원자력(atomic energy) 또는 핵발전(nuclear power)이란 방사성원소의 원자핵 붕괴나 원자핵의 질량 변화에 의해 방출되는 에너지를 동력자원으로 활용하는 경우를 말한다. 원자력이 처음 규명된 이후 대표적으로 핵무기와 같은 군사 분야, 방사선 치료로 대표되는 의학분야, 전기를 생산하는 원자력발전, 과학적 연구 및 산업적 활용 등 다양한 분야에서 이용되고 있는데, 그 중에서도 가장 널리 이용되고 있는 분야가 발전이다. 원자력 발전은 기존의 화력발전을 압도하는 수준의 대량출력이 가능하고, 동시에 신재생 에너지보다도 적은 수준의 탄소를 발생시키는 친환경성까지 갖추고 있다. 반면에 사용 후 치명적인 방사선을 내뿜는 핵연료를 대규모로 남기는가 하면, 사고가 발생할 경우 수습하기 까다로운 데다 조기에 수습하지 못하면 체르노빌 원자력 발전소 사고나 후쿠시마 원자력 발전소 사고와 같은 환경에 반영구적인 수준의 악영향을 남기는 치명적인 단점을 가지고 있다.
과학자들이 이상 기온과 기후 재난의 원인으로 이산화탄소를 지목하면서 떠오르게 된 화두가 이른바 ‘탄소중립’이다. 세계 각국은 2050년까지 이산화탄소를 줄이는 데서 나아가 탄소를 전혀 배출하지 않거나, 포집해 온실가스 양을 ‘0’으로 만드는 것을 골자로 한 ‘넷 제로(Net-Zero)’를 선언하기 시작했다. 화석연료를 태워 얻는 에너지 대신 태양광, 풍력 등 자연적으로 발생하는 재생에너지에 관심을 돌리는 것도 이 때문이다. 그런데 현재의 신재생 에너지 기술은 무엇보다도 경제성 측면에서의 한계를 극복해야 하는 숙제가 있다. 또 하나의 문제점은 현재의 기술 수준으로 볼 때 태양광 발전을 비롯한 신재생 에너지들이 의외로 환경 친화적이지 않다는 것이다. 기후변화와 화석연료의 고갈, 신재생 에너지 개발의 한계 등에 대한 이슈는 결국 주도적인 에너지원을 무엇으로 할 것인가에 대한 해답을 요구한다. 이 질문에 대한 현실적 대안이 바로 새로운 원전의 건설이라는 것이다.
1953년 미국의 아이젠하워 대통령이 UN총회에서 ‘평화를 위한 원자력(Atoms for Peace)’을 제안하면서 UN은 1957년 국제원자력기구(IAEA)라는 독립기구를 설치하고, 원자력의 평화적 이용을 위한 시대를 맞게 되었다. 원자력의 평화적 이용이 확대되고 상업용 발전이 상용화하면서 원자력발전에 대한 경제성과 안전성에 대한 요구가 점차 높아지면서 현재는 3세대+ 발전소가 개발되어 있다. 세계 각국은 지속성, 안전성, 경제성, 핵비확산성을 획기적으로 발전시킨 4세대 발전소를 개발 중에 있다. 이와 함께 주목받고 있는 신개념의 원전이 소형모듈원자로(SMR-Small Modular Reactor)이다. 소형 모듈 원전은 기존 대용량 발전 원자로에 대비되는 개념으로 300MWe(메가와트) 이하의 전기 출력을 가진 소형 원자로이다. SMR은 기존 원전과는 차원이 다른 안전성이 보장될뿐만 아니라, 원전의 경제성, 친환경성을 모두 챙긴 신개념 원전으로, 입지와 출력에서 유연성도 갖춰 탄소 감축의 대안으로 전 세계적인 관심을 받고 있다.
정부는 2030년까지 탄소중립을 주도할 세계 최고 수준의 ‘소형모듈원자로(i-SMR)’를 상용화하겠다고 밝혔다. 현재 첨단산업의 발전에 따라 전 세계 전력수요 증가에 대응하고 탄소중립을 구현하기 위한 수단으로 원자력 에너지의 중요성이 증대되고 있다. 특히 최근에는 기존의 대형원전보다 비용·안전성 등이 뛰어난 차세대 원자로인 소형모듈원자로가 주목을 받고 있는데, 전 세계적으로 80여 종의 소형원자로가 개발이 진행되는 등 경쟁이 치열한 상황이다. 이에 대응하기 위해 소형모듈원자로는 세계 최고 수준의 경수로형 소형모듈원자로 확보를 목표로, 기존 대형원전보다 제작기간이 단축된 혁신제조 기술개발 등 혁신형 소형모듈원자로 개발과 조기 상용화를 위한 작업에 박차를 가하고 있는 중이다. 선진 원자력시스템의 확립을 위해서 탄소중립 구현에 필요한 다목적·산업용 원자로 개발을 목표로 고온가스로, 소듐냉각고속로, 용융염 원자로 등 선진원자로 핵심기술 확보와 맞춤형 연료기술 확보를 위해 전력투구한다는 것이다. 경상국립대 명예교수
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