대형 원전·소형 원자로… 다양한 포트폴리오로 수출 공략 [에너지대전환 '리셋' 탈원전]

<下> 원자력R&D 투자 확대 절실
초고온가스로·용융염로 등
민간기업과 4세대 원자로 연구
한미 원자력협정 개정 대비
사용후핵연료 처리기술 키워야

"세계 원자력 시장이 이렇게까지 민간 주도로 기술 개발이 이뤄졌던 적이 없다."

세계의 투자시장이 소형모듈원자로(SMR)에 관심을 갖기 시작하면서 원전기업에 자금이 몰리고 있다.

세계 흐름에 맞춰 우리나라도 민간 주도로 가기 위해서는 현재 보유하고 있는 기술을 발전시키기 위한 다각도의 연구개발이 필요한 상황이다. 특히 원자력 관계자들은 원자력 R&D를 통해 다양한 포트폴리오를 만들어야 세계 원전 시장을 선점할 수 있다고 주장하고 있다.

우리나라 원전기술은 원전 선진국과 대등한 위치라는 게 학계의 평가다. 핵무기 보유국이 아님에도 불구하고 UAE에 원전을 수출해 성공적으로 운영하고 있다는 점이 높게 평가받고 있다.

한국원자력연구원 임채영 혁신원자력시스템연구소장은 6일 "해외에 원전을 지으면서 공사기간이나 비용을 계획된 대로 맞춘 사례가 별로 없어 한국의 원자력 산업이 가장 효율적으로 잘돼 있다고 평가받고 있다"고 말했다.

■4세대 원자로 연구개발 한창

지금 원전 시장은 2000년대 후반 휴대폰 시장과 흡사하다.

2007년 애플이 아이폰을 공개하면서 시장은 혁신적인 제품이라고 주목하기 시작했다. 당시 삼선전자는 가성비를 중시하던 소비자층을 버리지 않고 피처폰 모델을 계속 출시하면서 스마트폰 개발에 착수해 휴대폰시장에서의 점유율을 유지했다.

울산과학기술원 방인철 원자력공학과 교수는 "가성비가 좋은 즉 전력단가가 낮은 대형원전 모델을 개선시켜가면서 새롭게 등장한 SMR 모델을 개발해 포트폴리오의 다양성을 유지해야 한다"고 주장했다.

한국원자력연구원은 경제성과 안전성, 핵확산 저항성을 장점으로 가지고 있는 4세대 원자로 기술을 연구 중이다. 이 중 초고온가스로(VHTR), 소듐냉각고속로(SFR), 용융염로(MSR) 등이 대표적이다. VHTR는 기존 원자로에서 사용해오던 별도 냉각 장치와 이를 운영하기 위한 발전장치 등이 필요가 없다는 장점이 있다. 한국원자력연구원 임채영 혁신원자력시스템연구소장은 "현재 미국 USNC, 현대엔지니어링과 함께 캐나다 북부에 5~10㎿ 규모의 VHTR 건설 프로젝트를 진행 중"이라고 말했다.

SFR은 사용한 핵연료를 재활용해 우라늄 이용률을 100배 이상 높여 폐기물 양도 100분의 1로 줄일 수 있다. 이 기술은 현재 설계 완성도가 상당한 것으로 파악됐다. 학계는 2년쯤 더 연구개발이 이뤄지면 건설허가 신청 서류를 낼 정도의 단계로 보고 있다.

원자로의 끝판왕이라 불리는 용융염로(MSR)는 용융염 안에 핵연료가 액체상태로 녹아 있다가 사고가 발생할 경우 핵연료와 용융염이 굳어 그대로 갇히게 된다. 원자력연구원은 이 원자로를 개발하기 위해 삼성중공업과 연구개발에 들어갔다.

■기로에 선 파이로프로세싱

원전에서 사용한 핵연료는 임시저장고에 저장한 뒤 중간저장고로 보내거나 재처리를 한 뒤 지하 500m 이상 영구처분 저장고에 저장하게 된다. 사용 후 핵연료를 최소화하는 방법은 파이로프로세싱. 이 기술은 사용후핵연료를 100분의 1로 줄이고 고온을 이용해 물에서 수소를 만들어내며 전력까지 얻는다.

한국원자력연구원이 미국 아르곤국립연구소와 아이다호국립연구소와 10년 동안 연구해왔다. 지난해 연구를 마쳤지만 한미 공동 연구보고서가 늦어지고 있다. 앞으로 공동 연구보고서가 나온 뒤에는 정부에서 재검토위원회를 통해 추가 연구개발 여부를 결정하게 된다.

파이로프로세싱을 추가 연구개발을 허용하더라도 당장 활용할 수 있는 단계는 아니다.

상용화 기술일 경우에도 높은 장벽에 막혀 있다. 과학기술정보통신부 관계자에 따르면, 우리나라는 한미 원자력협정을 통해 임시저장된 사용후핵연료를 꺼낼 수도 없다.

과학계 한 인사는 "당장 규제에 묶여 있다고 하더라도 고체연료미사일 사거리 제한이 풀리는 것처럼 협정 개정을 대비해 파이로프로세싱 R&D를 지속해야 한다"고 주장했다.

[e-mail] 김만기 기자