핵발전 시스템은 폐로까지 완전한 라이프사이클 분석이 필요하다.

핵발전시스템 폐로까지 완전한 라이프사이클 분석 필요
대한민국만 원전 옹호...'신재생에너지정책' 전환 바람직

원자력에너지에 대한 정치적, 사회적 그리고 학술적 논쟁은 오래전으로 거슬러 올라간다.
1970년대 후반 오일쇼크로 인해 제한된 에너지원을 보는 시각이 다양화됐다. 1980년대에는 국제정치적으로 대량학살무기 확산을 막는 분위기와 원전의 경제성, 그것의 대체 등에 관한 논의가 활발했다. 전 지구적 기후변화에 따른 리우협약, 교토의정서가 발표된 이후로 원전에 대한 관심과 지원이 많아 졌다. 원자력으로 만든 전기는 ‘CO2-Free’라고 두둔하기까지 했다.

그러나 2001년 9·11테러 이후 다시 원전에 대한 위험성이 도마 위에 올랐다. 최근 벨기에 원자력발전소에서 발생한 사건(발전소 경비원이 살해되고 신분증이 도난당함)은 한시도 원전의 안전을 지키는데 방심할 수 없다는 것을 보여줬다. 

해리스버그(1981 Harrisburg), 체르노빌(1986 Tschernobyl) 그리고 2011년 3월 후쿠시마 원전사고 이후 OECD국가들은 원전의 위험성과 비용을 이유로 원전건설을 늦추고 있다. 
원전 완전 폐기를 선언한 국가도 있다. EU는 중장기적으로 원전을 종식시키는데 합의가 돼 있다. 유독 우리나라는 원전에 대한‘ 신성불가침’ 정도의 분위기다. 심지어 기후변화에 대응하기 위해 원전에 대한 우호적 동의가 많아지기를 바라는 학자도 있다.
현재 원자력 에너지는 전세계 에너지의 7.2%를 담당하고, 일본에서만도 30%, 우리나라는 23% 정도다. 
 
정치, 외교적 환경을 배제하고 기후변화에 최선의 에너지원으로 ‘원전은 이산화탄소에 자유로운가’에 대해 독일 Oeko-Institut에서 발간한 연구논문과 IAEA 자료, 2008년 벤자민 소바쿨이 발표한‘ 원자력발전으로부터의 온실가스 배출량 평가: 비판적 연구’를 근거로 원전의 실체를 들여다 본다. 

 

온실가스 감축에 원전이 최선의 대안일까?

원자력발전은 외관상 직접적으로 이산화탄소를 배출 하지 않는 것으로 보인다. 지난해 7월 산자부는 안정적 전력수급을 최우선 과제로 추진하는 내용 등이 담긴 제 7차 전력수급기본계획을 확정·공고했다. 1500메가와트급 원전 2기를 추가로 건설해 2029년에 예상되는 부족분 3400메가와트를 원전으로 충당한다는 계획이다. 계획대로 원전을 건설하면 우리나라 전 체 전원에서 원전이 차지하는 비율이 현재 23.5%에서 28.2%로 높아지게 된다. 
산자부는 이 계획으로 포스트 2020 온실가스 감축을 위한 저탄소 전원 구성을 확대 하는데 역점을 뒀다고 설명했다. 온실가스 감축에 원전이 최선의 대안일까?

선행 프로세스서 폐로까지 따져봐야
원자력 전기는 다른 발전형태처럼 발전소에서 전기를 만들어 내기까지 선행 프로세스가 필요하다. 화석연료, 바이오매스 역시 처리, 변환, 이동하는 과정이 필수적이다.
원자력발전소를 건설하기 위해 콘크리트, 구리, 강철 그리고 여러 재료들이 필요하다.
핵발전시스템의 완전한 라이프사이클을 분석, 파악 하기 위해서는 이러한 선행 프로세스와 원자력발전소 폐로까지 포함해야 한다.
다른 에너지생산시설과 마찬가지로 원전도 다른 간접적인 이산화탄소를 배출하기는 마찬가지다. 온실효과는 전 지구적 현상이고 온실가스 배출은 생성되고 전달되는 것이 장소와 무관하기 때문에 에너지 프로세스의 온실 가스 배출을 비교하기 위해서는 1차 에너지 획득에서부터 전기생산까지 총 망라해야 한다.

우라늄 농축기술 국가별로 차이
1987년부터 독일 Oeko-Institut는 컴퓨터 모델 GEMIS(Globales Emissions Modell Intergrierter Systeme)를 사용하고 있다. 여기에는 선행 프로세스를 포함한 데이터들이 지속적으로 모이고 실시간 업데이트 돼 자료를 분석한다. GEMIS 시스템에는 30여 년 전부터 현재 50개 나라로부터 1만 프로세스를 모아 발전소 가동을 위한 프로세스의 직접적인 것, 운용을 포함한 간접적인 보조투입, 재료를 생산하기 위한 과정 그리고 건설에 필요한 모든 프로세스 자료가 입력된다.

원전은 단지 전체에너지 라이프사이클의 한 부분이다. 여러 나라에서 상이한 기술로 우라늄이 만들어지고 우라늄 농축에 관한 기술도 국가별로 다양해 원자력 전기에 대한 차별화된 관찰이 필요하다. 선행 프로세스에서 이산화탄소와 더불어 기후변화에 영향을 미치는 다른 주요 배출가스(CH4, N₂O)가 생성 되기 때문에 모든 온실가스는 CO₂ 등가물로 표시된다.

프랑스에서는 농축을 위해 원자력 전기가 사용되기 때문에 우라늄 선행 프로세스에서 온실가스 배출을 적게 하는 것을 고려하고 있다. 반면에 러시아와 미국은 비교적 많은 온실가스를 방출하고 있다. 이유는 사용되는 전기가 부분적으로 화력발전소에서 나오는 전기를 사용하기 때문이다. 결과적으로 이 두 나라는 독일의 두 배 가까운 온실가스를 배출하고 있고 영국은 그 중간이다. 이러한 선행사슬 프로세스가 원자력발전소의 건설과 가동까지 연결되고 온실가스가 생산한 전기량으로 환산 된다면 그 결과는 위의 표와 같다.

표2에서 독일의 원전은 kWhel 당 32g 이산화탄소등가(CO₂-equivalents)로 러시아의 65g/kWhel과 비교된다. 표3의 윗부분은 독일에서 사용되는 수입혼용 우라늄을 사용한 경우와 러시아에서 우라늄을 수입한 경우이다.

화력발전소-열병합발전소는 선행 프로세스에서 필요한 천연가스-석탄-기름의 정제와 운송부터 시설의 건축까지 포함됐고, 신재생에너지는 에너지변환(솔라 셀, 풍력 로우터(rotor))의 생산, 바이오매스도 다른 프로세스가 포함됐다. 
계산적으로 바이오가스가 마이너스인 까닭은 열병합발전소에서 생산하는 열에 대한 이득이 전체 바이오매스 발전소에서 방출하는 배출가스보다 더 크기 때문이다.

원자력의 정산단가 석탄발전의 66%
우리나라는 지난해 12월말 기준으로 23기의 원전을 운영 중이며, 총 설비용량은 2만716MW에 달한다.
원전 홍보자료로 활용되는 내용 중에는 ‘안정적 전력공급으로 국가 경제발전 이끌어’. ‘원자력의 정산단가는 석탄발전의 66%, LNG 발전의 25%, 풍력의 24%, 태양광의 8% 수준’, ‘3조kWh 전량을 화력발전 비율로 대체해 발전한다고 가정할 경우, 온실가스 배출저감 효과는 약 20억t에 달하며, 온실가스 배출권거래제 가격을 적용할 경우 약 20조원의 경제적 가치가 있다. 정부가 정한 국가 중기 온실가스 감축목표를 달성하기 위해서도 원자력과 신재생발전의 역할이 중요하다’ 등이다.
국제에너지기구(IEA)는 ‘2012년 세계 2차 에너지 공급량 중 석탄과 가스가 차지하는 비중은 29%와 21%에 해당하고, 석탄과 가스발전으로 발생한 이산화탄소 배출량은 각각 44%와 20%에 해당한다. 

세계적으로 부문별 온실가스 배출량은 에너지(전기.열) 42%, 수송 22%, 산업 21%, 기타 15%로, 에너지 부문의 배출이 가장 많은 것’으로 보고했다.

원자력에너지, 온실가스 배출량 적은 클린에너지?
외관상 원자력에너지는, 풍력이나 태양광 수준의 온실가스 밖에 방출하지 않는다. 
독일의 Oeko-Institut 의 분석방법에 따르면 연구소원전 운영 시 배출되는 탄소의 양이 적기는 하지만 연료 생산이나 해체에 이르기까지 전 과정을 고려하면 탄소배출량이 신재생에너지보다 많다. 원전 건설과 운영과정을 생각해보면 만만치 않은 양의 이산화탄소를 배출한다.  

▲ 폐허가 된 도시 프리피아트

2008년 벤자민 소바쿨이 발표한 ‘원자력발전으로부터의 온실가스 배출량 평가: 비판적 연구’라는 논문은 이 부분을 지적했다. 그의 주장에 따르면 “원자력발전의 이산화탄소 배출량은 1kWh당 66.08g. 운영 단계만 보면 9g으로 신재생에너지에 비해서도 매우 적은 편이다. 

건설, 연료 생산, 폐로 과정까지 모두 합산하면 신재생에너지보다 이산화탄소 배출량이 많다. 이에 비해 풍력은 9~10, 태양열은 13, 태양광은 32, 지열은 35, 바이오가스는 14~41로 모두 원자력보다 적은 탄소배출량을 보여준다. 원자력이 결코 신재생에너지보다 깨끗하다고 할 수 없다”고 말했다.

선행부터 폐기까지 적용해 봐야

원자력의 경우 또 다른 문제는 폐로 비용이 무시할 수 없을 만큼 높다.  

▲ 체르노빌 원전사고로 버려진 도시

2013년 정부와 한수원이 원전 1기당 폐로 비용을 산정한 액수는, 6033억 원으로 2003년 3251억 원에서 두 배나 증가했다. (세계 평균 폐로 금액은 6546억 원) 그러나 실제로 일본은 한 기당 폐로금액을 9590억 원, 미국은 7800억 원으로 추산하고 있다. 
일본 정부는 후쿠시마 원전 1기 폐로 비용을 당초 3680억 원으로 추산했지만 사고 이후에는 복구비용까지 합쳐서 265조 원이 들 것으로 내다보고 있다. 원자력에너지가 기후변화에 최선의 에너지원이라고 주장하는 것은 선진국의 중장기적 원전완전폐기정책과 정반대로 역행하는 것이다. 원자력에너지에 대해 친환경적 인식을 갖기에는 국내 분석자료가 아직 미흡하다. 

원자력발전 건설의 효용성을 분석하기 위해서는 전기가 만들어지기 전의 선행 프로세스부터 수명이 다해 안전하게 폐기처분하는 비용까지 감안하는 것이 옳다.
안정적인 에너지 공급을 위한다는 것을 기본 골자로 해 원전의 추가건설 타당성을 주장하는 것은 선동적인 구호로 사위를 살피지 못하게 하는 우매한 정책이다. 

▲ 영국 원자력 해체작업(사진출처=ENSI)

신기후체제는 에너지원의 패러다임 변혁을 요구하고 선진국은 이산화탄소를 줄이는 실질적인 기술을 선점하고 있는 것과 달리 우리는 화력발전소와 원전의 단순한 수치 비교만으로 원전을 옹호하고 있는 형국이다. 

원전은 30~40년을 내다보는 계획이라면, 대체에너지로 신재생에너지에 치중하는 것은 100년, 200년을 내다보는 에너지 정책이다. 원전이 친환경이라는 가면을 쓰고 있는지 치밀한 관찰이 필요하다.

*  2016년 4월 환경미디어 기고

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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