핵무기 전용 걱정없는 원전 나온다

자연과 조화를 이룬 프랑스 원자력발전소의 전경. 차세대 원전은 기존의 화석 연료 발전에 비해 이산화탄소를 발생시키지 않고, 사용후 핵연료를 새로운 연료로 써 폐기물이 줄어들기 때문에 환경친화적이다. -동아일보 자료사진

《최근 사용하고 난 핵연료를 핵무기로 전용하는 일을 걱정하지 않아도 되는 차세대 원자력발전소가 계획 중이다. 이 원자력발전소는 사용 후 핵연료를 새로운 연료로 쓸 수 있는 장점도 가진다. 미국, 프랑스, 일본 등 10개국이 참여하는 ‘제4세대 원전(Gen Ⅳ)’ 그룹과 러시아, 독일, 중국 등 16개국이 참여하는 ‘혁신형 원자로 개발사업(INPRO)' 그룹이 각각 차세대 원자력발전소 건설 프로젝트를 진행시키고 있다. 한국은 두 그룹에 모두 참여하고 있다.》

지난달 15일부터 5일간 오스트리아 빈에서 열린 국제원자력기구(IAEA) 총회 기간에 진행된 과학포럼에서도 두 그룹의 연구 성과가 활발히 논의됐다. 미국 에너지부 핵에너지과학기술국의 윌리엄 매그우드 4세 국장은 “차세대 원전에서 안전성, 경제성, 지속 개발가능성에 못지않게 중요한 요소가 핵확산 저항성”이라고 말했다. 특히 핵무기로 전용될 가능성이 있는 사용 후 핵연료를 재활용해 다시 원자로의 연료로 만드는 핵연료주기기술을 강조했다.

제4세대 원전 그룹은 핵연료주기기술이 포함되고 2030년 상용화할 수 있는 6가지 원자로 시스템을 제안한 상태다. 한국원자력연구소가 2002년 초에 개념 설계를 끝낸 한국 신형 액체금속로인 ‘칼리머(KALIMER)’가 이 가운데 하나인 ‘나트륨 냉각 고속로(SFR)’의 후보로 선정됐다.

보통 원자력발전소는 1950년대에 개발된 초기 원형로(prototype)가 제1세대, 1970년대부터 등장한 상용로가 제2세대, 1990년대 후반부터 나온 신형원자로가 제3세대로 구분되는데 제4세대는 핵무기 걱정 없는 혁신형 원자로다.

사용 후 핵연료에서 순수한 플루토늄을 뽑아낼 경우 플루토늄은 핵연료로 다시 사용할 수 있지만 핵무기로 전용할 수도 있기 때문에 문제였다.

원자력연구소 신형원자로개발단의 박종균 단장은 “사용 후 핵연료에 금속을 잘 섞어 새로운 연료를 만들면 플루토늄만을 뽑아내는 것이 불가능한 동시에 새로운 연료로 사용할 수 있다”고 말했다. 현재 이런 연료의 성능은 실험실에서 확인된 상태다.

또 핵연료의 재활용이 가능해지면 사용 후 핵연료 가운데 폐기물이 대폭 줄어든다. 즉 방사성 폐기물 처리장의 규모가 획기적으로 감소된다.

러시아가 주도하는 INPRO 그룹은 제4세대 원전 그룹과 비슷한 개념의 차세대 원전을 개발하려고 한다. 먼저 경제성, 환경과 자원 지속성, 안전성, 폐기물 관리, 핵확산 저항성의 원칙을 정해 놓고 이에 맞는 혁신형 원자로의 조건을 찾고 있다. 현재 2050년 상용화를 목표로 구체적인 모델을 모색 중이다.

INPRO는 2000년 IAEA 총회에서 착수하기로 결정된 사업이다. 현재 IAEA에는 INPRO 회원국으로부터 총 16명의 전문가가 파견돼 있다.

한국에서 파견된 최건모 국제원자력기구 INPRO 국제조정관은 “한국의 강점은 지난 20년간 꾸준히 원전을 건설해 어느 나라 못지않은 실용기술을 보유하고 있는 것”이라며 “이론에는 미국 러시아가 강하지만 실용화에는 한국이 강하다”고 말했다. 또 그는 “차세대 원자력발전소에 대한 두 프로젝트의 중재자 역할을 할 수 있다”고 밝혔다.

이번 IAEA 총회의 과학포럼에서는 ‘원자력의 미래’에 대한 보고서의 공동연구책임자인 미국 MIT 물리학과 어니스트 모니즈 교수의 발표도 있었다. 모니즈 교수는 “원자력은 미래의 에너지 수요를 고려할 때 유력한 대안”이라고 전제하면서 “차세대 원전 개발에는 초기 투자비용이 많이 들지만 화석연료 발전의 이산화탄소 방출로 인한 사회·환경비용을 감안하면 원자력은 미래 에너지원으로 충분히 경쟁력이 있다”고 지적했다.

빈=이충환 동아사이언스기자 cosmos@donga.com