KIMS Periscope

KIMS Periscope 제156호

중국의 해상원자력발전 추진과 해양환경보호

前 한국해양과학기술원
원장

홍 기 훈

중국의 핵공업집단공사(CNNC: China National Nuclear Corporation)는 2016년에 해상원자력발전소 약 20기를 남중국해 소재 도서들에 2021년까지 설치할 계획을 추진한다고 발표한 바 있는데 최근 그 일환으로 산동성 엔타이소재 위해(威海)항에서 모형을 시험하고 있는 것으로 알려졌다.  위해항은 인천에서 약 300~500km 떨어진 황해의 서쪽 해안이다. 중국은 1970년대부터 잠수함 추진체로 소형원자로를 개발해온 것으로 알려져 있고, 같은 기술과 인재풀을 이용하여 해상원자력발전소를 건설하는 데 사용할 것이라는 점은 쉽게 예상할 수 있는 일이다. 현재 중국에서 전기 1 킬로와트(kilowatt hour)를 생산하기 위해 해상디젤발전 시에는 2 유안이 소요되고, 해상원자력 발전 시에는 0.9 유안이 소요된다. 또 육지에서 멀리 떨어진 바닷가와 인공 도서― 특히 남중국해의 해상에 건설한 복수의 인공도서에서 번창하는 산업활동과 주민들에게 전기를 공급해야 할 사유는 급격히 늘어나고 있다. 이 때문에 중국은 원자로 탑재선박을 복수의 남중국해나 동중국해의 해저석유가스 채굴공사장으로 이동시켜 직접 필요한 전기를 공급할 계획을 갖고 있다. 특히 최근에는 분쟁지역 바깥에서 해저에 매장된 ‘불타는 얼음’(combustible ice)이라고도 부르는 메탄수화물의 시험 채굴에 2017년 성공한 바 있다. 중국은 또한 33,069톤 급의 길이 152미터가 되는 핵추진(원자로탑재) 쇄빙선을 추진한다고 알려져 있다.

  육지에서 멀리 떨어진 섬에 필요한 전기를 공급하는 방식은 주로 육상에서 전기를 생산하여 해저케이블로 섬까지 전기를 보내주거나 섬의 육지에 발전소를 건설하여 공급한다. 발전소는 사용하는 원료에 따라 석탄∙가스∙원자력∙풍력∙태양광∙지열 발전소라고 부른다. 원자력 발전소는 연료 재공급 주기가 길고 이산화탄소를 배출하지 않으나 제작과 운영에는 상당한 기술력이 필요하기에 일부 기술선진국에서만 가능하다. 또한 1984년 체르노빌과 2011년 후쿠시마 원자력 발전소 사고로 인한 다량의 방사성물질의 누출로 인한 해양과 육지 오염사고로 해상 원전 발전을 반대하는 일부 환경 단체들이 존재한다. 석유나 가스 채굴 플랫폼 등 해상 플랜트에 전기를 공급하기 위해 해저케이블을 설치하기에는 너무 멀기 때문에 소형 디젤발전기를 해상플랜트에 설치하는 것이 보통이다. 일반적으로 플랫폼 1개에 소요되는 전기는 수 메가와트에서 수백 메가와트로 상당하고, 통상 디젤분량은 매일 20-30 입방미터가 필요하다. 발전용 디젤을 보관하는 별도의 선박, 그리고 플랫폼에서 차지하는 디젤발전기의 무게와 부피, 또 이산화탄소 배출에 따른 부담금 등 석유채굴업자에게 상당한 부담을 준다. 따라서 선박탑재 이동형발전소에 대한 구상과 실행은 이미 오래 전부터 발전되어 왔다.

  선박의 크기나 용도에 따라 다르지만 선상 발전은 수백 킬로와트에서 수천 킬로와트의 전기를 생산하여 선박 원영에 필요한 전기를 충당한다. 선박 자체 용도 이외의 전기를 별도로 생산하여 선박 외부 시설에 전기를 공급하는 목적의 선박을 우리는 선상발전소라고 규정할 수 있다. 그러므로 발전설비를 선박이나 바지선에 탑재하여 이동할 수 있는 이동형 선상 발전소는 새로운 공학적 개념이 아니다. 실제로 태풍 직후에 전력이 끊어진 도서나 고립 해안부락에 발전선이 도착하여 육지에 전기를 공급한 사례들이 존재한다. 또한 선박탑재 원자력 발전소의 개념은 그리 새롭지 않다. 핵추진잠수함과 항공모함을 포함하는 핵추진전함들은 원자로를 탑재하고 전기를 생산하여 운항 추진력과 선박 운영에 필요한 전기를 충당하고 있다. 한편 국제적으로는 1989년부터 담수를 얻기 위한 해수담수화공정에 필요한 전기를 공급하기 위해 바지선에 원자로를 탑재하는 새로운 원자력발전소 개념이 구체화되기 시작했고 1995년에는 국제원자력기구 주최로 러시아연방의 핵물리학 중심 도시로 유명한 오브닌스크에서 부유식 원자력발전소 관련 심포지엄이 개최된 바도 있다. 한편 러시아는 모스크바에서 5,600킬로미터 떨어진 동쪽 끝 자락의 북극해안 소재 추코트카(Chukotka)지역 소재 빌리비노(Bilibino)에 1974-76년 기간 동안 6기의 원자로를 건설하였고 2003년부터 시작하여 2022년까지 단계적으로 은퇴시키고 있는 중이다. 또한 러시아는 2000년에 해상원자력발전소 건설 계획을 공표하고 2006년에 착수하여 원자로(2기) 탑재 플랫폼 바지(barge)형 선박 아카데믹 로모노소프(Academic Lomonosov)의 규격을 러시아 연방전문가심사위원회로부터 승인 받았다. 이 해상 원자로는 총 305명을 고용하며 100,000명 인구의 도시에 충분한 전기를 공급한다.

  전 세계적으로 2018년 현재 140여척의 선박이 180여 기의 소형원자로에서 추진 에너지를 얻고 있다. 그리고 통산 12,000원자로년(reactor year)을 기록하고 있다. 앞으로 기후변화에 대응하여 화석연료 대신 원자로를 사용할 가능성은 높으나, 원자로 안전에 관한 과도한 두려움으로 항구적 이용에도 정치적인 제약을 받고 있기도 하다. 핵추진 잠수함은 1940년대에 설계가 시작되어 1953년 미국에서 시험원자로를 생산했고, 1955년에 핵추진 잠수함 USS Nautilus호를 현업에 취역시켰다. 또 1960년에 항공모함 USS Enterprise호는 8개의 원자로(총 210MW)를 탑재시켰고 2012년 말에 현업에서 퇴역했다. 미국에서는 고도의 표준화 작업∙유지보수∙고도의 훈련 등으로 지난 50년간의 운영 중 아무 사고가 없었다. 다만 러시아에서는 관련 인력의 기술 및 훈련 부족으로 원자로가 수리 불가능할 정도로 파손되고 방사성물질이 배출된 사고가 약 20여건 발생했다. 이중 1985년에는 블라디보스톡에서 연료 공급작업 중 증기가 폭발하여 작업자 10명이 사망하고, 200PBq의 핵물질이 배출되어 50여명이 방사능 피폭노출로 부상을 입은 바 있다. 이외에 영국과 프랑스가 각각 20여척 미만, 중국은 6척의 핵추진 잠수함을 취역 중이다. 인도는 2009년에 6,000 톤급 Arihant호 건조를 착수하여 70 MW 원자로를 탑재한 핵추진잠수함을 2016년에 취역 시켰다. 2차로 이보다 더 큰 핵추진 잠수함 1척을 2018년에 시작하여 2022년까지 건조할 계획을 추진 중이다.

  이상에서 살펴본 바와 같이 해상원자력발전선 운영은 다른 첨단생산설비와 마찬가지로 고도의 표준화 작업, 고도의 유지보수 시행, 종사자들에 대한 고도의 훈련을 지속적으로 유지하는 한 안전하게 이전에 전기의 부족으로 추진하지 못했던 육지에서 멀리 떨어진 도서나 해상에서의 새로운 해양개발사업의 목적을 달성할 수 있다.

  한편 바다를 공유하고 있는 인접 국가들로서는 원자력발전(원전)산업으로부터 월경성(越境性) 오염을 방지할 수 있다는 보장을 원전산업이 개시되기 전이거나 운전 중 그리고 사후에 받을 필요가 있다. 국내에서 산업시설이나 인구밀집시설을 건설할 때 받는 환경영향평가제도와 마찬가지이다. 이러한 환경안전 보장은 지역협정을 통해서 가장 효율적으로 이행될 수 있다. 북동대서양환경보호조약 (OSPAR Convention)에서는 6대 주요분야 중에 방사성물질감시를 그 중의 하나로 조문에 포함하여 다루고 있다.  그리고 발틱해 환경보호조약(HELCOM)에서도 부속서 1 유해물질에 방사성물질을 포함하고 정기적으로 상황을 평가한다. 그러나 황해∙동해∙동중국해∙남중국해에서는 유럽의 북동대서양환경보호조약 혹은 약간 느슨한 형태의 발틱해 환경보호조약처럼 구속력 있는 조약이 존재하지 않는다. 최근 후쿠시마 원자력발전소 방사성물질 유출사고 이후 일본과의 일본산 생선에 대한 우리 정부의 수입금지조치에 대해 일본이 세계무역기구(WTO)에 제소하여 일심에서 승소했으나 최종심에서 패소한 점을 감안한다면 우리도 지역해 환경보호 협정체결을 인접국가들과 추진하여 중국의 해상원자력발전선박 건조에 대한 정보 제공을 요청하는 등 적극 대응할 필요가 있다.

홍기훈 전 원장(ghhong@kiost.ac.kr)은 서울대 해양학과 졸업 후 미국 알래스카주립대에서 이학박사를 취득, 한국해양과학기술원 책임연구원 · 런던협약 과학그룹회의 부의장 · 한국환경준설학회 회장 등 역임 후 한국해양과학기술원 원장으로 재직했다.

  • 본지에 실린 내용은 필자 개인의 견해이며 본 연구소의 공식 입장이 아닙니다.
  • KIMS Periscope는 매월 1일, 11일, 21일에 카카오톡 채널과 이메일로 발송됩니다.
  • KIMS Periscope는 안보, 외교 및 해양 분야의 현안 분석 및 전망을 제시합니다.
  • KIMS Periscope는 기획 원고로 발행되어 자유기고를 받지 않고 있습니다.

KIMS regularly sends out Kakao messages with the latest research output on maritime security. We offer latest insights into what the current issues are and what ought to be done in this ever-changing world. Anybody interested in reading these findings are encouraged to subscribe to our channel.

카톡친구 버튼

친구추가 버튼

코드스캔 버튼

QR코드 스캔

채널 버튼

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *