에너지 위기와 과학기술 : 원자력 발전

목차

1. 에너지 위기의 본질

2. 위기해결의 방법으로서의 원자력

3. 원자력을 통한 기후변화 억제 가능성

본문내용

늄을 뽑아내고, 이것을 다시 핵분열 연쇄반응이 가능하도록 농축하고, 마지막으로 핵연료로 가공해야 한다. 이 모든 과정에 많은 양의 에너지가 투입되어야 하고, 그에 따라 이산화탄소가 배출된다.
독일의 생태연구소( ko-Institut)가 수행한 연구에 따르면, 원자력발전을 하기 위한 모든 활동을 고려했을 때의 온실기체 배출량은 원자력 산업계가 주장하는 1킬로와트시의 전력당 3-6 그램이 아니라 35그램이 된다. 이 연구는 원자력 발전의 이산화탄소 배출 정도가 천연 가스 열병합 발전과 비슷하다는 것을 보여준다. 그런데 바이오가스를 사용하는 열병합 발전의 경우는 이산화탄소 배출량이 원자력 발전보다 훨씬 적을 뿐만 아니라 마이너스 배출, 즉 이산화탄소를 흡수한다는 결과가 나오는데, 이는 화석연료 회피량을 고려했기 때문이다. 가정이나 공장에서 열병합 발전기에서 나오는 열로 난방을 할 경우에는 이에 해당하는 양만큼의 난방용 화석연료를 사용하지 않게 된다. 다시 말하면, 열병합 발전이 난방용 화석연료 사용의 회피를 가능하게 함으로써 그렇지 않을 경우 이로부터 배출되었을 이산화탄소를 흡수하게 되기 때문에, 순수 배출량과 이 가상의 흡수량(부호가 -인)을 더했을 때 흡수량이 더 많으면 마이너스 값이 나오는 것이다. 전력 1킬로와트시 생산에 대하여 배출되는 이산화탄소의 양은 원자력 발전소 35g, 소형 가스 열병합 발전기 78 - 120g, 바이오가스 소형 열병합 발전기 -488g. 소형 열병합 발전기는 투입된 에너지의 32%를 전력으로, 53%를 난방열로 변환하기 때문에 전체 효율이 85%에 달한다. 그러나 이에 비해 대형 화력 발전소와 원자력 발전소의 효율은 34% 정도밖에 되지 않는다. 나머지 66%의 에너지는 모두 열의 형태로 버려진다.
현재 지구 전체의 전기생산에서 원자력 발전이 차지하는 비율은 17%이다 (수력 약 20%, 화력 약 60%). 지구의 일차 에너지 수요 중 전기의 비율이 34%라는 것을 고려하면 지구전체의 일차 에너지 수요 중에서 원자력이 차지하는 비율은 6%에 못미친다.
다른 에너지원과 비교할 때 원자력의 가장 큰 약점은 전기 생산에만 사용가능하다는 것이다. 그러므로 원자력 산업계의 주장을 받아들여 원자력 발전을 최대로 확대해서 화력 발전을 모두 원자력 발전으로 대체한다 해도 방출되는 이산화탄소의 20% 정도만을 줄일 수 있을 뿐이다. 이20%를 줄이기 위해 1990년을 기준으로 화력 발전을 모두 원자력 발전으로 대체할 경우 가동중인 420기의 원자로 외에 추가로 건설해야 할 원자로의 수는 발전용량 130만 킬로와트급의 원자로 1250기이다. 그런데 현재 채굴 가능한 우라늄 매장량은 길게 잡아야 130만 킬로와트급의 원자로 1000기를 30년간 가동할 수 있는 양밖에 되지 않는다. 원자로 1250기를 추가로 건설하여 그 총수가 거의 1700기에 달하게 되면 원자력 발전이 가능한 기간은 최대로 잡아야 18년 정도밖에 되지 않는다. 요컨대 현행의 원자력발전으로 지구온난화 문제를 해결하는 것은 불가능하다는 결론이 나온다. 결국은 원자력발전이 가능한 기간을 60배 가량 늘려주는 고속증식로 쪽으로 나아가야만 원자력발전으로 온난화를 억제할 수 있다는 주장이 약간이나마 설득력을 지니게 된다.
이제 수백개의 고속증식로가 가동된다고 가정해보자. 이를 위해서는 플루토늄을 뽑아내는 수십개의 재처리 시설이 필요하다. 이 시설들을 어디에 세울 것인가라는 문제는 차치하고라도 재처리 시설로부터 방출되는 방사능, 처리 과정 중에 만들어지는 핵폐기물이라는 거의 해결 불가능한 문제들이 발생한다. 게다가 고속증식로와 재처리 시설로 가는 길은 경제적으로도 대단히 값비싼 길이다. 더욱 우려할 만한 문제는 고속증식로가 핵무기 개발과 불가분의 관계를 지니고 있다는 것이다. 보통의 원자로도 핵무기와 간접적인 연관을 가질 수 있지만(100만 킬로와트급의 가압경수로형 원자로는 해마다 약 200-250 킬로그램의 플루토늄을 만들어낸다. 원자력계에서는 보통 이 플루토늄이 순도가 낮기 때문에 원자탄 생산에 사용될 수 없다고 주장하지만, 이것으로도 "성능이 나쁜" - 그러나 재래식 무기에 비해 파괴력은 여전히 대단히 높은 - 원자탄은 충분히 만들 수 있다), 고속증식로의 연료인 플루토늄은 곧바로 핵무기 생산에 이용될 수 있다. 산업적으로 이용되는 플루토늄으로 핵무기 하나를 만들 수 있는 최소량은 금속형태로는 8킬로그램, 산화물로는 10킬로그램이다. 고속 증식로용 플루토늄보다 순도가 훨씬 더 높은 군사용 플루토늄으로 원자탄을 만들 수 있는 최소량은 금속 형태가 4킬로그램, 산화물이 6킬로그램이다. 원자탄 생산 가능 최소량은 순도와 플루토늄의 밀도에 따라 크게 달라진다. 최근의 인도와 파키스탄의 핵실험은 원자탄으로 나아가는 데 높은 장벽이 존재하지 않는다는 것을 보여준다. 기존의 핵무기 보유국 5개국은 핵무기를 먼저 개발한 후 이때 축적된 기술을 이용해서 원자력 발전으로 넘어갔다. 그러나 인도와 파키스탄은 원자력의 "평화적" 이용을 통해서 핵무기 제조 관련 기술과 원료를 습득한 후에 핵무기를 개발했다.
원자력이 위기를 해결해줄 수 있다는 희망을 품고 원자력을 확대하는 것 자체가 오히려 해결책을 찾으려는 움직임을 지연시켜서 위기를 더 심화시킬 가능성도 크다. 유엔환경계획(UNEP) 총재 클라우스 퇴퍼(Klaus T pfer)가 말하듯이 원자력의 확대로 인해 짧은 기간동안이라도 에너지 공급이 그럭저럭 원활하게 이루어지는 것처럼 보이면, 그만큼 대안적인 에너지 시스템의 모색이 늦추어짐으로써 나중에 더 커다란 혼란이 초래될 수 있는 것이다. 원자력발전소의 건설비용이 다른 발전소, 예를 들어 가스-증기 열병합 발전소 건설비용보다 다섯배나 높기 때문에, 원자력에 의존하는 시스템에서는 높은 투자비를 뽑아내기 위해서는 가능한 한 오래 가능한 한 많은 전기를 판매해야만 하는 결과를 낳을 수밖에 없다. 이러한 점도 원자력의 확대가 에너지의 효율적 이용과 대안 모색을 저해한다는 것을 보여주는 것이다. 이와 같은 에너지 시스템에서는 에너지 절약을 위한 기술개발이나 재생가능 에너지에 대한 관심이나 자극은 생겨나기 어려운 것이다.

키워드

에너지 위기,   원자력 발전,   기후변화