"어느때보다 절실한데"…美 앞서던 'K원전' 어쩌다 이렇게 됐나

탄소중립 사다리는 '원전'…신한울 3·4호 재개 늦어지면 '녹색미래' 없다

신한울 3,4호기 부지 전경/사진=머니투데이DB

원자력발전 산업계는 이번 새 정부의 출범과 동시에 원전정책에 대한 극적인 방향전환이 이뤄지지 않을 경우 '그대로 끝'이라고 입을 모은다. 극단적 가정이라고만 보기는 어렵다. 동일본대지진이 줬던 '원전 포비아'(원전 공포증) 착시를 딛고 선진국들을 중심으로 탈원전 회의론이 나온다. 당장 엄청난 양의 에너지가 필요한 탄소중립 전환 트렌드와 맞물리며 이런 흐름은 더 구체화된다.


탄소중립은 궁극의 목표지만 도달하는 과정은 생각처럼 간단치 않다. 화석연료를 쓰는 내연기관을 신재생에너지를 쓰는 친환경 동력원으로 모두 바꿔야 한다. 수소처럼 그간 쓰지 않던 에너지원을 활용하는게 핵심인데, 수소를 만드는데는 잘 알려져 있듯 엄청난 전기가 필요하다. 모든 나라가 호주나 북아프리카처럼 양질의 태양광과 풍력을 보유한 것이 아니다. 원전 니즈가 여기서 발생한다.

우리나라도 마찬가지다. 태양광이나 풍력같은 친환경 전력은 국내서도 다양한 시도가 이뤄지고 있다. 그럼에도 에너지부국들과 같은 효율을 기대하기는 근본적으로 어렵다. 국토가 좁은데다 일조량이 적다. 바람도 방향과 풍속이 일정하지 않다. 국내서 이뤄지고 있는 대규모 태양광이나 풍력단지가 대부분 기술테스트베드 정도의 의미를 더 크게 갖는 것은 이 때문이다.

산업계와 학계는 사실상 유일한 대안으로 원전생태계 회복을 꼽는다. 원전사업 재개 정도가 아니라 무너진 생태계를 근본부터 다시 세워야 한다는 것이다. 회복의 첫 단추로는 백지화된 신한울 3·4호기 사업 재개가 가장 유력한 대안이다. 새로운 대규모 원전 건설 계획이 발표돼야 시장 전체에 활기가 돌 수 있다.

신한울 3·4호기 건설 중단은 문재인정부 탈원전정책의 상징이나 다름없다. 2008년 4차 전력수급계획에서 건설이 확정됐는데 2017년 착공해 30%나 지어진 상황에서 문재인정부가 사업을 중단시켰다. 원전건설과 유지보수 선진국으로 글로벌 시장에서 승승장구하던 K원전 사업에도 '중단국' 꼬리표가 붙었다. 국내 건설이 취소되고 수출길이 막히니 생태계는 밑바닥부터 빠르게 붕괴됐다.


문 대통령은 최근 "향후 60년 간 원전을 주력 기저 전원으로서 충분히 활용해야 한다"며 신한울 1·2호기, 신고리 5·6호기를 빠르게 가동하라고 지시했다. 원전업계는 처음으로 원전에 힘을 실어준 문 대통령의 발언에 환영의 뜻을 밝히면서도신한울 1·2호기나 신고리 5·6호기의 조기가동의 효과는 제한적이라고 해석한다. 당장 일감이 눈앞에 떨어지지 않고는 기업 회생이 힘들기 때문이다.

중소기업들의 제조기술이 유지돼야 전체 산업 기술력이 유지된다는 점에서 신한울 3·4호기 사업재개 수준의 파격적 조치에 대한 기대감이 더 크다. 원전을 짓는데 들어가는 수많은 부품과 이를 가동시키고 유지관리하는 시스템을 감안하면 원전기자재 및 부품생태계가 같이 성장해야 한다. 그래야만 현장의 안전문제 발생도 막을 수 있다.

한 전직 고위 원전공기업 관계자는 "원전생태계 조성은 달리 말하면 시장의 지속가능성과 인력의 선순환을 의미한다"며 "문 대통령의 60년 발언에서 보듯 원전 산업을 앞으로도 상당기간 활용해야 하는 상황이라면 사업종사자들에게 지속가능성을 보여주는게 가장 시급하며, 신한울 3·4호기 재개는 그 대표적인 시그널이 될 수 있다"고 말했다.

같은 맥락에서 사업계획을 다시 구축한 후엔 중견중소기업들에 대한 직접적 지원도 고민해야 한다는 지적이다. 신한울 3~4호기가 재개된다 하더라도 당장 일감이 발생하는게 아니어서다. 1~2년 시차를 두고 발주가 이뤄지고 부품이 공급되고 대금이 지급된다. 시장이 이 과정을 소화하기 까지는 일단 기업 존속을 위한 지원이 필요하다.

다른 원전업계 한 관계자는 "고용유지 장려금이나 각종 기술훈련 장려금이 지급되는 조선업계 사례를 반면교사삼아야 한다"고 말했다.



"탄소중립, 전기수요 2배 급증…원전과 재생에너지 조화 절실"

이태호 한국원자력연구원 SMRT개발단장. / 사진제공=한국원자력연구원

이태호 한국원자력연구원 SMART개발단장은 지난 1일 기자와 만나자마자 국제에너지기구(IEA) 보고서 한 장을 꺼내 보였다. '2050 탄소중립'을 실현하려면 전력 소비가 2배 이상 증가한다는 내용이었다. 현재 석유·석탄계 에너지가 모두 전기에너지로 전환돼야 한다는 의미다. 그는 그 지점에서 원전(原電) 역할을 언급했다.

이 단장은 "현재 전 세계적으로 가장 중요한 이슈가 있다면 바로 탄소중립인데 이를 위해선 그 어느때보다 원전과 재생에너지의 조화가 절실한 시점"이라고 강조했다. 원자력이 재생에너지의 간헐성을 보완하고 안정적 전력을 공급할 유일한 전력원이라는 것이다.

SMART 개발단은 혁신형 SMR을 개발 중이며 2028년 인허가 취득을 목표하고 있다. SMR은 대형원전에 비해 에너지 출력이 높고 안전성이 극대화된 특징을 지닌다. 원자로와 증기발생기, 냉각재 펌프, 가압기 등 주요기기가 일체화돼서 현장 조립이 가능하다. 도심이나 외지에 설치할 수 있어 탄소중립의 '게임체인저'로 평가되는 이유다.

■ SMR은 탄소중립, 신산업 창출 '일거양득'

최근 대통령 선거를 앞두고 우리나라에서도 에너지 정책에 변화기류가 감지되는 것과 관련, 이 단장은 "원자력은 그동안 기저전력 역할을 해왔다"면서 "IEA가 2050년 원자력과 재생에너지가 화석연료를 대체할 것으로 전망하는 것처럼 원전은 앞으로도 주력 전원이 될 것"이라고 내다봤다.

SMR이 지닌 산업적 가치에 대해선 "대형원전 대비 초기 투자비용이 작고, 건설공기가 짧다"며 "기기의 모듈화를 통해 건설비용과 유지보수 비용을 절감할 수 있다"고 했다. 또 "우리나라 원자력 산업 생태계가 어려움을 겪고 있는 상황에서 SMR 개발이 이뤄진다면 침체된 원전 산업을 일으킬 수 있다"고 강조했다.

그는 SMR이 신산업을 창출할 수 있다고 역설했다. 실제로 미국 뉴스케일파워는 SMR 3기 건설 시 제조 분야에서 1만2000개 고용 효과가 있다고 분석했고, 영국 롤스로이스도 SMR을 통해 5년 내 일자리 6000개를 창출할 수 있다고 예측했다.

그는 "SMR은 재생에너지와 연계가 가능할뿐만 아니라 수소 생산, 해수 담수화, 지역난방, 산업공정열 공급 등에도 활용할 수 있다"면서 "차기 정부에서 SMR 중요성을 인지해 밀어준다면 탄소중립과 신산업 창출이란 두마리 토끼를 잡을 수 있을 것"이라고 강조했다.


탈원전 5년에 '원자력기금' 500억 사라졌다

현 정부 탈(脫)원전 여파로 매년 2000억원가량 조성되던 '원자력연구개발기금(이하 원자력기금)'이 2019년 1808억원을 시작으로 2020년 1620억원으로 급감한 것으로 확인됐다. 미래 원자력 연구개발(R&D)에 쓰일 기금은 2년간 총 500억원 이상 줄어들었고, 2021년분 기금 역시 원전가동 하락세로 300억원 가량이 줄어들 것으로 보인다. 탈원전 정책 여파로 R&D 재원이 약 800~900억원 가량 증발하는 셈이다.

3일 과학계에 따르면 국내 원전 가동률이 줄면서 원자력기금이 매년 급감하고 있다. 원자력기금은 1996년 원자력진흥법에 따라 만들어진 법정 연구개발(R&D) 재원이다. 기금은 원전 가동률에 영향을 받는다. 원전 운전으로 생산된 전전년(2년전)도 전력량에 kWh당 1.2원을 곱한 금액을 한국수력원자력으로부터 징수해 마련된다. 이 기금은 매년 소형모듈원전(SMR)과 같은 미래 원자력 R&D에 쓰인다.

■ "잃어버린 5년, 미래 원자로 R&D 타격"

학계·연구계에선 원자력기금 총량이 줄면서 원자력 발전 효율을 높이는 데 핵심이 되는 '원자로' 개발사업이 적잖은 영향을 받고있다는 지적이다. SMR 등 혁신원전 연구 경쟁력도 쇠퇴할 수밖에 없다는 것이다.

한 원자력계 인사는 "지난 5년간 원자력 발전의 효율을 높이는 미래 원자로 개발 사업은 빠짐없이 타격을 입었다"며 "현 정권 초기 혁신원자로 개발 사업을 대거 중단시켰고, 이를 원자력 해체 R&D로 대거 돌렸다"고 했다.

이정익 카이스트(KAIST) 원자력및양자공학과 교수는 "잃어버린 5년이라고 말할 정도로 R&D에 직간접적 타격을 받았다"면서 "정부가 혁신형 SMR을 개발하라고 말하지만, 이에 대한 의사결정을 내리는 주요 보직에 탈핵 인사가 포진해 앞으로 R&D가 지연될 소지가 많다"고 말했다. 현 정부는 임기 말 한국원자력안전재단(원자력안전위원회의 R&D 자금 집행 기관) 신임 이사장에 탈핵 인사로 분류되는 김제남 전 청와대 시민사회수석을 임명한 바 있다.

■ 원자력기금 '직격탄'…원전 가동률, 왜 줄었나


국내 원전 가동률은 탈원전을 시행한 2017년부터 급감했다. 원자력기금 감소도 그 여파다. 직전 5년(12~16년) 평균 81.5%가 가동되던 원전은 최근 5년간(17~21년) 평균 71.5%로 줄었다.

반면 미국은 한국과 달랐다. 미국 에너지부 산하 에너지관리청(EIA) 통계에 따르면 미국 원전 이용률(NCF)은 최근 10년간 평균 90% 이상을 유지했다. 국가 백년대계인 에너지 정책이 정권과는 무관하단 뜻이다.

심형진 서울대 원자핵공학과 교수는 "미국 원전 평균 이용률은 10년 이상 90% 이상을 넘었다"면서 "하지만 우리나라 원전 이용률은 최근 5년간 71.5%로 급감했다"고 말했다.

이어 "저조한 이용률 배경은 안전 확보 명분으로 평균 정비 소요기간이 2.5개월에서 5.5개월로 증가한 것"이라면서 "원전 1기당 연평균 정지일수도 52일에서 103일로 2배 증가했다"고 분석했다.




美보다 8년 앞선 'SMR 선도국' 韓…뒤늦은 규제개발 '착수'

미국 뉴스케일파워 기업의 소형모듈원전(SMR) 상상도. / 사진=뉴스케일파워

원자력 규제기관이 내달부터 소형모듈원전(SMR) 설계 특성을 반영한 '규제' 개발에 나서는 것으로 확인됐다. SMR은 원전 안전성을 극대화해 소형·모듈화 제작이 가능한 혁신기술인 만큼, 안전 규제에 대한 맞춤형 지원이 경쟁력 확보에 절대적이다.

3일 연구계에 따르면 한국원자력안전기술원(KINS)과 한국원자력통제기술원(KINAC)은 내달 1일부터 '중소형원자로 안전규제 기반 기술개발 사업'에 나선다. 올해 예산 20억원을 시작으로 총 7년간 사업비 360억원을 투입한다. 특히 KINS는 SMR 인허가를 위한 규제 체계와 설계 특성을 반영한 안전규제 등을 개발하기 위해 전문가 40여명을 투입하기로 했다.

KINS 안전평가단 관계자는 "혁신형(Innovative) SMR 설계는 소형-모듈형-다목적 특성을 모두 가지고 있다"며 "이 때문에 SMR에 특화된 안전규제체계와 규제기술 개발이 선제적으로 필요하다"고 했다.

올해 추진되는 SMR 규제 지원 연구. / 사진=한국원자력안전기술원(KINS)

■ 기술만큼 중요한 규제개발 중요성, 왜?

한국은 에너지 자립을 위해 1958년 원자력법을 공표하고 미국으로부터 원자력 기술을 들여왔다. 그 기술이 반세기만인 2010년이후 만개했다. 한국형원전 APR1400이 상업 운전을 시작했고, 미국보다 먼저 SMR까지 개발했다.

한국원자력연구원은 2012년 출력 330MW급 중소형원전 SMART로 표준설계인가를 받았다. 대형 원전을 일체화·소형화하는 개념은 미국이 먼저 고안했지만, 실질적 인허가는 한국이 처음이었다. 이는 원자로 안전에 대한 국제 기준을 충족했다는 의미다.

여세를 몰아 미국·프랑스·중국 등 원전 강국을 제치고 사우디아라비아와 2015년 3월 약 1억 달러를 투자 받았다. 이후 사우디에 성능을 실증하기 위한 사업이 추진됐지만, 탈원전 기조 이후 SMR 수출은 흐지부지 됐다.

학계 한 관계자는 "사우디가 SMART에 대한 개량된 표준설계인가(안전 규제)를 요구했지만 국내 탈원전 분위기로 후속 지원이 이뤄지지 못해 결국 흐지부지됐다"고 말했다.


■ 2030년 SMR 시장 최대 840조원...미국은 선점 '총력전'

반면 미국은 달랐다. 미국은 기본적으로 원자로가 출력이 낮아지면 규제 장벽이 낮아지는 규제 유연성을 확보하고 있다. 여기에 미국 원자력규제위원회(NRC)는 원전 전문업체 뉴스케일 파워(NuScale Power)가 개발한 SMR에 대한 표준설계인증을 위해 자체 스터디를 진행했다. 업계가 NRC에 제출한 별도 보고서만 총 1만2000페이지에 달했다. 미 NRC는 이 원전에 2020년 8월 한국의 SMART 원전에 준하는 인허가를 내줬다. 한국보다 8년 뒤다.

미 정부가 2020년 발간한 '미국 원자력 경쟁력 회복 전략 보고서'에는 2030년 세계 원전 시장이 5000~7400억 달러(570조~840조원)로 추산됐다. SMR을 하나의 산업으로 보고 규제기관도 전향적 지원에 나섰다. 현재 미국은 테라파워(TerraPower)와 엑스 에너지(X Energy)사가 혁신 SMR을 2027년 실증을 목표로 개발 중이다.

이정익 카이스트(KAIST) 원자력및양자공학과 교수는 "현재 미국·영국·캐나다는 SMR에 대한 국제 공통 인허가 물밑작업에 나섰다"면서 "자국 건설뿐만 아니라 세계 시장을 바라보고 있고, SMR 국제 공통 기준을 만들면 수출이 용이해질 수밖에 없다"고 설명했다.

미국보다 SMR 개발과 인증까지 8년 빨랐던 한국은 탈원전 여파로 기술개발도 지지부진하다. 미 NRC가 뉴스케일파워에 설계인증을 내주자 우리 정부는 2020년 말에야 혁신형-SMR 예비타당성 조사를 추진했다. 올해 5월 총사업비 5832억원 규모로 예타에 나서지만, 미국과 이미 격차가 벌어져 한국의 SMR 경쟁력이 떨어질 거란 비관적 전망이 나온다.

미국 원전 전문업체 뉴스케일 파워가 2020년 8월 미국원자력규제위원회(NRC)에 규제를 위해 1만 2000페이지에 달하는 보고서를 제출하고 막대한 예산을 썼다는 내용. / 사진=미국 뉴스케일파워