글로벌 세계 대백과사전/통상·산업/산업의 경영형태/에너지산업의 경영형태/원자력산업의 경영형태

원자력산업〔개설〕

原子力産業〔槪說〕

원자력은 여러 가지 산업분야에의 이용이 연구개발되어 실용화 단계에 있으나, 원자력산업으로 대표적인 것은 에너지원으로서의 원자력발전이다. 원자력발전은 한마디로 핵(核)분열의 연쇄반응에서 얻어진 에너지를 이용·발전하는 것으로, 1950년대 초에 미국해군이 원자력함(原子力艦)으로 개발을 착수, 1953년 민간회사(Westing­House)가 계승·실용화하였다. 민간이용을 위한 발전시설로는 1954년 미국의 원자력법이 개정되어 원자로(原子爐)의 민간수유를 인정하고 정부지원에 의한 개발을 촉진한 이후 제너럴 일렉트릭사(General Electric Co.)가 1963년 52만 ㎾의 원자력발전소 건설을 착수한 것이 최초였다.

원자력 발전의 일반적인 원리는 우라늄235와 같은 핵분열 물질을 특수철근 콘크리트 벽으로 튼튼하게 만든 원자로 속에 채워넣고, 그 속에서 핵분열 연쇄반응(核分裂連鎖反應)을 일으켜 여기서 얻어진 열에너지로 고온고압의 수증기를 발생시켜 이 수증기의 힘으로 터빈 발전기를 회전, 전기를 일으키는 것이다. 따라서 원자력발전은 '핵분열 연쇄반응' → '증기발생'의 과정만이 다르고, 그 이후의 '터빈발전기 회전' → '전기발생'과정은 유류(油類)에 의한 기존의 화력발전과 같다.

한편, 연료인 농축우라늄은 보통 정기적으로 일정량(우리나라 원자력발전소의 경우 매년 3분의 1씩)을 갈아채우게 되어 있어 유류에 의한 화력발전의 연료공급방식과 다르다. 원자력발전의 원료라 할 수 있는 우라늄은 주로 미국·캐나다·오스트레일리아·아프리카 지역에서 채광되고, 원자력발전용으로서의 농축(濃縮)우라늄 생산은 미국·소련·영국·프랑스 등 핵보유국에 한정되고 있다.

원자력발전은 제1·2차 에너지 위기에 따른 석유대체 주종 에너지원으로서 개발되어 에너지의 안정적 공급차원에서 급속히 보급되었는데, 1993년 6월 현재 전세계 30개국에서 416기의 원자력발전소가 가동중이며, 총설비용량은 3억4,090만㎾에 이르고 있다. 건설중이거나 계획중인 것을 합하면 557기로 총설비용량은 4억6,482만㎾에 달하고 있다.

원자력 산업의 특성

原子力産業－特性

우라늄의 편재

uranium－偏在

원자력발전의 원료인 우라늄은 특수광물로서 그 생산지가 미국·캐나다·오스트레일리아 및 아프리카 몇 개국에 한정되어 있고 매장량이 있는 것으로 추정된 중국·소련 등을 포함하더라도 석유보다도 더 심한 자원적 편재(偏在)현상을 보이고 있다. 더욱이 원자력발전에는 광석으로서의 우라늄이 아니라 농축(濃縮)우라늄이어야 하는데, 농축우라늄 생산공장의 가동에 필요한 500만kW의 전력 및 기술적 요인 등으로 실제 발전용 농축우라늄의 공급국은 미국·소련·영국·프랑스의 4개국으로 한정, 원자력발전은 이들 4개국과의 협력관계에 따라 결정되기 때문에 극심한 자원의 편재성을 보이고 있다.

고도의 기술성

高度－技術性

우라늄의 농축·핵분열 등 원자력의 기초적인 분야는 물론, 원자력이 파괴적 위험성을 지닌 에너지란 면에서 원자력발전소의 운전기술만을 습득하는 데에도 기초적인 과학지식을 구비한 이후 4년∼5년의 기간이 소요된다. 또한 원자력발전이 핵보유국들에 의하여 개발되었다는 점에서 비핵국(非核國)의 경우 원자력에 관한 기술습득의 한계가 있고, 가동은 물론 보전(保全) 자체적인 원자력발전소의 개발·증설이 다른 에너지산업에 비하여 어렵다.

핵에너지의 위험성

核energy－危險性

원자력발전은 핵분열의 연쇄반응에서 얻어지는 거대한 에너지를 이용한다는 점과, 원자폭탄·핵무기 등이 주는 공포감과 함께 고도의 위험성을 지니고 있다. 즉, 원자력발전소의 외부적인 파괴, 자체적인 사고, 정상가동에 의한 폐기물 등에서 오는 방사선오염(放射線汚染)은 원자력발전소의 건설을 반대하는 등 문제성을 낳고 있다.

따라서 원자력발전소를 건설한 국가는 다른 산업공해에 대한 것과는 다른 각도에서 엄격한 규제를 입법화하는 한편, 특히 원자로의 안정성 문제는 정부지원에 의한 기술발전과 함께 치밀한 법제도화를 끊임없이 개량하고 있다.

저렴한 발전단가

低廉－發展單價

원자력발전에 소요되는 농축우라늄이 석유자원보다 더 소수의 국가에 한정되어 있다고는 하지만, 최대의 공급국가인 미국이 '원자력의 평화적 이용에 관한 협정'으로 그 장기적인 공급을 보장하고 있고, 원유에 비하여 우라늄광석의 가격상승률이 훨씬 낮기 때문에 원자력발전소의 발전경비는 상승률에서 석유를 사용하는 경우보다 유리할 것으로 보인다.

미국의 제너럴 일렉트릭사가 산출한 원자력과 석유의 발전단가 비교를 공식계수로서 환산하여 보면(한국전력 산정치), 1㎾H당 발전원가가 유류(油類)는 1.95원, 원가력은 1.87원으로 원자력발전이 ㎾H당 8전이 싸다. 물론 발전소의 건설비용에 있어서는 1㎾당 원자력이 308달러, 유류가 181달러이고, 건설기간도 원자력은 5년, 유류는 3년으로 원자력발전소가 보다 많은 투자와 기간을 소요하지만, 이러한 점을 고려하고 감가상각을 하더라도 ㎾H당 8전이 싸다는 것은 원자력발전의 높은 경제성을 나타내는 것이다. 특히 핵연료 1톤의 열량은 석탄 10만톤, 유류 5만톤과 같고, 가격은 유류의 35% 수준에 불과하다는 일반적인 산정계수는 원자력발전소 건설을 위한 초기 투자규모·건설기간·기술습득·위헙성 등을 극복하면서 에너지 대책으로 채택되는 주요 이유가 되고 있다.

원자력발전소의 건설

原子力發電所－建設

원자력산업은 주로 발전소의 건설에서부터 시작된다 할 수 있으며, 이는 발전사업·배전(配電)사업의 형태에 따라 그 경영형태를 달리한다. 일반적으로 미국·일본 등 발전·배전사업이 민간기업 형태를 취하고 있는 국가는 원자력발전사업도 민간기업체제로 건설·운영하고, 외국과의 기술제휴관계도 민가베이스에서 이루어지고 잇다.

그러나 대부분의 비핵(非核)국가는 발전소건설·기술제휴·핵연료 공급 등에 대규모의 자본이 소요되지만, 에너지가 갖는 산업상 비중이 큰 원자력발전소를 외국자본에 의한 경영형태로 유치할 수 없다는 조건 등에 따라 국가 투자사업으로 건설하고 있다.

원자력발전소의 운영

原子力發電所－運營

원자력발전소는 기초원자재로서의 핵연료인 농축우라늄의 공급원이 제한된 국가에 의존하고 있기 때문에 그 장기적인 공급을 보장받는 것이 무엇보다도 중요하다. 따라서 대부분(핵연료 생산국은 제외)이 원자력발전소의 건설에 소요되는 자금, 지자재(機資材) 등의 공급과 핵연료의 공급을 일괄하여 외국(연료생산국)의 특정회사와 장기계약하는 것이 일반적이다. 가장 보편적인 방법은 핵보유국이 핵연료 생산회사로부터 원자력발전소 건설에 소요되는 자금의 일부를 장기상환 조건의 차관형식으로 도입하거나, 발전소 건설 자체를 맡기면서 핵연료의 장기공급계약을 함께 체결하고 있다.

따라서 원자력발전소의 운영은 핵연료 보유국은 정부의 안정성 보장을 중심으로 한 엄격한 관리체제내에서 운영하고, 기타 국가에서는 핵연료공급 및 성능보장을 위한 기술지도 등 외국회사와의 계약조건과 투자자인 정부기관의 정책지침에 따라 운영되는 것이 일반적이다.

원자력발전소의 경영실태

原子力發電所－經營實態세계적으로 가동중인 원자력발전소는 12개국의 54개소에 달하고 있으나, 최초로 가동된 발전소도 10년 미만에 불과하고, 대부분의 발전소는 가동 후 2년∼3년 정도로 아직 일괄적인 평균실적은 집계하지 못하고 있다. 그러나 원자력발전소를 설계하던 당시에 추산한 경영성과에서 크게 차이가 없으며, 특히 1970년 이후의 석유가격 상승에 따라 원자력발전소의 이점이 상대적으로 높아지고 있다.

원자력발전은 대규모의 건설비와 장기의 건설기간을 소요한다는 조건 때문에 현재까지 가동중인 발전소의 발전단가는 유류에 의한 발전비를 초과하고 있으며, 대부분의 발전소가 가동 5년째부터는 석유원가 상승과 함께 유류에 의한 발전과 동일수준이 되고, 10년 이후부터 훨씬 싼 값의 수준이 될 것으로 보고 있다.

고리발전소의 발전과정

古里發電所－發展過程

우리나라 최초의 원자력발전소로 가동중인 고리(古里)발전소의 원자로는 미국 웨스팅 하우스사에서 1953년에 개발한 PWR(加壓輕水冷却原子爐)로서, 원자로의 안정성이 날로 개발되는 점에서 보면 비교적 오래된 형식이기는 하나, 구조면에서 간결하고 고압(高壓)을 유지한다는 장점을 가지고 있다. PWR(pressurized water reactor)는 핵분열로 노심부(爐心部)에서 발생한 대량의 고온 에너지를 높은 압력이 걸린 경수(經水)를 순환시켜 열교환기로 전달, 발전기 터빈을 회전시키는 데 필요한 수증기를 얻는다. 사용하는 연료는 약 3%로 농축된 우라늄 235로서, 48톤의 핵연료가 121개의 핵연료봉(核燃料棒)에 나누어져 장전(裝塡)되는데, 3분의 1에 해당하는 16톤을 매년 1회씩 새것으로 바꾸어

넣는다. PWR는 방사능 오염 부분이 노(爐)에 한정되고, 방사능성 폐기물의 양이 아주 적으며, 제어봉(制御棒) 조작의 간편, 높은 가동률, 연료교환의 용이성 등의 장점을 가지고 있다.

핵연료가 장전되어 핵분열 연쇄반응을 일으키는 원자로는 깊이 12m, 직경 40m의 바위 속에 묻히며, 원자로 자체는 3.7㎝ 두께의 철판으로 핵연료를 둘러싸고, 그 밖을 다시 70㎝ 두께의 특수철근 콘크리트벽으로 쌓아 구축되었다.

한국의 원자력 발전

韓國－原子力發展

1970년 6월 미국의 웨스팅 하우스사와 건설 및 기자재 도입을 위한 계약을 체결하고 1971년 3월 경상남도 동래에서 기공한 고리1호기가 1978년 5월 준공됨으로써 원자력 발전시대가 개막되었다. 당시 세계 21번째로 원자력 상업발전을 시작한 한국은 세계적인 반핵운동에 역행, 장기적인 시설능력 확대를 계획함으로써 구미 원자력발전 수주업체들의 치열한 각축장이 되었다. 고리1호기가 58만7,000㎾, 건설중이었던 고리2호기가 65만㎾, 월성3호기가 67만8,683㎾의 시설용량을 갖추고 있었는데 고리1호기의 준공과 동시에 시설용량이 각각 95만㎾ 규모의 고리5호기·고리6호기가 기공되었다.

그러나 한국의 원자력발전은 새로운 에너지원의 확보라는 당위성만큼이나 지나치게 정책적이었고 구조적인 모순 또한 상당하였다. 그 첫째는 정상가동 유지를 위한 국내기술의 부재였으며 그 결과 과잉비용부담과 잦은 가동중단 사태를 빚었다. 둘째는 독자적인 기술개발과 축적 및 기술이전의 부재였다. 3호기까지는 웨스팅 하우스와 영국의 GEC사에 일괄도급방식으로 진행되어 한국측의 역할은 지극히 보조적이고 단순한 부문에 그쳐 기술이전이나 파급효과를 기대할 수 없었다.

당초 원자력 산업의 단계적 국산화가 추진되었으나 국산화율은 월성 1호기가 10%, 고리2호기가 12.86% 목표에 그쳐 당시 국제원자력산업의 동향에 비추어 볼 때 상당한 저자세였다. 5·6호기는 분할발주방식을 채택하였고 국산화율은 5호기가 목표 18.35%에 노력목표 23.69%로, 6호기가 목표 23.3%에 노력목표 34.97%로 높게 책정되었으나 역시 웨스팅하우스사와 GEC가 각각 1차·2차 계통사업을 수주함으로써 성과가 의문시되었다. 셋째는 농축우라늄의 대미의존도 심화였다. 한국은 국제 원자재시장에서 천연우라늄을 구입하여 이를 미국의 농축공장에서 농축, 연료형태로 성형가공한 다음 국내에 반입·사용하는 방식을 취했고 사용된 핵연표의 재처리 역시 동일한 과정을 취했으며 농축도 한·미 원자력협정에 의거 미국과의 장기농축공급에 100% 의존하였다.

국산화 추진의 일환으로 국산대체가 가능한 품목을 선정, 제조가능업체에 대한 선별육성이 정책적으로 추진되었는데, 전라남도 영광으로 입지선정을 끝낸 7·8호기를 둘러싸고 외국수주업체들의 치열한 경쟁이 야기되면서 일대파란이 일었다. 1982년 월성3호기가 준공되었고 1983년에는 고리2호기가, 1984년에는 고리5호기가, 1985년 고리6호기가, 1986년에는 영광7호기가, 1987년 영광8호기가 각각 준공되었다. 1996년 말 현재 총 11기의 원전이 가동중이며, 총시설용량은 961만6,000kW로서 국내 총발전시설 3,570만 2,000kW 중 26.9%를 점하고 있다.