원자력 안전 기술과 미래 에너지 정책

원자력 안전 기술과 미래 에너지 정책

2011년 3월 11일 오후 2시 46분, 후쿠시마 제1원전의 냉각 시스템이 쓰나미로 멈춰선 지 채 하루가 지나지 않아 1호기 격납건물에서 수소 폭발이 일어났다. 그로부터 13년이 지난 2024년, 한국수력원자력은 체코 두코바니 원전 사업의 우선협상대상자로 선정되며 24조 원 규모 계약을 눈앞에 두었다. 같은 기술을 다루는 산업이 한쪽에서는 재앙의 상징이 되고 다른 쪽에서는 수출 효자 상품이 되는 이 간극이야말로 원자력을 둘러싼 정책 논쟁의 핵심을 보여준다.

냉각재 상실 사고와 격납 기술의 진화

원전 사고의 대부분은 '냉각재 상실 사고(LOCA)'라는 하나의 범주로 수렴한다. 1979년 스리마일섬, 1986년 체르노빌, 2011년 후쿠시마 모두 노심을 식히는 물의 순환이 끊기면서 벌어진 사건이다. 특히 체르노빌은 흑연감속 방식과 양의 반응도 계수라는 설계 자체의 결함이 겹쳐 폭발적으로 확산됐고, 후쿠시마는 설계 자체보다 외부 전원과 비상 디젤발전기가 동시에 침수되며 냉각 기능이 통째로 마비된 사례였다.

이후 세계 원전 업계는 '피동안전계통(passive safety system)'을 표준으로 채택하는 방향으로 움직였다. 전기 공급이 끊겨도 중력과 자연대류만으로 냉각수가 노심으로 흘러들도록 설계하는 방식이다. 웨스팅하우스의 AP1000, 한국형 APR1400 개량형인 APR+ 등이 이 개념을 적용했다. 신한울 3·4호기(2024년 착공)에는 노심 용융 시 용융물을 원자로 하부 공동에서 냉각시키는 '노심용융물 냉각·억류설비'가 국내 최초로 반영됐다.

사용후핵연료라는 미해결 과제

기술적 안전성 논쟁보다 더 첨예한 것은 사용후핵연료 처분 문제다. 한국은 현재 24기 원전에서 나온 사용후핵연료를 원전 부지 내 임시 저장조에 쌓아두고 있는데, 한빛원전은 2030년, 고리원전은 2031년경 저장 용량이 포화될 것으로 산업통상자원부가 전망한 바 있다. 2024년 국회를 통과한 고준위방사성폐기물 특별법은 부지 선정 절차와 중간저장시설 건설 근거를 마련했지만, 최종 처분장 부지는 여전히 정해지지 않았다. 세계에서 유일하게 고준위 방폐장 운영을 시작한 나라는 핀란드로, 온칼로(Onkalo) 시설이 2020년대 중반 가동을 목표로 화강암 지하 450미터에 건설됐다. 부지 선정에만 40년 가까이 걸린 사례다.

소형모듈원자로(SMR)를 둘러싼 기대와 회의

최근 정책 담론을 지배하는 키워드는 SMR이다. 출력 300메가와트 이하로 공장에서 모듈 단위로 제작해 현장 조립하는 방식으로, 대형 원전보다 건설 기간과 초기 투자비를 줄일 수 있다는 것이 지지자들의 논리다. 미국 뉴스케일파워는 2023년 유타주 실증 프로젝트를 비용 상승을 이유로 백지화했고, 국내에서는 한국원자력연구원과 두산에너빌리티가 혁신형 SMR(i-SMR) 표준설계를 2028년까지 인가받는 것을 목표로 개발 중이다. 비판론자들은 SMR이 대형 원전 대비 발전량당 건설비가 오히려 높아질 수 있다는 매사추세츠공대(MIT) 2022년 연구를 근거로 경제성에 의문을 제기한다.

에너지 정책 지형의 재편

정책 방향은 정권에 따라 크게 출렁였다. 문재인 정부는 2017년 신고리 5·6호기 공론화를 거쳐 탈원전 로드맵을 발표했고, 윤석열 정부는 2022년 출범 직후 이를 뒤집어 원전 비중 확대와 신한울 3·4호기 재개를 결정했다. 이런 정책 급변은 산업 생태계에도 타격을 줬다. 두산에너빌리티는 탈원전 기간 원전 부품 협력업체 상당수가 폐업하거나 업종을 전환했다고 밝혔고, 이는 갑작스러운 정책 재전환 이후 공급망 복원의 발목을 잡는 요인으로 지적된다.

한편 RE100(재생에너지 100%) 캠페인 확산으로 원자력은 새로운 딜레마에 놓였다. 국제 이니셔티브인 RE100은 원자력을 재생에너지로 인정하지 않아, 원전 비중이 높은 한국 기업들이 수출 대상국의 탄소 규제와 RE100 요구를 동시에 맞추기 까다로운 상황이다. 이 때문에 정부는 별도로 '무탄소에너지(CFE)' 이니셔티브를 국제사회에 제안하며 원자력을 탄소중립 수단으로 인정받으려 하고 있으나, 아직 국제적 표준으로 자리잡지 못했다.