지 의문인 물건이고 개발이 되더라도 구현에 필요한 기술적 난이도가 높고 이는 필연적으로 비용증가로 이어져 가성비를 따지면 보급률은 원자로에 비해 한참 밑돌 것이기 때문이다.- 에너지 생산
- 교통수단
4. 찬반 논쟁
4.1. 원자력 찬성론
| <colbgcolor=#0c0d47>원자력 에너지가 굉장한 세 가지 이유 |
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| Kurzgesagt의 영상 |
핵분열 원자력 발전을 시작한 이래 체르노빌, 후쿠시마 등 몇몇 사고들이 발생한 적이 있지만, 현재의 많은 전력 소비를 유지하면서 원전을 포기하고 다른 발전으로 대체하려면 무슨 발전을 하든 문제점이 심각해진다. 아이러니하게도 환경주의자들이 주장하는 대부분의 대체에너지나 '친환경에너지'라고 불리는 것들로 원자력이나 화력에너지로 충당하는 전력을 대체하려고 들었다가는 오히려 환경이 파괴된다. 태양열이나 풍력은 현재 기술로는 효율성이 낮아 원전 규모만큼의 대규모 발전에는 부적합하다.
친환경에너지는 아니지만 각국이 연구 및 개발중인, 현 기술로는 아직 무리인 핵융합 발전이나 수소가스는 논외. 무엇보다 시민단체나 환경주의자는 원전과 비슷한 이미지 탓에 핵융합을 대안으로 생각하지도 않는 경우가 많다. 핵융합 문서를 보면 알겠지만 발전 효율이나 환경파괴, 사고 면에서 상당히 매력적인데도 말이다.
세계적으로 저명한 기후학자들도 온실가스로 인한 지구 온난화보다는 원자력 발전의 위험성이 더 낮다는 이유로 원자력 발전에 주목하기 시작했다. 차악을 선택한 것. #
최근에는 미세먼지 또한 원자력 찬성론을 뒷받침하는 논리로 활용되기도 한다. 화력발전의 경우 미세먼지가 많이 나와 원자력이 깨끗한 에너지로 주목받고 있다. 문재인 정부의 탈원전/신재생 에너지 정책에 관해 잡음이 많은데. 조중동, 환경단체, 친정부 언론, 반정부 언론, 한국 원전산업 종사 단체, 원자력 관련 공학도들이 각자 자신들이 믿는 바에 따라 각각의 의견과 입장을 기사거리로 쏟아내고 있다. 자극적인 뉴스기사 헤드라인이나 내용만 읽고 그런가보다 하지 말고 팩트를 제대로 알려면 정부에서 발표한 원자력발전소 폐로/신설 타임라인 자료를 정독해 보고 세계 트렌드가 어떻게 되는지 원자력 발전소의 장단이 무엇인지 공부해 보고 이 문제에 대해 스스로 논리적으로 생각을 정리해두자.
태양력 풍력 발전 연구에 몰두하던 과학자들도 부지확보, 날씨변수, 에너지 효율 등 신재생에너지의 한계점들을 이야기하며. 태양발전의 경우에는 발전에 필요한 솔라패널의 제조와 폐기가 새로운 환경문제가 될 수 있다고 느껴 원자력발전으로 다시금 눈을 돌리는 경우도 생겨나고 있다. 이 문제는 어느쪽도 논리적인 주장이 가능하고 개인과 단체의 믿음에 따라 의견이 크게 갈릴 수 있는 문제이기 때문에 논쟁이 끊이지 않고 있다. 다만 원자력과 신재생에너지 모두 관련된 과학적 기술의 발전에 따라 추후 양상이 바뀔 것으로 예측되고 실제로 탈원전 선언을 했던 나라들이 입장을 바꾸는 등 지금으로써는 어느 한쪽으로 답을 내기 어려운 문제이다.
서울대 원자핵공학과 주한규 교수의 모든 탈원전 이슈에 대한 반박.
4.1.1. 대안들의 문제점
4.1.1.1. 대안 1: 수력
비가 오지 않아 강물이 말라버리지 않는 한 지속적으로 이용가능한 자원이다. 건설/운용 과정에서 이산화탄소가 발생할 수는 있겠지만, 발전에 사용되는 직접적인 탄소배출량은 0에 수렴한다. 또한 양수식발전을 이용하면 남는 전기를 저장하는 것도 가능하다.그러나 이름 그대로 당연히 물이 흘러야만 하며, 고도차를 가지고 있어야 하는 등 까다로운 입지조건을 가진다. 수량조절을 위해 지은 다목적 댐으로 인해 대개 수몰 지역이 발생하게 되고, 생태계가 파괴되는 등 환경 파괴적 요소가 분명 존재한다. 댐으로 인해 홍수조절의 역할을 겸하는 경우도 있지만 극단적인 지진, 대형 태풍이나 장마로 인한 집중호우 등으로 댐이 무너지면 하류 지역은 바로 대홍수가 난다. 또한 시설 투자비용이 비싸지만 그에 비해 발전용량은 그리 크지 않다.
또한 작은 마을이나 소규모 시설물에 전기를 공급하는 수준인 소수력 발전기는 그나마 댐을 짓지 않아도 원래 수량만으로 발전을 할 수가 있다는 강점이 있지만, 고도차가 적으면 곤란하다는 점은 같으며 발전량은 더 적다.
또한 대부분의 하천은 밀려내려오는 퇴적물, 즉 토사의 양이 많다. 이 토사로 발전기가 손상되는 것을 방지하려면 토사를 막아줄 필터도 필요하고, 정기적으로 위에서 토사를 걷어내주는 일도 필요하다. 여기엔 굴착기, 덤프트럭 등의 중장비가 반드시 들어간다. 수심이 깊은 담수호를 만드는 댐 방식의 경우 바지선과 예인선도 필수동원되는 건 덤.[6] 또한 비가 많이 오는 시기엔 발전기 파손 방지를 위해 취수구를 닫아야 하므로 취수구 개폐장치도 필요하다.
그리고 한국은 장마철에 강우량이 몰려 있다. 때문에 화력/원자력 발전소처럼 일정하게 전기를 공급하는 것이 어렵다. 경제봉쇄로 화력 발전이 어려운 북한 또한 이 때문에 원활하지 않은 전기 공급에 대해 불만을 토로하곤 한다.
4.1.1.2. 대안 2: 화력
화력 발전은 연료를 연소시켜 물을 끓인 후 증기의 힘으로 발전을 하는 방식이다. 따라서 연료만 운반할 수 있다면 어디든지 설비를 갖출 수가 있다(배로 운반하기 좋기 때문에 항만설비를 갖추는 경우가 많다). 시설투자 대비 발전량도 좋고 발전을 위해 필요한 기술도 어려운 것이 아니다. 혹여나 지진 등의 천재지변으로 발전소가 뽀개져도 원자력 발전소 마냥 크게 문제되는 것도 없다.현재 대한민국의 전체 발전 설비용량의 70%를 차지하고 있으며 전체 연간 발전량의 61% 넘는 비중을 가지고 있다. 대부분의 사람들이 생각하는 것과는 달리 대한민국 전기 생산량의 대부분을 차지하고 있는 것은 원자력이 아니라 화력 발전이다. 원전을 한창 많이 만들어서, 완공되던 90년대 중반, 2000년대 까지만 해도 50%에 육박했으나, 그 이후로는 원전 건설이 없었다. 설계, 건설, 계획에도 시간이 오래 걸리는 데다, 정치적인 이유로 원전 건설이 더이상 없었고, 늘어나는 전력 수요 감당은 화력(가스, 석탄, 석유) 방식을 통해 공급되었기 때문에 2011년 기준, 원자력의 발전비중은 30% 수준까지 떨어졌다. 때문에 대한민국 전기의 대부분은 화력 발전을 원천으로 하고 있다고 해도 과언이 아니다.
화력 발전은 사용 에너지원에 따라 석탄, 중유 및 가스, 내연 및 복합으로 나뉘고 연간 발전량 중 석탄이 70%를 차지하고 있다.
석탄을 주로 사용하는 이유는 석탄으로 전기를 발전하는 가격이 원자력 발전을 제외하고 가장 저렴하기 때문. 또한 전세계적으로 아직도 수 천년 동안 사용할 수 있는 석탄이 남아있다. 실제로, 미국도 1950년에 석탄 발전이 바닥을 찍었으나, 스멀스멀 비중이 증가하여 지금은 전체 발전량의 50% 에 근접한 실정이고, 앞으로 잡힌 미래 에너지 플랜에서도 석유 발전을 석탄 발전으로 차례차례 대체해 나가기로 잡혀있다. 미국은 전세계 석탄 매장량의 25%를 갖고 있기도 하고(1000년은 더 쓸 수 있다고 한다). 미국외 세계 여러나라(특히 중국이나 인도) 정부도 현재 석탄 발전소에 올인하고 있다. 또한 화력발전은 다른 발전방식과 비해 출력조절이 쉽기 때문에 거의 모든 나라의 발전의 근간은 화력발전이라고 할 수 있다. 물론 원자력에 크게 의존하는 프랑스나 순전히 수력과 지열에 의존하는 아이슬란드 같은 예외적인 경우도 있다.
석탄 발전의 단점은 가장 대기오염을 많이 불러 일으키는 화석 연료라는 점이다. 유황가스 등의 악취나 독극물의 방출은 중요하지도 않다. 이미 필터로 대부분 포집하고 있으니까. 타고 남은 잔유물도 오염이 심각하지만 고체니까 다루긴 쉽다. 진짜 문제는 석탄 발전소는 가장 많은 탄소를 배출하며 기후 변화에 가장 치명적인 요인이 되고 있다. 대부분의 정부가 여전히 탄소 방출 억제에 소극적인 것도 이러한 이유이다.
이 그림은 2009년 기준으로 미국 내에서 운전 중인 원자력 발전소 104개가 60년 뒤 모두 일괄 운전 정지된다는 가정하에, 원전에서 생산하는 기저부하(base-load) 전력량을 모두 석탄이나 천연가스 발전으로 대체했을 때 발생할 이산화탄소의 양을 나타낸 것이다. 물론 차후에 늘어날 전력 소비량은 전혀 반영하지 않은 수치이므로 실제로는 더 늘어날 것이다. 원자력을 대체한다는 점에서 이런 환경파괴 측면과 비싼 연료값을 고려하지 않을 수가 없다.
4.1.1.3. 대안 3: 해양에너지
조력 발전의 경우, 국내에서는 25만4천㎾ 용량의 시화 조력 발전소가 2011년 8월 발전을 시작했고 이미 방조제가 건설된 새만금 조력 발전소가 고려되고 있다. 그 외 입지가 좋은 가로림만, 인천만에 건설이 고려되고 있다.파력 발전의 경우 풍력 발전처럼 효율도 낮고 입지조건도 까다롭지만 소규모 한정 빛을 보고 있다.
4.1.1.4. 대안 4: 지열
지열 발전의 경우, 지상에서 열이 분출되는 몇몇 지점에만 가능하다는 약점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 나온 것이 심부지열발전(EGS, Enhanced Geothermal System)이다. 지하 4천~5천 미터를 시추해 외부환경에 영향을 받지 않는 지열에너지 저장 공간을 만든 뒤, 이곳에 일반 지열발전처럼 물을 흘려보내 만들어진 증기로 발전하는 것. 이 방식으로는 전 세계 50%에서 지열발전을 할 수 있게 된다! 현재 대한민국에서도 제주도에서 연구중이다. 2014년 광주에서도 3.5㎿급의 심부지열 발전소를 미국 알타락에너지사와 투자해 개발할 계획이다. 2015년 포항에 1.5㎿급 심부 지열발전소 준공 예정이며 2030년까지 지열발전 규모를 200㎿까지 확대할 예정. 관련기사 하지만 원자력과 전기생산력을 비교하면 현재 양이 좀 차이난다. 2030년까지 지열발전 규모를 200㎿ 확보 한다고 하더라도 보통 원전 1기1000㎿의 20%수준이다.그리고 지열 발전은 지진의 원인이 될 가능성이 높다. 2017년 포항 지진 때도 포항 지열발전소가 원인이 되기도 하였다. 광주 역시 이로 인한 주민들의 불안으로 인해 사실상 사업이 중단되었다.
4.1.1.5. 대안 5: 풍력
풍력 발전은 말 그대로 바람이 사시사철 풍부하게 적당히[7] 불어줘야 한다. 하지만 입지조건만 맞으면 무한에 가까운 무료 무해 자원이다. 지면을 차지하는 면적이 적어서 발전, 송전설비를 갖추기 힘든 산간, 섬에도 갖출 수가 있다(저용량이지만).풍력의 장점이자 단점은 우선 입지조건만 맞으면 무한에 가까운 자원인 대신, 입지조건이 맞아야 쓸 수 있다는 것이다. 그리고 입지조건도 까다로운데 효율성까지 낮다. 남한 땅 전체를 풍차로 도배해도 전력 공급량이 부족하다. 원자력 대체하기엔 부족한 점이 많다는 것. 게다가 바람이란 게 대부분 24시간 꾸준히 부는 것도 아니라서 바람의 세기에 따라 발전량도 달라질수밖에 없어 공급이 불안정하다.
풍력의 또다른 단점은 발전효율을 높이기 위해서는 필연적으로 발전기 날개가 커지게 된다는 점에서 비롯된다. 커지다보니 날개만 수십미터인 경우가 많아서 도시 근처에선 짓기 힘들 뿐더러 넓은 곳에 걸쳐 짓기 위해 산림을 파괴해야 하는 등 결국 환경파괴는 환경파괴대로 벌어진다. 더불어 미국에선 새들이 날개에 받혀 수천마리가 떼죽음을 당해 환경단체가 국가를 고소하는 사태도 벌어졌었다.
그리고 소음이 굉장히 심하다. 스위스[8]에서는 풍력 터빈이 설치된 장소 근처의 주민들이 집단으로 철거소송을 내기도 했다. 아주 근처도 아니고 수백미터 떨어진 곳에 사는 주민들이 못 견딜 정도니 상당히 심한 듯. 이 소음을 개선한 모델이 있기는 하지만 상용화까지는 아직 멀었다.
결국 풍력도 입지조건 까다롭고 효율성이 낮은데다 환경파괴도 존재한다는 것.
최근 각광받고 있는 해양 풍력도 마찬가지. 장애물이 없는 바다에선 육상보다 훨씬 양질의, 꾸준하고 강한 바람이 불고 날개 크기가 300미터가량되는 커다란 발전기를 설치할 수 있다. 육상에서 떨어진 해상에 설치되기 때문에 소음문제에서도 자유로운 편이나 육상과 거리가 있는만큼 전력송전에 손실이 발생하고 건설비가 많이 든다. 소음과 발전기 하부지지대가 해양생태계에 악영향을 준다. 한국은 2019년까지 부안·영광 앞바다에 2500㎿ 용량의 대규모 해상풍력 발전단지를 만들려고 하고 있다. 해양 풍력이 발전 효율이 육지보다 1.4배나 높지만 설치 비용도 더높아 경제성은 사실 적자가 안나면 다행이라는 예측. 정부 계획대로 풍력 발전기가 500기를 모두 설치하려면 500㎢ 면적이 필요하다. 관련 기사 제주도에도 2019년까지 해상풍력 발전단지 1000MW, 2030년까지는 2000MW를 건설하려 계획하고 있다.
하지만 기후의 영향을 많이 받는 풍력은 이상기후가 한 번 일어나면 대책이 없다. 이게 어느 정도냐면 아일랜드와 영국 본토인 그레이트브리튼 섬 사이에 있는 아이리시해(海)의 풍속이 느려지면서 풍력 발전량이 줄어들어 전체 1년전만 하더라도 하루 전력 생산량의 50%를 풍력에서 얻었는데 바람이 불지 않아 7%까지 떨어졌다. 매우 취약하다고 볼 수 있다.
4.1.1.6. 대안 6: 태양에너지
2010년부터 녹색성장의 일환으로 키웠으나 일반인에게 알려진건 후쿠시마 원자력 발전소 사고 이후, 원전을 반대하거나 더 나아가 즉각 폐기를 주장하는 시민단체 등지에서 대안을 찾으면서 풍력과 함께 가장 자주 언급하는 대안이다. 세계적으로 가장 활발하게 연구가 이루어지고 있는 분야이기도 하다.가장 깨끗할 것 같고 무한정할 것처럼 보이지만 태양열 발전은 현재로선 고비용 저효율의 대명사다. 괜히 2021년 말 전 세계적인 에너지 및 물류 대란이 벌어졌을 때 BBC가 유럽 본토의 에너지 요금 상승은 적은 천연가스 비축량, 풍차와 태양열 발전소의 낮은 생산량, 발전 운영을 중단시킨 유지 보수 작업 등 여러 지역적 요인이 원인이 돼 발생했다라고 지적한 게 아니다.
미국 에너지정보국에 의하면 같은 기준으로 발전설비에 대한 발전량 비중이 원전은 92% 천연가스는 각각 55%와 54%를 기록하는데 그 이외의 재생에너지들은 가장 높은 축에 속하는 풍력이 37%이고 태양광은 22%이다. # 발전설비 비중이 원전에 버금가는데도 전체 전력생산량은 원전의 29%밖에 안 되니 말 다한 셈이다. 비효율의 극치이다.
엄청나게 넓은 부지를 들여 발전소를 만들어놔야 하기에 건설비와 유지비는 엄청나게 들어가는데 비해 효율성은 매우 떨어지며 같은 양의 전기를 만든다고 치면, 효율은 석탄이 4배, 풍력이 2배 더 좋다. 게다가 밤에 발전이 안 된다는 것은 기본이고, 날씨에 따라 발전량이 좌지우지 되기 때문에 더 힘들다. 미국의 경우엔 태양열 발전은 전체 전기 소모량의 1%에 불과할 정도. 당연히 부지에 따라서 얻을 수 있는 에너지 밀도도 낮은 편이므로 대도시나 공장단지의 전력소모를 태양에너지로 충당하는 것은 어려운 일이다.
또한 태양광 발전도 날씨의 영향을 받고 밤에 발전이 불가능한 동일 문제가 있다. 물론 엄청나게 넓은 부지를 만드느라 그만큼의 환경이 파괴되는 것도 별수 없다. 무슨 SF 마냥 우주에 판을 띄우지 않는 이상에는 사실상 이것도 힘들다고 해야 할 판. 물론 태양 에너지를 이용하는 방식은 아예 국토가 사막이고 일조량 수치도 높은 사우디아라비아 같은 국가에서는 긍정적으로 검토되고 있는 건 사실이며 개개인의 가정에서도 난방이나 전력 보충용으로 사용하는 경우가 느는 것도 사실이다. 다만 현재로선 기존 발전 양식의 보조적인 위치에 머물고 있다는 것 또한 사실. 사실 긍정적으로 봐도 지구상에서 가장 태양 에너지를 많이 받는 사막은 오히려 뜨거운 열로 인해 태양광 발전의 효율성을 저하시키고 여기에 모래폭풍이 자주 불어 패널을 망가뜨리는 문제가 있어 태양광 발전에 아주 적합한 환경이라고 보긴 어렵다.
한국의 경우 적도 근처에 있는 것도 아니고, 사계절이 뚜렷하고 여름에도 비 오고 흐린 날씨가 많아 가정 단위로 소규모 발전을 하려 해도 인구밀도가 극히 높은 서울 및 수도권에서는 어림없다.
거기에다 태양열 발전보다는 낫지만 태양광 발전 또한 설비 비용은 많이 들고 효율은 상당히 낮다. 가격이 저렴한 비정질 실리콘 기반 태양전지의 효율은 대부분 10% 이하이고, 널리 쓰이는 다결정 실리콘 기반 태양전지는 대개 효율이 10% 초반대에서 머문다. 실리콘으로 최고의 효율을 뽑아내는 단결정 실리콘 기반 태양전지도 끽해야 효율은 20% 초반이다. 이 경우 단결정이기 때문에 비정질, 다결정에 비해 가격은 훌쩍 뛴다. CPU, GPU, RAM, 플래시메모리 만들 때 쓰는 웨이퍼랑 똑같은 걸 쓰므로 공정이 복잡해지고 가격이 비싸지는 상황에 처하게 된다.
여기에서 효율을 더 높이기 위해서는 간접천이형 반도체라서 효율이 떨어지는 실리콘 대신 직접천이형의 GaAs 같은 화합물 반도체로 재료를 바꿔서 태양전지를 만들 수도 있다. 가격을 낮추기 위해서는 비정질 실리콘으로 아예 도배를 해 버리는 방법이 있고, 재료적으로는 CuInGaSe 박막 같은 물질이나 염료감응형 태양전지를 사용할 수 있는데 효율이 썩 좋지는 않아 15~20% 정도이다. 3세대 태양전지로 각광받는 분야로 하나의 띠 간격을 가지는 기존 구조에서 벗어나 여러개의 접합을 통해 다수의 띠 간격을 가지는 물질을 사용하여 태양광 전 파장대역에 대해 높은 효율을 가지는 다중 접합 태양전지를 사용할 수 있는데, 이 경우에는 효율을 최대 50%까지 끌어 올릴 수 있고 가격적인 문제도 적은 편이라고 선전하고 있지만 예측일 뿐이다.
게다가 현재 가장 쓸만하다는 결정형 실리콘 태양전지 또한 환경오염 요소가 있다. 이것들을 제조하는 공정은 반도체 공정과 그다지 다를 게 없는데, 반도체 공정의 필수품이자 필요악인 물질이 바로 HF( 불산)이다. 제아무리 공정을 간단히 만들어도 실리콘 웨이퍼 클리닝을 할 때 반드시 있어야 하는 물질이다. 이론적으로야 이 물질을 중화해서 내보내면 문제가 없으나, 중화제의 가격도 심상치 않고, 반도체 공정은 상당한 설비 비용을 요구[9]하는 것이다. 게다가 현재 효율상, 제대로 써먹으려면 서울시내 모든 건물의 지붕을 이걸로 덮어도 모자랄 판이다. 손톱만큼 작은 반도체 칩 생산하는데만 해도 엄청난 공해가 발생하는데, 이런 짓을 했다간... 물론, 실리콘 결정화 공정 자체도 무시무시한 오염물질들을 뿜어낸다.
그렇다고 비정질 물질들은 좀 더 낫느냐? 그것도 아니다. 이 물질들을 증착할 때 주로 사용되는 공법으로는 화학적 증착법(CVD)이 사용되고 있는데 여기 사용되는 기체들이 상당히 독한 물질들이다. 기본적으로 실리콘 계열이라면 폭발물인 사일렌(SiH4)이 들어가게 되며, 이 실리콘을 도핑하려면 포스핀(PH3)이나 다이보렌(B2H6)이 필요한데 전부 독성/위험성이 상당한 물질들이다. 게다가 공정상 기체를 챔버에 넣고 가만히 있는 게 아니라 계속 흘려보내야 하기에 환경주의자들이 생각하는 그런 낭만적인 상황이 절대 못 된다.
이런 식으로 효율과 가격을 개선하기 위해 수많은 공돌이들과 물리학자들이 날밤을 새고 주말을 반납하며 연구에 매진하고 있지만 쉽게 답이 나오고 있지는 않다.
가장 중요한 문제점은 비용효율적이지 않다는 점이다. 그동안 태양광 발전 기술과 정책 쪽에 엄청난 투자가 이루어졌음에도 "자발적인" 발전사업자가 발생할 만큼 비용효율적이지 못하다. 같은 돈이면 태양광 설치할 돈으로 그냥 일반적인 발전 설비 사들이고 천연가스 때서 전기 파는 게 더 이익이라는 이야기. 2014년에는 보조금 없이도 19개국에서 태양광 발전이 기존 발전보다 더 싸거나 같다는 도이치뱅크 보고서가 있지만, 다른 보고에선 태양광 발전 원가 계산할 때에는 정부 보조를 넣어서 계산하는 경우가 있다. 정부 보조, 세제 혜택, 비싼 값에 강제로 사주는 정책 등을 펼쳐고, 기존의 화석연료 발전과 원자력 발전에는 환경 페널티를 비싸게 먹여줘야 "지금은 아니고 미래에 곧" 비등비등해질거라는 장미빛 전망에 큰 의미를 부여하기 어렵다는 것이다. 또한 발전량이 날씨에 영향받기 때문에 천연가스 발전소 등의 부하조절이 쉬운 발전소가 태양광 발전의 출력 편차를 보상하기 위해 백업으로 존재해야 한다는 점 등의 정책에 숨겨진 설비 비용까지 생각해 보면 절대 경제성이 높다고 할 수 없다. 경제성이 있으면 진즉에 사람들이 미래 연금이라고 생각하고 수억 대출받아서 "자비로" 태양광 설비를 지었을 것이다. 하지만 현실에서는 보조금 없이는 그런 일은 발생하지 않는다.
태양에 의존하므로 많은 변수가 있다. 태양광의 방향이 계속적으로 바뀌고, 흐린 날, 비오는 날 등 날씨에 따라서 가동이 불가능하다. 밤에는 발전할 수 없다. 일사량의 강도에 따라 균일하지 않은 전류가 발생한다. 먼지가 쌓이면 효율이 떨어지므로 청소해야 한다. 청소는 다른 발전소의 유지보수 형태보다는 단순한 편이긴 하다.
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도표처럼 태양광 발전은 전력생산 피크가 극단적이라 안정적인 전력 공급은 어렵다. 태양광 발전 전기를 수출하는 이유도 남아도는 전기를 어쩔 도리가 없기 때문이기도 하다. 오히려 저 남아도는 전기 때문에 전력값이 떨어져서 화력발전소를 경영난에 빠트리는 악영향을 일으키는데, 막상 화력발전소가 망하면 태양광만으로는 전력을 안정적으로 수급할 수 없다는 게 문제다. 전력을 수출한다고 해도 전력이 펑펑 남아도는 시간에 울며 겨자먹기로 싸게 수출하기 때문에 수익률이 악화되며, 외려 해가 가려져서 전력수급이 악화되는 상황에서는 화력발전소가 모자란 전력수요를 쫓아가지 못하기 때문이다.[10]
결국 태양광 전지뿐만 아니라 효율적인 전력저장장치도 개발되어야 한다. 그렇지 않다면 정부의존형 보여주기식 산업이라는 비판에서 벗어나기 어렵다. 테슬라에서 이러한 태양광 발전 + 에너지 저장수단의 패키지 솔루션을 개발하고 있다. 테슬라는 이미 타사 제품보다 저렴한 가정과 기업용 배터리팩을 판매하고 있으며, 2016년에 태양광 패널 제조업체인 솔라시티를 인수해 2017년에 출시될 미려한 디자인의 가정용 태양광 패널을 공개했다. 이 패키지를 이용해 미국령 타우섬 전체에 태양광으로 전력을 공급하는 프로젝트도 진행 중이니 두고 봐야 하지만 아직은 이 정도 수준에는 이르지 못했다. 가정용 ESS와 복합발전(태양광+풍력의 조합 등) 형태까지 고려한 정책이 뒷받침 되어야 한다.
태양광 친화적인 정치적 스탠드나 언론 등의 호의적인 보도 등으로 중요한 단점들이 가려지기도 한다. 태양광마피아를 시작해서 신재생에너지를 부르짖는 자들이 사업을 통해 보조금이나 계약을 맺고 뒷돈으로 돈을 받아챙기는 이야기는 유명하니 내버려 두더라도 신재생에너지가 원전이나 화력보다 좋다고 홍보하는 각종자료들은 결국 프로파간다에 불과하다. 말이 아닌 행동으로 봐야 한다. 한국의 서울은 태양광 마피아들이 눈 먼 세금을 자기 주머니를 챙기는 꼴을 경험하고 난 뒤 2022년에는 전액 삭감을 하기로 결정하였고 2021년 말 전세계적인 에너지 대란이 벌어져 전력이 부족해지자 프랑스는 원전비율 감소정책을 폐기하고 원전 재투자에 들어갔으나, 원전 가동을 줄이고 일부 발전소의 경우 가동 중단을 연장하는 등 조치가 잇따르고 있다.
독일의 50% 태양광 대체 보도에는 한계점이 잘 드러나지 않는다. 태양광이나 풍력 등은 발전량이 균일하지 않기 때문에 기저전력을 보충해줘야 하며, 특정 시간대에는 전기가 남아돌아도 주변나라인 덴마크(태양광 3.2GW 설비용량), 노르웨이, 스웨덴에서 생산한 풍력·수력 에너지을 비싼 값에 수입한다. # 잉여전력을 저장할 전력저장장치(ESS) 설비에 예산이 소요된다.
온도에 따른 효율성 문제도 있다. 현 태양광 패널은 25도가 효율성이 가장 좋고 그 이상에선 효율성이 감소한다, 일사량은 많지만 기온이 섭씨 50~60도를 넘나드는 사막 지역에서는 모래먼지 등에 의한 오염과 합쳐서서 효율성이 떨어진다. 그래서 사막이나 고온 지역에서는 태양열 발전이 주류다. 사우디는 국토 거의 대부분인 사막인데, 태양광 발전 패널을 들어왔다가 관리부실인지 이 지역의 높은 열을 견디지 못하고 공항에서 녹아버린 황당한 사례도 있었다.
태양광은 친환경 발전이 아니라는 반론도 있다. 링크 제조과정에서 유독물질이 나오며 태양전지를 만드는데 소비되는 에너지는 태양전지가 10년간 생산하는 에너지와 맞먹는 양이라고. First solar 같은 기업은 태양광 붐이 이전 20여 년 전부터 태양전지 사업을 했다. 이들은 CdTe 태양전지를 제조하는데, 문제는 바로 Cd. 이따이이따이 병으로 유명한 그 카드뮴이다. 이 외에도 각종 태양전지 제작에 들어가는 공정마다 유해물질이 배출되기도 한다.
즉 세부를 살피면 배보다 배꼽이 더 큰 다양한 문제들이 쌓여있다. 이미 이론적인 토대는 수십 년 전에 많이 축적 되었음에도 2000년도 이후에 각광을 받은 이유가 이 배꼽들을 해결하기 어렵기 때문이었다.
코트라 문서에서 나온 것 처럼 지금도 입지가 좋은 곳이나 기존의 전력 발전/공급방식으로는 공급하기 힘든 지역에서 태양광 에너지가 각광을 받는 것 처럼 태양광 에너지는 분명히 써먹을 구석이 있으며 장래 자원수급이 힘들거나 수고로워질(무언가 획기적인 절감요인이나 기술이 나오지 않는 이상 아무리 합성석유/석탄/가스를 만들 수 있을지라도 그냥 있는 거 퍼다 쓰는 것에 비해서는 수고롭다.) 화력을 천년만년 써먹을 수는 없는 상황에서 대체할 수 있는 신 재생 에너지 중에서 그나마 제한 조건이 나은 태양광 에너지는 반드시 붙잡고 가야 할 에너지이다. 그러나 태양광 에너지의 단점을 갖지 않는 원자력 에너지를 대체하자는 건 어불성설이다.
낮은 효율과 날씨 때문에 지속성이 낮다는 문제를 해결하기 위해, 좀 더 고효율인 태양광 및 발전기를 개발하여 우주에 엄청난 스케일로 펼쳐 놓는 계획이 수립되어 투자가 진행되고 있다. 아이작 아시모프옹이 집필한 소설 Reason에서 처음 등장했고, 1968년도에 개념이 잡혔다. 1973년에는 초단파를 사용해 전력을 전송하는 방법을 개발해 미국에서 특허를 받은 사람이 나왔다. 이 '우주 기반 태양력 발전'에 필수인 것은 '전기를 마이크로웨이브 파동으로 바꾸어 우주에서 지구로 수송'하는 기술, 또 이전과는 차원이 다르게 발전한 '로켓 기술' 또 고자인 태양력을 고효율로 바꾸어 주는 기술 이외에도 오만가지 최첨단 기술이 다 동원 되어야 한다. 실현만 된다면 사실 지구에 꽂히는 태양광이 20%가 늘어도 화석연료 태워서 생기는 온실가스가 0가 되면 온난화가 일어날 일이 없으며 전송할 때 손실이 일어나더라도 대기권 외 태양광 발전으로 생성하는 에너지 절대량이 손실을 씹어먹을 정도로 커서 이득이 될 수 있겠으나 21세기 안에 건설이나 되면 좋겠다 수준이다. 물론 이 우주 기반 태양력이 진짜 상용화 되면 그것 만큼 좋은 대체에너지는 거의 없다. 우주라 날씨 영향도 안받고 태양 에너지를 직통으로 받을 수 있는데다가, 우주의 크기는 그야말로 크고 아름다운 크기! 제대로만 만들면 인류의 에너지 문제를 부분적으로 해결하는 것도 가능하다만, 엄청난 비용을 쏟아부어야 한다. 일본에서는 후쿠시마 사고 이후로 2030년까지 실용화한다는 계획을 발표하기는 했는데 아래의 문제점을 생각해 보면 실현가능한 지 의문스럽다.
우주 기반 태양 에너지에는 문제가 많다. 첫째는 태양 전지판의 부식 문제. 지구상에 설치된 태양전지판은 1년에 약 0.25%씩 마모되기 때문에 수명이 매우 길지만, 우주상에 있는 태양전지판은 태양 플레어와 고에너지 입자 폭격을 맞기 때문에 10배나 부식 속도가 빨라서 연간 약 2%씩 효율이 저하된다. 이는 경제성에 큰 문제를 야기한다. 10년만 지나면 생산 효율이 20% 넘게 떨어져 판을 교체해야 하기 때문이다. 때문에 인공위성에 설치하는 태양전지는 25% 정도 더 많이 설치한다. 인공위성의 수명을 10~15년 정도로 보고 설계하기 때문.
두번째로는 우주쓰레기 문제가 있다. 케슬러 신드롬을 제창한 도널드 케슬러는 우주 환경에 가장 위험한 활동 중 하나로 우주 기반 태양발전 시설을 짓는 문제를 지적한 바가 있다. 대규모 우주 활동시 더 많은 우주쓰레기를 양산할 위험이 있기 때문이다. 게다가 이미 존재하는 우주쓰레기로 인한 손상도 무시할 수 없다. 이미 지구 저궤도 중 900~1000km, 1500km 구간은 임계밀도를 돌파한 상태로 보고 있다. 태양 발전 시설을 올려둘 정지궤도도 쓰레기 문제가 무시할 수 없는 수준. 실제로 1986년에 발사된 후 15년간 궤도에서 돈 러시아의 우주정거장 미르호의 모습을 보면 계속해서 작은 우주 쓰레기나 운석과 충돌해 태양 전지판이 손상된 모습을 볼 수 있다.
세번째는 기지에서 생산한 에너지를 초단파를 이용해 전송할 경우에는 다른 위성들과 기지의 주파수를 격리시켜야 한다. 그리고 정지궤도는 이미 다른 위성들이 잔뜩 있고, ITU (국제 전기 통신 동맹)에서 허가를 내주지 않을 가능성이 높다. (PDF파일)
마지막으로 가장 현실적인 문제가 남아있다. 어떻게 우주에다가 막대한 양의 태양발전과 송전 시설을 건설/유지보수할 자재와 인력을 올려서 건설하냐는 것이다. 우주까지 필요한 자재를 옮기는데에는 그야말로 막대한 양의 돈이 깨진다. 지상보다 10여 배의 전력을 더 받는다 할지라도, 정작 건설재재의 단가는 우주에서는 10여 배는 우스울 수준일 것이다.
단순히 막대한 규모의 프로젝트로서 투자를 받는다고 해서 충분한 돈이 모일리가 없다. 현실적으로 말도 안 되는 스케일이 되기 때문.
인류가 우주에 만든 가장 큰 구조체인, 국제우주정거장은 미식축구 경기장과 사이즈가 비교되는 처지이며, 이것조차 세계 16개국이 합동으로 만들어내야만 했다. 문제는 태양광 발전이란건 지상에서조차 아주 막대한 면적을 사용하지 않으면 견적이 전혀 안나온다는 점이다. 우주에서 직접 태양광을 받으면 훨씬 더 많은 에너지를 받을 수 있다는 것을 감안하더라도, 미식축구 경기장 수준으론 그냥 새발에 피에 불과한 수준의 전력공급밖에 할 수 없다.
일반적인 원자력 발전소 하나가 내는 출력은 얼추 500만 킬로와트 정도의 용량을 낼 수 있다. 1000MW, 즉, 1천만 kW에 해당하는 원전은 대형으로 분류되므로 그냥 500MW급을 기준으로 이야기해 보자. 일단 500만 kW 정도의 전력을 생산할 수 있는 태양에너지를 쓰는 발전소는 지상에서도 어마어마한 규모로 손꼽히는 곳밖에 없다. 500만 킬로와트의 전력을 공급하는 태양발전소는 지상에서는 얼추 15제곱 킬로미터 안팍의 면적을 지녀야 한다.[11]
받는 에너지가 10여 배라고 가정해서 그 10여 배를 1:1 로 그대로 받아들여서 10여 배의 에너지를 얻어낸다고 가정하더라도[12] 지상 기준으로 1.5 제곱 킬러미터의 면적에 깔 만한 숫자의 태양열 발전 패널을 깔아야 한다. 제곱 미터 단위로 150만 제곱미터에 해당하는 면적이다. 그런데 국제우주정거장과 비견되는 미식축구 경기장의 면적은 5천 제곱미터에 불과하다.
물론 입체적인 구조물인 우주 정거장과 미식축구장의 면적을 비교할 수 없지만, 그 국제우주정거장의 면적의 대부분은 생명유지장치와 태양광 전지판인데, 그 태양광 전지판이 미식축구장의 면적의 얼추 절반 급인 2500제곱미터에 불과하다. 이걸 그 면적의 600배인 150만 제곱미터로 늘려야 고작 일반적인 원자력 발전소 하나 급의 전력이 생성이 가능하다.[13] 그 국제우주정거장 하나 만드는 데에도 세계에서 잘나가는 국가 16개국이 힘을 합쳐서 만들어야 했다. 생명유지 장치나 사람이 사는 공간이 빠진다지만 그 국제우주정거장의 상당면적은 패널 면적이었으며, 지구에서 쓸 전기를 생산하기 위해서는 송전시설과 유지보수 문제까지 있다. 물론 송전시설의 유지보수를 위한 문제도 있으며, 유지보수가 우주라서 쉽지 않다는 것을 감안해서 예비 송전시설같은 게 있어야 한다면 더더욱 건설 자재와 인력을 보내는 문제는 커진다.
2008년 기준으로 전 세계가 한 해에 생산/소비한 전력은 20000TWh 가량이며[14] 이걸 시간당 kW 단위로 치면 2,280,000,000kW 가량이 된다. 얼추 500만 kW의 500배가 조금 못 되는 전력인데, 국제우주정거장의 태양발전 패널의 27만배 되는 면적의 태양패널이 쓰여야 전 세계의 전력을 태양패널로 공급한다는 것이다. 송전 손실이랑 몇가지 낙관적으로 예상한 것 등을 감안하면, 아무리 못해도 30만배일텐데, 아무리 기술발전으로 인해서 우주로 물건을 저렴하게 옮기고, 태양패널 기술이 늘어서 효율을 높혀서 깔아야 할 패널 면적을 획기적으로 줄인다 할지라도, 이쯤 되면 정작 이 프로젝트를 시작할 건설/유지보수에 필요한 자재를 전부 우주로 옮길 수 있는 날이 올 수 있을지조차 의문이다.
4.1.2. 경제적 측면
원자력을 옹호하는 가장 중요한 이유 중 하나는 환경 문제도 있지만, 사실 환경 문제는 대부분의 공업 국가들에서 부차적으로 고려되고 있고 가장 큰 고려사항은 되지 못한다. 원자력을 계속 유지해야 한다는 가장 큰 논거는 무엇보다도 연료비가 다른 발전 시설들과 비교했을 때 비교 불가능할 정도로 싸다는 것. 즉, 경제성이다.연료원별 정산단가는 석유가 221.7원/kWh로 가장 높고, 그 뒤를 이어 양수(204.2원/kWh), 수력(170.8원/kWh), LNG(160.8원/kWh), 무연탄(91.6원/kWh), 유연탄(58.8원/kWh), 원자력(39원/kWh) 순이다. 출처, 출처 출처 태양광이 599원인데 원전은 39원이다! 이 액수는 환경보호단체들이 "원전의 신화를 믿지 마라!"면서 신나게 건드리는 건설비, 중저준위방폐물관리기금, 사용후연료관리부담금, 원전해체충당금까지 포함한 거다. 출처
국제에너지기구에서 발표한 한국의 에너지 생산 비용에 관한 통계이다. 이 통계만 봐도 일단 원자력 에너지는 설비비부터가 엄청나게 들어가고, 연료비는 극히 일부이다. 석탄과 LNG 등의 화력발전 그래프 중 연료비가 전기생산비용의 대부분을 차지하는 것과 크게 대비되며, 이는 당장의 경제성 분석에서 타 발전이 원자력 발전에 비해 밀리게 만드는 핵심 원인이다. 일본조차도 후쿠시마 원자력 발전소 사고 이후 원전비중이 줄면서 만성적인 무역적자로 돌아섰을 정도.[15]
원전 하나만큼의 전기를 신재생 에너지를 통해 생성하려면 태양광 발전소는 원전의 73배 크기 부지가, 풍력 발전소는 200배가 넘는 크기의 부지가 필요하다. 기술이 발전한다 하더라도 발전소 부지에 입사하는 태양광량, 바람 양이 정해져 있는 이상 원전은 한국에서 연료비 대비 발전량, 부지 면적 대비 효율이 가장 좋은 발전소의 자리를 놓칠 가능성은 희박하다.
출처
원자력 발전의 발전단가에서 논란이 되는 점은 '숨은 비용'에 대한 논란이다. 위 그림을 보면 알겠지만 크게 직접비용/외부비용이으로 나뉘며 이를 제대로 반영했냐는 논란이다. 숨은 비용으로 흔히 잘못 생각하는 핵폐기물[16] 처리비용, 시설 해체비용 등은 이미 명시적으로 비용 처리가 되고 있다. 이들 비용은 직접비용 내 운영유지비에 포함되며 한수원이 밝힌 발전단가와 정부가 발표한 6차 전력수급기본계획의 계획발전단가 직접비용은 이미 집행되고 있기에 뻥튀기 혹은 축소해 산정할 여지가 적다.
외부비용에 대한 추정액이 조사기관의 이해관계에 따라 큰 차이를 만들기도 한다. 원전반대 측이 검증 및 신뢰의 유무를 떠난 의견제기, 자신들의 주장을 위해 어떻게든 원전의 비용을 높이는 행동 등을 하는 탓에 원자력 발전에 대해서만 외부비용 등을 산정해 비용과 신뢰도를 깎아 저렴하지 않다는 것과 위험성을 강조하는 기사가 넘쳐흐른다. 그 어떤 것이든 사람이 하는 연구는 완전하지 않으며 미래에 대한 예측이 언제든지 바뀔 수 있는 것은 사실이지만 이들은 비전문가들이 흔히 하는 실책인 해당 분야에 대한 이해 없이 유리한 부분만 취사선택하거나 혹은 고의적으로 비대칭적 잣대를 적용하고 있는 것으로 보인다. 일례로 원전의 추가 증설은 밤에 버리는 전력량을 늘리기 때문에 비효율적[17]이라고 주장하면서 ESS(혹은 수소)를 도입해서 낮시간대에 집중된 태양광 발전의 단점을 극복할 수 있다고 주장한다. ESS가 그렇게 효율적이었으면 당장 밤에 버려지는(?) 심야전력을 벌써 ESS에 충전해 활용하고 있었을 것이다. 이런 식으로 훨씬 경제적이었을 원전에 들이대는 잣대를 동일하게 적용한다면 원전 반대론자들이 좋아하는 친환경에너지는 아예 땅바닥에 묻혀버린다. 페블베드건 TWR이건 핵융합이건 현재 진행 중인 새로운 원전 기술 개발이 있음에도 이를 무시하고 원전 발전단가가 이미 가장 효율적인 지점에 도달해 더 이상 줄일 수 없다는 말은 유리한 결론을 이끌어 내기 위한 자의적 판단에 불과하다.
신재생에너지 옹호자들은 지난 수십 년간 수많은 재원을 투자해 이룩한 원가절감의 효과가 지금의 저렴한 원전 단가를 만들어냈으니 이제 막 시작한 신재생에너지 역시 동일한 기회가 주어질 경우 경제학에서 논하는 학습효과나 경험효과에 따라 단가가 급격히 하락할 가능성이 매우 많다고 주장한다. 학습효과나 경험효과는 누적 생산량이 2배가 되면 노동생산성, 혹은 발전단가가 일정한 비율로 하락한다는 것이다. 물론 해상풍력은 많은 나라에서 그리드패리티를 달성해 화력발전보다 저렴해졌으며, 태양광 또한 이미 몇몇 나라에서 그리드패리티가 달성되었다. 그러나 한국에서의 문제는 학습효과, 규모의 경제 같은 것이 아니다. 현재 시장에서 발전에 주로 쓰는 패널보다 10%가량 효율 높은(35%) 전지 패널이 시장에서 수백배 가량 가격에 팔리는 가격 문제는 기술 발전으로 어떻게 된다 하더라도, 이미 효율 0.1%를 높이는 연구가 학술지에 투고되고 있음을 볼 때 면적당 태양광 패널 발전량 증가의 물리적 한계[18]에 거의 도달했음을 의미한다. 설치면적이 곧 태양광 발전량인 상황이 눈앞인 상황에서 생산성 향상으로 발전단가의 비약적 하락을 기대하기에는 한국의 지가는 너무 높다. 위와 같이 실리콘보다 빠르고 넓은 면적으로 생산가능한 차세대태양전지가 나오긴 하지만 변환효율은 별 다를 바가 없다.
설비비 문제나 방사능 폐기물 처리 문제 또한 입장에 따라 다르게 볼 수 있는 부분이다. 만일 원자력을 화력으로 대체한다 하더라도 증가하는 온실가스를 어찌할 방도도 없을 뿐더러 이에 따라 증가하는 연료비도 감수해야 할 것이다. 게다가 대부분의 반핵단체들은 온실가스를 많이 배출하여 발생하는 지구온난화 때문에 생긴 초대형 태풍, 극심한 가뭄 및 폭우 등 전 지구적인 기상이변 비용을 산정해 화력에 반영하진 않는다. 방사능 폐기물은 처리가 곤란하지만 온실가스는 처리가 쉽다는 주장도 선뜻 받아들이기 힘든 것이, 둘 다 존재하지 않는 기술이다. Future Gen 2는 아직 성공하지 못했고, 온실가스를 포집하는 기술 또한 아직까지 첫걸음마를 막 뗀 시점이라 지구온난화 문제에서 벗어나기 힘들다. 위의 차트에 따르면 온실가스 처리비용을 계산하지 않더라도, 그리고 미국처럼 몰타 주의 암염광산에다가 봉인해 버리는 방식이 아니더라도 여전히 방사능 폐기물 처리비용이 더 싸게 먹힐 것이라는 계산이 있는 상황에서 화력을 더 안전한 발전방식으로 두둔하는 것은 무리다.
원자력이 관리가 까다롭다고 하나 인간의 힘으로 충분히 막을 수 있지만, 기상이변은 관리가 불가능하다는 점, 그리고 화력발전의 원료인 화석연료가 시출기술의 발달로 뽑아낼 수 있는 양은 많아졌으나 반대급부로 가격이 많이 올랐고 전 세계 인구가 70억인 시점에서 막대한 에너지 소모량을 줄일 수 없다는 점 등을 감안하면 원자력 발전은 필요악이라고 보는 것이 정확하다. 예를 들어 한국에서 자연에너지를 그나마 효율적으로 쓸 곳들 뽑아본다면 서해안의 일부 제한적 지역에서의 조력발전과, 북부 지역의 수력발전을 빼면 고르기가 힘들다. 태양광의 경우도 한국의 인구 밀도와 평지 부족 때문에 정부에서 지원금 퍼부어도 경제성이 떨어진다. 물론 국토의 70%라는 산지를 북한이 다락밭 개간하듯 개간하여 태양광 발전소를 설치하면 가능은 하겠으나, 설마 환경단체가 산지 파괴를 주장하지는 않을 것이다. 한국의 주요 업종인 반도체나, 화공, OLED/LCD 같은 디스플레이 분야는 아주 대표적인 electricity intensive 산업군이다.
이걸 보면 설비비 문제나 방사능 폐기물 처리 문제 또한 입장에 따라 다르게 볼 수 있는 부분이다. 만일 원자력을 화력으로 대체한다 하더라도 증가하는 온실가스를 어찌할 방도도 없을 뿐더러 이에 따라 증가하는 연료비도 감수해야 할 것이다. 방사능 폐기물은 처리가 곤란하지만 온실가스는 처리가 쉽다는 주장도 선뜻 받아들이기 힘든 것이, 애초에 둘 다 존재하지 않는 기술이다. Future Gen 2는 아직 성공하지 못했고, 온실가스를 포집하는 기술또한 아직까지 첫걸음마를 막 땐 시점이라 지구온난화 문제에서 벗어나기 힘들다. 어느쪽이 더 쉽고 어렵고를 따지는 것 자체가 불가능하다. 기본적으로 위의 차트에 따르면 온실가스 처리비용을 계산하지 않더라도 여전히 방사능 폐기물 처리비용이 더 싸게 먹힐 것이라는 계산이 있는 상황에서 화력을 더 안전한 발전방식으로 두둔하는 것은 무리다. 무엇보다 더 큰 문제는 위의 화력 발전 문단에서 보듯 온실가스가 기하급수적으로 배출이 되어 지구온난화를 급속도로 가속화 시켜 초대형 태풍, 극심한 가뭄 및 폭우 등 전지구적인 기상이변을 불러 올 것이 명백한 사실이다.
4.1.3. 안전 측면
원전의 내진설계는 일반적인 구조물과 다르다. 일반적인 구조물은 붕괴 직전의 상태를 유지한다는 설계개념을 달성하기 위하여 응답수정계수라는 것을 적용하여 실제 지진력에 대하여 1/3 또는 1/5 지진력의 크기로 줄인 값으로 탄성설계를 수행함으로서 구조물이 갖고 있는 다양한 안전율을 완전히 소비하여 부재에는 대변형이 발생한 상태를 상정하고 있다. 반면에 원자력의 경우에는 중요 구조부재에 대하여 조금의 균열이라도 허용하면 방사능 누출과 연관성이 있는 관계로 절대적인 탄성을 유지하도록 설계되고 있다.따라서 일반적인 구조물이 갖는 단면력에 비하여 원자력 구조물은 10배 이상의 내력을 갖고 있으며 구조형식에 있어서도 돔 형식의 벽식구조와 더불어 사고시 압력에 대비하기 위하여 포스트텐션이라는 강선으로 돔 외부를 칭칭 감고 있다. 원자력 발전소의 지진피해를 걱정할 정도의 강진이 발생한다면 원자력의 인근 지역, 어쩌면 한반도 전역이 괴멸 상태에 빠져 원자력 발전소의 안전을 염려할 여력이 없을 것이다. 반론으로 2011년 3월 11일 동일본 대지진에 의한 후쿠시마 원전사고를 예로 들지도 모르겠다. 그러나 최대 가속도가 3.0g~4.0g까지 계측된 후쿠시마 원자력 발전소의 경우에도 지진동에 의해 구조물에 직접적으로 균열이 발생하여 방사능이 유출된 사고가 아니다.
다만 휴먼 에러(Human error)로 인한 안전 문제에 대해서는 언제나 가능성은 존재하지만 그건 기술개발과 정책적 노력으로 에러를 줄이기위해 노력해야 하는 것이지 단순히 없애자고 주장할 것이 아니다 세월호 사고 난다고 배나 수학여행을 없애선 안 될 것이며 9.11사고가 났다고 비행기를 없애서는 안 되는 것과 같다
4.2. 원자력 반대론
| <colbgcolor=#0c0d47>원자력 에너지가 끔찍한 세 가지 이유 |
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| Kurzgesagt의 영상 |
4.2.1. 원자력 사고
원자력 사고는 일단 한 번 크게 터지면 수십 km 이내의 지역은 사고의 규모나 종류에 따라 까마득한 기간 동안 아예 사용은 고사하고 장비를 갖추고도 진입 또는 주둔이 불가능에 가깝게 되는데, 현대의 인류는 원자력 에너지를 활용할 줄은 알면서 정작 사고가 날 때의 해결 능력은 확보하지 못했고 이로 인한 대표적 원자력 사고로 체르노빌 원자력 발전소 사고, 후쿠시마 원자력 발전소 사고가 있다.특히 대한민국의 경우에는 사고 문제가 훨씬 더 심각하게 다가온다. 고리 원자력 발전소와 월성 원자력 발전소 20km 이내에 부산이라는 대한민국 제2의 도시와 울산이라는 대한민국 제1의 공업도시가 있기 때문이다. 원자력 사고를 대비해 대피 훈련을 한다지만 그것은 인명피해를 최소화하려는 노력은 될 수 있어도 대규모 공업지대의 포기 등 재기 불능의 피해를 방지해주지는 못한다. 부산과 울산 인구만 합쳐도 500만에 육박한다. 그 비용은 원자력 발전의 경제성을 초월하는 엄청난 비용이다. 좁은 땅덩어리 특성상 소련처럼 강제이주도 할 수 없고 부산이 위협받으면 결과적으로 서울까지 위협받을 수 있는 상황이다.
원자력업계의 비리문제는 이러한 위험성을 부채질하고 있다. 체르노빌 원전 사고가 결국은 원자력 운용인원의 실책으로 만들어진 인재(人災)이며 대한민국에서 일어난 일련의 원전비리는 비상사태시 어떠한 위협요인으로 작용할지 모른다. 그리고 이런 사고는 실제로 2010년대의 전력난을 일으키는 원인 중 하나로 작용하여 국가적인 손실을 야기하였다.
4.2.2. 정치적 문제
이것의 경우 국제정치에서 가장 핫한 이슈와 밀접한 연관이 있다. 바로 핵무기이다.우라늄으로 만드는 핵무기( 리틀보이 등)의 경우 원자력 발전소와 핵무기에 들어가는 원자력 연료가 농축 비율에서부터 생산과정까지 전부 달라 원자력 발전소를 핵무기 대량생산의 기지로 사용하는 것이 불가능하다. 그러나 플루토늄의 경우 자연계에 극미량밖에 존재하지 않는 원소이며, 이를 가장 쉽게 얻을 수 있는 것이 원자로 내부에 존재하는 U-238이 반응하여 나오는 Pu-239이다. 이것이 핵연료 재처리를 끊임없이 경계하는 이유기도 하다.
핵이라는 금단의 힘을 소유하고 싶어하는 사람이나 집단은 언제나 늘 있기 때문에 원자력을 사용하는 한 저 핵무기를 노리는 집단은 분명히 나올 것이고 아무리 막아도 언젠가는 그것을 뚫고 소유하는 집단이 나올 것이기 때문이다. 그렇게 핵이 확산되어가다 보면 어느 시점에는 ISIS 같은 집단이 핵을 가지지 않으리란 보장이 없어지고 그들이 핵을 가지면 분명히 자신들의 이데올로기나 이득을 위해 핵을 거리낌없이 사용할 것이다. 그러면 인류에게는 감당하기 힘든 재앙이 닥칠 것이라는 것이 정치적 문제로 원자력을 반대하는 사람들의 주장이다.
4.2.3. 핵 폐기물 문제
지금 이 순간에도 인류가 원자력 발전을 하면서 몇백년 후에도 지구 생태계와 후대 인류에게 위협으로 남을 폐기물들이 원자력 발전소 내부에 보관되고 있으며, 언젠가는 포화상태에 다다르게 된다. 현재 대한민국의 경우 2019년에서 2038년 사이 모든 원전의 임시 보관 장소가 가득차게 된다.[19]원전 내부에 저장시설을 신설하거나 중간저장시설 영구처분시설이 필요한 상황이고 영구처분시설의 경우 지반을 조사하는데 오랜 시간이 걸린다. 한때는 바다에 무책임하게 버려졌으나 런던협약으로 현재는 금지되어있다. 핀란드 같은 국가에선 자국의 원자력 발전소를 돌리면서 나온 핵폐기물들을 보관할 온칼로[20] 라는 시설을 짓고 있으며 대부분의 국가에서 이 문제를 해결하기 위해 고심하고 있지만, 님비 현상과 반영구적인 처리기한 때문에 골치를 앓고 있다.
2010년대 초 기준으로 전 세계에 원자력 발전 등으로 인해 여지껏 만들어진 고준위 방사성 폐기물의 양은 무려 25만 톤. 독일의 탈원전과 같은 탈원전 추세에도 불구하고 중국 등 신흥 원자력 발전국가 때문에 이 수치는 앞으로 더 크게 늘어날 것이다. 방사능 폐기물 안에 들어있는 스트론튬은 28년, 세슘은 30년의 반감기를 가지고 플루토늄은 무려 24,000년의 반감기를 가진다. 그리고 이 조차 반감기일뿐 인류와 지구 생태계에 안전한 수준으로 방사능 수치가 떨어지기 위해선 무려 10만 년이라는 세월이 필요하다[21]. 물론 방사능 폐기물 문서에도 나오지만 핵폐기물과 그 보관 기간을 줄일 기술 자체는 있으나 아직은 실험단계이며, 현실화도 요원하다. 설령 실용화되더라도 핵 폐기물은 수 세기는 더 엄중히 보관해야 한다.
이 문제는 대한민국 역시 마찬가지로 벗어날 수 없는 문제이다. 한국은 경주방사물폐기장처리장을 완공하여 130m 지하에 묻는 중이다. 하지만 이 시설은 발전소 운영에서 발생하는 보호구 등의 저준위 폐기물 처분용이고, 고준위 폐기물 처분 시설은 2050년대 초반까지 있어야 한다는 의견만 제시되어 있을 뿐, 아직 아무런 계획이나 논의도 되어 있지 않다. 또한 경주는 지역 곳곳이 활성단층이 존재하는 지역으로 지진의 가능성이 높은 지역이다.[22]
4.2.4. 경제성 문제
원자력 발전은 사후 비용이 불확실하다는 지적 또한 존재한다. 아래에서 원전의 건설비, 중저준위방폐물관리기금, 사용후연료관리부담금, 원전해체충당금까지 포함한 발전단가는 무척 저렴하다는 내용이 있지만 이중 실제로 정확하게 산출할 수 있는 금액은 건설비와 중저준위방폐물관리기금정도라고 봐야 한다. 2017년에 영구정지된 고리 원자력 발전소 1호기만 하더라도 한수원이 장부상 적립한 폐로 비용과 국제에너지기구(IEA)가 추산한 비용이 2배에 조금 못 미치게 차이가 나는 상황이며 2012년 이전까지는 방사성폐기물 관리 비용마저도 적립을 하지 않고 있었다.사용후 연료관리 부담금의 경우 사용 후 핵연료봉에 포함된 방사성 동위원소 중 플루토늄-239의 경우 반감기가 24,000년이다. 즉 사용된 핵연료봉을 처리할 획기적인 기술이 나오지 않는이상 수백세기 이상 사용후연료관리부담금이 발생한다라는 말이 있다.
다만 영구처분장은 인간의 관리가 없이도 안전하게 보관하는 시설이라 처분하고 난 이후에는 특별한 관리비용이 발생하지는 않는다는 것과 영구처분장을 짓는데 예상되는 비용과 폐로비용은 전체 원자력의 전기요금의 10퍼센트정도에 불과하고 건설비와 연료비 인건비가 대부분을 차지하기에 사후비용이 예상보다 2배 3배 비싸지더라도 원전의 경제성에는 큰 변함이 없다
그리고 원자력은 생산량을 통제하는 것이 매우 어려운 것이 신재생 에너지와 매우 가깝다. 기껏해야 제어봉을 삽입해서 출력을 줄이는 게 전부고, 이마저도 불안정해서 과잉생산되는 전기의 문제점도 있다. 당장 체르노빌 원자력 사고가 원자로의 가동을 중단시키는 실험을 하다가 벌어진 사고이다. 물론 프랑스나 독일처럼 부하추종 운전이 가능한 원전이 있다면 가능하지만, 당장 한국에서는 그것이 가능한 원전은 없다.
4.3. 소결
| <colbgcolor=#0c0d47>기후 변화를 막기 위해 원자력 에너지가 필요한가? |
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Kurzgesagt의 영상 참고 문헌 목록 |
대체에너지만으로 화석연료의 이용을 줄일 수 없고. 원자력을 금지하면 화석연료의 사용이 늘어나는 것이 현실이다. 화석연료의 사용을 줄이기 위해서는 원자력이 필요하다.
경제성이 떨어진다는 주장, 안전성이 떨어진다는 주장, 후대에 큰 짐이 된다는 주장 전부 화력발전에 비하면 원전이 나은것이 사실인데도 불구하고 국민들의 불안과 공포에 의해 민주주의 사회에서 원전을 더 짓겠다는 이야기를 꺼내기 힘들다.
2011년 후쿠시마 사고 이후 원전에 대한 여론이 급격하게 악화되면서 오바마 정부가 건설하려던 원전 계획이 싸그리 엎어지고, 세계 각국의 신규 원전 건설 붐이 예전같지 않은 상황.
위와 같은 원자력 발전에 부정적인 여론 때문에 2013년 한국 정부는 제6차 전력수급기본계획(2013~2027)을 확정하면서 기존에 건설 계획이 잡힌 원전 이외에 신규 원전 증설을 유보하였고 전력 수요 증가를 채운 것은 결국 화력이었다. 구체적으로 적자면 2027년 예비비율을 고려한 총 발전설비 계획 139,815 MW 에서 신규 발전 설비 29,570MW 중 화력 발전 15,300MW(석탄 10,500 MW, LNG 4,800 MW)과 집단 에너지 3,710 MW(산업체 같은 대규모 수요처에서 열에너지를 목적으로 한 시설에서의 열병합 발전 설비. 결국은 사실상 화력)가 대부분을 차지한다. 그렇다고 해서 신재생 에너지를 한국 정부가 개발하지 않는 것도 아니다. 2012년 발전설비 기준 4,084 MW(수력 1746 MW, 부생가스 692MW, 태양광 690 MW, 풍력 477 MW 등)인 신재생 에너지를 2027년에는 발전설비 기준으로 32,014 MW(풍력 17155 MW, 태양광 5414 MW, 수력 1865 MW 등)으로 총 발전 설비의 20%를 채우려 계획이 확정됐다. 한국에는 대규모 태양광 발전을 할 수 있는 부지가 부족하고 수력발전도 더 이상 댐을 지을 곳이 마땅찮은 상황에서 그나마 대규모 개발이 가능한 것이 해상풍력발전으로 2027년까지 바다에 풍력 발전기를 서해안과 제주에 도배해서 신재생에너지 발전설비 중 풍력 발전 비중이 53%를 차지할 정도이다.
발전용량을 제외하더라도 더 큰 문제가 있는데 원자력의 대안으로 제시되는 신재생 에너지는 부하 조절이 불가능하다. 2027년 설비용량은 유연탄 28.2％, 원전 22.7％, 신재생에너지 20.2％ 이나 전력 수요 최대 부하량 기여도로는 유연탄 34.1％, 원자력 24.7, 신재생에너지 4.5％이다. 풍력이나 태양광 발전같은 경우 전력 수요가 급증한다고 발전량을 증대할 수 없고 평시에도 발전량이 불규칙하다. 풍력은 바람이 계속 변하고 태양광은 일조량에 따라 계속 변한다. [23]
실제로 2012년 기준 신재생 에너지 발전설비는 4,084 MW로 설비 기준으로는 5% 이지만 실제 발전량은 3%(15,771 GWh)였으며 2027년 예측에서도 발전설비는 22%(32,014 MW)이나 실제 발전량 전망은 12.6%(90134 GWh)에 불과하다. 특히 한국이 대규모 개발 계획인 해상풍력은 특성상 풍량의 불규칙성으로 인해 풍력 발전설비는 전체의 12.2%이지만 발전량 전망은 전체의 5%에 불과하다.
결국 원전 비율을 낮춘 결과 화력발전소 18개의 증설로 대처해야 했으나 무조건 화력발전으로 나갈 수도 없는 것이 온실가스 배출도 문제지만, 언젠가는 바닥날 것이 분명한 화석연료에 지나치게 의존할 수도 없고 비료, 플라스틱, 약품 등 써야 할 곳이 너무 많은 석유를 고작 전기 얻는 데에 쓰기엔 비효율적이다. 거기다 경제성장을 해야만 사회 유지를 할 수 있는 현대사회의 특성상 경제개발을 멈출 수 없는데, 공장과 인프라 등을 구축하면 자연히 전기 소비도 증가해야 하고 이런 사이클이 앞으로도 지속될 전망이니 이런 수요까지 댈 수 있는 방안이 있어야 한다.[24]
결국 한국 실정에서는 원자력을 완전히 포기 할 수는 없고 결국 2013년 11월 제2차 국가에너지기본계획 정부안에서 원자력 발전 비중을 27~29%대로 현재보다 다소 높게 잡았다. 전기료 상승 등 대체 비용의 압박으로 약간의 원전 증가로 잡은 것이다. 그래도 2000년대 중반의 원자력 비중을 40% 수준으로 늘리려고 계획하던 것에 비하면 많이 후퇴한 것이다. 원전 사고 후에도 계속 원자력만이 환경파괴를 덜 하면서 막대한 에너지를 공급할 수 있는 유일한 방법이라고 계속 홍보 중에 있다. 이를 보듯 자원이 없는 한국입장에선 원자력은 필수불가결하다.
또한 프랑스에서 14억 달러를 제 4세대 원자로에 쏟아 붓기로 하였다. 프랑스는 독일처럼 원자력 발전소를 닫을 수 없는 상황이다. 국가 전력의 80% 이상을 원자력으로 때우는 프랑스 현실에서 원자력 발전소를 닫는다는 건 불가능에 가까운 일이다. 그러나 대체 에너지에 19억 3천만 달러를 투입한다는 기사도 있다. 여하간 원전 자체를 미루는 건 불가능할 듯.
원자력 발전소를 폐쇄한 독일의 경우는 2011년 후쿠시마 원자력 발전소 사고 직후 원자력 발전소들을 가동 중지하면서 전력 수입 현상이 심했다. 2014년 독일의 경우 오히려 에너지를 수출하고 있다는 반론도 있는데 이것도 틀린 말은 아니다. 분명 2012년부터 2016년까지 매년 12억 유로 이상의 수익을 내고 있다. 외부 링크 태양광 발전과 풍력 발전을 꾸준히 늘려서 2011년 프랑스에서 독일로 수입되는 전력량이 20TWh 정도였지만 지금은 역으로 1.44TWh 정도 수출하고 있다. 2022년 전력 수출 76.6Mrd. kWh, 수입 49.3Mrd. kWh으로 수익을 거두고 있다.
영국에서는 친환경발표와 더불어 원전 건설 쪽으로 가닥을 잡고 있다. 그린피스의 초기 멤버인(그린피스에서는 창시자라는 사실을 부정하고 있다. 1년 뒤에 합류했다나...) 패트릭 무어도 1986년 원자력 찬성 쪽으로 노선을 바꾸었고 세계적인 환경운동가이자 가이아 이론의 창시자 제임스 러브록까지도 "연착륙을 위한 원자력"을 주장하여 반핵론자들을 충공깽에 몰아넣었다.
그리고 발전을 하자는 사람들이 간과하고 있는 점이 있는데, 현재의 기술력으로 화력과 원전을 내다버리고 국가를 지탱할 만한 대규모 발전을 풍력, 수력, 태양광 발전 같은 기술로는 실현하는 게 불가능하다. 알려진 바와는 다르게 대체에너지라는 것이 선택 가능한 선택지가 아니라 존재하지도 않는 선택지이다. 게다가 한국은 이웃나라에서 직접 전기를 수입할 수 없는 사실상의 섬이다. 육지에서 국경을 맞대고 있는 나라는 (정부가 남아있는 나라 중) 지구 최고의 막장국가 북한이고, 북한을 넘어 중국이나 러시아에서 전기를 수입하자니 북한이 남한 배불려주는 파이프라인 건설을 허가할 리가 없다. 그나마 전기를 수입할 수 있는 나라라면 일본인데 그 일본도 지금 전력난에 시달리고 있다. 설령 수입한다고 해도 다른나라의 환경은 걱정하지 않는 게 환경운동은 아닐 것이다.
최종적으로 정리하자면 대체 에너지에 대한 원자력 찬성 측의 논리는 원자력 발전의 대안도 결국 환경을 파괴할 수밖에 없다는 것이기에 그나마 가장 효율 높고, 환경에 좋은 것이 원자력 발전이라는 주장이다.
물론 로컬 에너지주의자(즉, 중앙집권적 에너지 생산 반대론자) 등은 반발할 수도 있지만, 풍력과 태양력을 보듯이 바로 그 지역에 악영향을 미치는 게 대체에너지다. 또 "원전도 전후과정에서 탄소가스 나오는데요?"라고 물을 수도 있는데 그거까지 고려해서 전후 고려했을 때 원자력의 효율과 친환경성이 높다는 소리다. 전후 생산과정에서의 원자력의 탄소 배출량은 화력에 비하면 거스름돈에 불과하다. "완전 무탄소 청정에너지"라는 원자력 자체의 홍보를 비판한다는 측면은 분명 옳지만, 실제 현실에서 설득력 있는 근거는 되지 못한다.
탈원전 긍정론자들 또는 환경주의자들의 입장도 제각각이라, 일부 탈원전 또는 환경주의를 주장하는 사람들은 원자력의 에너지 생산량을 대체할 현실적인 대안(화력 등은 제외하고)이 없다는 것을 인정하더라도 탈원전을 주장하기도 한다. 그러면 필연적으로 에너지 부족이나 개개인의 전기료 상승과 온실가스배출 증가에 의한 지구온난화 가속[25]을 동반하겠지만, 그건 마땅히 감수해야 할 요소 라는 것. 물론 당장 더위를 겪는 서민들은 배부른 사람들의 헛소리 또는 섣불리 에어컨을 킬 수도 없는 현재의 전기료를 더 올리자는 말로 들려 호응을 얻지 못하고 있다.[26] 또한 같은 환경주의자들 중 기후변화 문제로 친원전으로 돌아선 사람들에게도 비난을 받고 있다.
화석 연료를 포함한 다른 방식의 발전들이 치울 수 있는 쓰레기를 많이 양산하는 반면, 원자력 발전은 치울 수 없는 쓰레기(방사성 폐기물)를 배출하기 때문에 원자력 발전에 언제까지나 의존할 수는 없다는 주장이 있다. 하지만 화석 연료 역시 치울 수 없으면서 장기적으로 극도로 해로운 탄소를 쓰레기로 공중에 배출하고 있다. 그리고 전술했듯이 당장 화석 연료와 원자력 외에 다른 선택지는 없는 것이 현실이다. 치울 수 없는 쓰레기가 생긴다는 이유로 당장의 에너지 생산을 포기할 수 없다는 것이다.
EU에서도 택소노미(녹색분류체계)에 원자력 발전을 포함하는 것에 대한 논의가 있었고, 결국 2022년 7월 6일 유럽 의회는 택소노미에 원자력 발전을 포함하는 방안을 가결했다. #
5. 대한민국의 원자력 간략사
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| 2020년 기준 대한민국의 에너지원별 전력 생산량 |
1953년 아이젠하워 미국 대통령이 "평화를 위한 원자력" 얘기를 하고 대한민국에 "원자로 살래? 돈 줄까?" 하자 대한민국이 이에 응해서 1958년 12월 제너럴 아토믹스 사의 TRIGA를 덜컥 사오면서[27] 원자력 법을 제정, 1962년 3월 19일날 초임계에 도달하게 된다. 그러다가 박정희 대통령이 핵무기에 관심이 있어, 프랑스에서 대한민국에 PUREX 설비를 세워준다는 설레발까지 치다가, 박정희 대통령 암살사건 이후, 전두환이 대통령 자리에 오르자 미국의 핵우산을 쓰는 대가로 핵무기 프로젝트는 취소되었다.
이러는 동안 1978년 부산 기장군에 고리 원자력 발전소가 세워지게 되는데, 이 원자력 발전소는 현재는 도시바에 먹혀버린 웨스팅 하우스의 가압수형 원자로를 사용하였으며, 지금도 사용중이다. 그리고 1983년 월성에 캐나다에서 만든 가압중수로인 CANDU 4기를 건설하나, 문제는 그후에 인도에서 그걸로 핵을 만들어 버렸다. CANDU형(중수로)은 다른 원자로에 비해 플루토늄을 얻는데 유리하다. 플루토늄은 핵반응을 하고 난 사용 후 핵연료에서 추출할 수 있는데,[28] 경수로는 일년~이년 마다 핵연료를 교체하지만 중수로는 매일매일 조금씩 핵연료를 교체&수거하기 때문에 매일매일 플루토늄을 얻을 수 있다. 그래서 IAEA에서도 감사하기가 어렵다.
IAEA에서는 회원국 원전에 감시 장비 및 감시원을 파견해서 매일매일 원자로에 들어가는 핵물질과 나오는 핵물질을 확인해서 어디에 얼마나 저장되는지를 확인하는데 경수로는 일~이년에 한 번 교체하므로 그때만 확인하면 되지만(물론 상시 감시도 한다), 중수로는 매일매일 감시해야 한다. 그래서 번거롭다. 마음만 먹으면 핵물질을 빼오는 것도 쉽다.[29] 근데 발전용 원자로에서 저렇게 돌리면, 효율은 더 높아지겠지만, 연료의 연소율 맞추기가 통째로 가는 것보다 머리 아파지기에 한꺼번에 바꾸기도 한다.
그렇게 인도에서 핵을 만드는 바람에 캐나다에서 한국에 CANDU를 안 팔았다고 하는 소리가 있다. 어쨌든 월성 원자력 발전소는 국내에 한 곳밖에 없는 가압중수로 원자력 발전소이며, 현재 정품 CANDU로는 캐나다 다음가는 개수를 자랑한다. 그리고 월성에서는 CANDU 대신 KSNP를 건설했다. 인도에서 핵무기 개발할 때 CANDU를 이용한건 사실이지만, 짝퉁 CANDU를 13기 건설했기 때문에 인도의 정품 CANDU 개수는 2개밖에 되지 않는다.
그 동안 저준위 방사성 폐기물을 45톤 정도 울릉도 남방 15해리에 해양 배출하는 일도 있었다. 수심 2192m 지점에 68년부터 72년까지 투척했으며, 당시로서는 국제적으로 합법이었다. 과도기의 상식을 잘 입증하는 사례다.
그후 90년대 초에 ABB-CE, 즉 ABB가 먹은 컴버스천 엔지니어링의 PWR인 System 80을 기초로 Korean Standard Nuclear Plant, 줄여서 KSNP를 만들게 된다. 이후 울진 3,4부터 신고리 1,2까지가 KSNP (OPR1000)이다. KSNP의 개량으로 APR1400이라 불리는 KNGR을 만들었다. APR1400은 신고리 3,4호기를 시작으로 2012년 현재 건설 중이거나 건설 예정인 원전들은 대부분 이 노형이다. UAE에 수출한 기종은 이것이다. 단점으로는 냉각수 유입펌프가 가끔식 작동이 안 돼서 수동으로 해주는 문제만 빼면 꽤 좋다고 한다. 그런데 이것도 중간에 만드는 도중 들어간 이물질들 때문이었다고...
그리고 1995년에 KAERI(Korea Atomic Energy Research Institude, 한국원자력연구원)에서 낡아빠진 TRIGA를 폐로해 버리고, HANARO란 연구용 원자로를 만들어 잘 쓰다가, 한 번 원자로 안에 박아놓은 통이 떠오르는 바람에 잠시 소동이 일어난 적이 있었다. 그리고 2005년 12월 여기서 금단의 기술에 몰래 손 댄 죄로, IAEA에게 신나게 까인 적이 있었다.
핵융합쪽을 이야기 하자면 2007년, 대한민국의 주특기라 할 수 있는 공밀레의 결정판인 KSTAR가 완공되었다.[30] 이로써 대한민국은 ITER지분도 좀 차지하게 되어, 장래에 원자력을 대체할 핵융합 선진국으로의 발판을 다지게 되었다. 그리고 2010년 KNGR을 UAE에 파는데 성공했다.
2012년 이명박 정부때 핵무기와 핵물질의 안전 및 방호와 감축을 논의하는 국제회의인 핵안보정상회의를 한국에서 개최했다. 부대행사로 핵안보 심포지엄을 개최하여 한국형 발전소와 핵물질 탐지 및 방호 등의 원자력 기술을 세계에 알리기도 했다.
2013년 5월 28일, 한국 내 핵발전소 들에 납품되는 주요 부품의 안정성 검사결과가 위조되어, 실제로는 부적합 판정을 받은 부품이 신고리 핵발전소 단지와 신월성 핵발전소 단지의 건설에 소요되었다는 것이 확인되었다. 거기에 안전성 테스트 결과를 조작해서 핵발전소에 들어간 제품은 발전소에 사고가 일어나 방사능이 누출될 위험이 생길 경우 그것을 막아주는 장치로 알려졌다. 실로 2중의 충격과 공포. 이런 제품의 테스트 결과를 조작한 검증기관은 핵발전소의 내진 설계 검증도 맡았던 것으로 알려졌다. 흠좀무. 자세한 정보는 기사들을 참조.
5월 31일, 정부는 핵발전소 비리에 대한 전면재수사에 착수하면서, 납품 비리와 검사 결과 조작 등을 천인공노할 범죄로 규정했다. 사실 이 불량품들이 원인이 되어 비상시 핵발전소 통제에 문제가 생겼다면, 아무리 작게 잡아도 영남지역 주민들의 생명과 안전을 제대로 보장하기 힘든 상황이었다. 문제가 된 제어 케이블이 방사능 유출을 막는 장비다. 때문에 이런 표현으로도 모자랄 상황이다. 수백 만 명의 국민들의 안전과 편익을 희생하고 자기들의 이익을 챙기는 데 급급했던 것. 수사 결과 밝혀진 바에 의하면 해당 사건에 연루된 인원들 중에는 규제/감독 기관( 원자력안전위원회, 한국원자력안전기술원 등)이나 학계(연구소, 대학교 등) 인사가 없었다고 한다. 말하자면 이런 사건을 낸 것치고는 뿌리까지 부패가 번지지 않았다는 것. 그나마 희망적인 사실이라 하겠다.
2017년 새롭게 들어선 문재인 정부는 공약대로 탈원전 기조로 에너지 정책을 재편하겠다는 의지를 보였다. 설계수명이 만료된 고리원전 1호기의 경우 설계수명 연장 없이 대한민국 원전 사상 첫 폐로가 결정되었다. 공정률이 30%가까이 되었던 고리 원전 5호기, 6호기에 대한 공사를 중단하고, 재개여부를 공론화 협의회에 부쳐 공사 재개를 하게 되었다. 이러한 정책방향에 국내 원자력 학계와 한수원 노조가 상당히 반발하였다. 자세한 내용은 대한민국의 탈원전 문서 참고. 문재인 정부의 뒤를 이은 윤석열 정부는 탈원전을 폐기했다.
6. 차세대 원전
핵분열 기술을 이용한 원전은 안전성, 핵폐기물 문제등 여러 이유로 논란이 있으나 핵융합 발전은 기술적인 차이로 안전하며 깨끗한 에너지로 각광 받고 있다.이에 기술적으로 원전이 가지는 문제를 해결하는 차세대 원전이 개발되고 있다. SMR, 테라파워, 모듈식의 중소형원전 스마트 원자로 등이 있다.
[1]
그래서 '원자력'이라는 표현은 적합하지 않다는 주장도 있다.
[2]
이와 같은 맥락으로
석유와
전기의 경우 제2의 불이라고 칭하기도 한다. 불이 인류의 문명을 만들었고, 석유와 전기가 현대 문명을 만들었다면, 원자력은 막대한 양의 전기를 매우 높은 효율로 생산함으로써 현대
문명을 지탱하고 있다고 보면 된다.제4와 제5 후보도 여럿이 나온다.
[3]
원자력 안전법 제2조 제1호
[4]
EU합동연구센터의 자료
[5]
국내에서 독자적으로 개발한 원자로로 세계최초로 미국의 원자력규제기관(NRC)로부터 안전성 설계인증을 받았다.
[6]
혹은 동력식 자주바지선을 쓸수도 있긴 하다.
[7]
태풍이 와서 엄청난 전력이 생산되려면 엄청난 크기의 블레이드와 그운동량을 버틸 엄청난 내구성의 부품등이 뒷 받침되어야 한다. 하지만 블레이드가 너무크면 태풍이나 그에준하는 바람이 아니면 움직이지않고 비용이 매우 많이 든다.
[8]
스위스는 소음문제로 밤에는 목욕도 못 하게 한다. 했다가 신고 들어오면 사용량 조사해서 벌금.
[9]
태양전지의 경우, 복잡한 패턴을 구현할 필요가 없으므로 조금 더 저렴할 것이다.
[10]
태양광 발전은 구름만 껴도 순식간에 전력생산량이 줄어든다. 석탄발전은 물론이고, 반응성이 좋은 가스발전마저도 널뛰기하는 태양광 전력량을 따라잡지 못한다. 구름이 움직이는 걸 사람의 반응속도가 쫓아갈 수는 없는 노릇이다.
[11]
태양에너지는 조건에 따라 전력 생산 조건이 많이 달라지므로 정확한 값은 아니다.
[12]
당연히 기상의 태양광 패널 기술과는 다른 기술이 요하게 될것이며, 그 부분은 바닥부터 새로 개발해야해야고, 지금도 많은 공돌이들이 태양광 개발에 연구하는데에도 모든 태양열 에너지를 끌어쓰기 힘든다는 것을 감안한다면, 완전히 다른 환경에서 10여 배의 효율을 1:1로 가져간다고 가정할 수 있는 것부터 상당히 낙관적인 가정이다. 지상에서는 있는 날씨 문제로 인한 문제가 없다는 것은 원자력 발전소와 비교할 때는 큰 잇점이 못된다는 것을 감안하자.
[13]
덤으로 우주정거장이든 우주 태양발전소든, 지구의 중력에 끌려서 자전과 공전을 같이해야 하는 건 매한가지라, 밤과 낮에도 전부 기동할 수 있도록 알아서 다 돌아가는 방식이다. 패널 돌리는 것 자체는 어렵지 않겠지만 모든 패널이 전부 돌아가야 한다.
[14]
실제 소비된 전력은 이중 약 83%이며, 17%는 발전/송전중 소실된 전력이다.
[15]
2011년 후쿠시마 사태가 터지자마자 전력의 30%를 차지하던 원전을 전부 가동중지시키고, 그걸 벌충하기 위해 65% 수준을 차지하던 화력발전량을 90%까지 끌어올렸다. 물론, 발전량이 올라갔다는 소리는 그만큼 석탄/석유를 미친듯이 땠다는 소리. 설상가상으로 이후 2~3년은 석유값마저도 일본의 편이 아니었다.
[16]
폐기물에는 발전 후 남은 플루토늄, 우라늄 등, 방사선 방호복, 열을 식힐 때 쓰는 물 등 포함이다.
[17]
현실은 2000년 이후로 원전의 총 설비용량이 전력 소비 최저점 이상이었던 적도 없으며, 연료교체 및 예방정비 탓에 실제 설비용량을 100% 써서도 안 된다.
[18]
신재생에너지라고 특별히 이를 뛰어넘을 수 있다고 생각한다면
열역학 법칙 문서에 나온다.
[19]
https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1004101818
[20]
핀란드어로 은폐 장소라는 뜻이다. 18억년동안 안정되어온 화강암 지층 아래 5km의 땅을 파서 만든 건축물로 20세기에 말에 짓기 시작하여 22세기에나 완공될 예정이다.
[21]
일반적으로 방사선이 [math(1/1000)]이 되면 안전하다고 본다. 이 수치에 도달하기 위해서는 [math( {2}^{10} = 1024)]이므로 10번 반감되어야 하기 때문이다.
[22]
원래 경상도 지방은 신생대에 융기된 곳이라 한반도에서 가장 최근에 지질학적변이를 겪었으므로 단층이 활성인 곳이 많다.
[23]
엄밀히 말하자면 가능하다. 태양광이나 풍력 발전 시스템을 평시에 껐다 전력 수요가 늘어날 때 한시적으로 킬 바보는 어디에도 없을 뿐이다.
[24]
부산-울산 접경지역에 고리 원전이 있는 건 우연이 아니다.
[25]
물론 이런 반론에 대한 대답은, '아끼면 된다' 식의 논리인 경우가 대부분이다. 어차피 안 아끼면 답이 없다는 부류의 주장.
[26]
좀 극단적으로 표현하자면,
아끼자는 집 먼저 단전되어도 그런 말을 할 수 있겠냐고 질문할 수 있겠다. 물론 이건 협박이기 때문에 올바른 논리라고 할 수 없긴 하다.
[27]
무려
서울시내에 있었다.
노원구
공릉동 한전연수원 자리. 단, 해당 지역은 트리가 설치 당시에는 경기도 양주군 소속이었다.
[28]
그래서 북한이 자꾸 원자로를 만들려고 하는 것이다.
[29]
핵물질이 매일매일 나오니까.
[30]
사실 이 KSTAR는 미국에서 버려진 설계도를 가져다가 실제로 만들어 버린 말도 안 되는 업적이다. 특히 KSTAR는 현재 세계 핵융합 발전에 대한 가장 큰 프로젝트인 ITER와 가장 유사한 형태로 익히 알려져 있다. 원래 이거 한번에 만들기 어마어마하게 힘든건데 현대에서 말도 안 되는 정밀공정으로 만들어 버렸다.