에너지 정책, 미국의 원자력 에너지 정책이 주는 시사점

2050년까지 원자력 에너지는 미국이 탄소중립 경제로 전환하는 데 있어서 큰 역할을 할 것이다. 미국은 이것을 실현하기 위해 수십억 달러를 투자하고 있다. 2021년 미국 에너지부(DOE)는 원자력 연구를 지원하기 위해 13억 달러를 지출했다. 2021년 원자력 분야에서 가장 큰 성과를 거둔 10대 업적은 다음과 같다.

1. 기존 원자력 발전소에 대한 투자
현재 원자력은 미국의 무탄소 전력의 절반 이상을 차지하며 기존 원자력 발전소의 조기 폐쇄는 미국이 탈탄소화 목표를 달성하는 데 있어서 상당한 장애요인이 된다. 따라서 기존 원전의 계속 운영을 지원하기 위해 60억 달러를 투자한다.

2. 차세대 원자로 실증 프로젝트
미국은 청정 에너지에 대한 접근을 확대하고자 차세대 원자로 실증 프로젝트에 25억 달러를 지원한다. 엑스-에너지(X-energy)는 4기의 Xe-100 원전을 워싱턴주 리치랜드에 건설할 계획이며, 테라파워(TerraPower)는 와이오밍주 캠머어에 있는 노후 석탄화력 부지에 소듐고속로를 건설할 예정이다.

3. 미래의 원자로에 대한 연료 공급
최근 DOE는 원자력 연료 수요를 직접 해결하기 위해 고순도 저농축 우라늄(HALEU, High-Assay Low-Enriched Uranium) 가용성 프로그램을 수립할 계획이다. HALEU는 미국에서 개발 중인 대부분의 차세대 원자로에 필요한 연료이다.

4. 사용후핵연료 부지선정 프로그램 착수
DOE는 국가의 사용후핵연료를 저장할 장소를 확보하기 위해 동의 기반 부지 선정 절차에 대한 피드백을 찾고 있다. 일반 대중의 피드백을 활용하여 폐기물 관리 전략을 개발하고 임시 저장장소를 찾기위해 커뮤니티와 협력한다.

5. 최초의 완전한 사고방지 연료 집합체
최근프라마톰(Framatome)의 첫 번째 완전한 사고방지 연료 집합체는 메릴랜드의 칼버트 클립스 원전에 설치되었다. 연료 집합체는 상업용 원자로에 장전되는 최초의 것으로 DOE의 사고방지 연료 프로그램을 통해 개발되었다.

6. 최초의 3D 프린팅 안전 브래킷
테네시 밸리 개발공사(TVA)은 앨라배마의 브라운스 페리 원전에 4개의 3D 프린팅 연료 어셈블리 브래킷을 설치했다. 브래킷은 마이크로 용접 공정을 사용하여 오크리지 국립연구소(ORNL)에서 적층 제조되었다.

7. 리머릭 원전 디지털 제어실 업그레이드
DOE는 엑셀론 원자력(Exelon Nuclear)와 협력하여 펜실베니아의 리머릭 원전에서 최초로 디지털 안전 시스템의 업그레이드를 완벽하게 수행한다. 자동화를 통해 시스템이 가동중단을 줄이며 플랜트 성능을 개선할 것이다.

8. 그린수소 생산 실증 프로젝트
DOE는 애리조나주 피닉스에 있는 팔로 베르데 원전에서 그린수소 생산을 추진 중이다. 6톤의 수소를 생산하여 수소터빈을 통해 첨두부하용 전력을 공급하거나 화학 제품 및 합성 연료를 제조하는데 사용한다.

9. 달에서 화성까지 원자력 기술 지원
달에서 화성까지(Moon to Mars) 이니셔티브에 따라 DOE와 NASA는 원자력 열 추진 시스템을 개발하기 위해 약 1,500만 달러를 지원했다. 방사성 동위원소 전력 시스템(RPS)을 개발하고, 달 표면에서 발전용 원자로의 실증을 추진 중이다.

10. 국제 파트너십 강화
2021년 COP 26 기후변화 회의에서 뉴스케일파워의 SMR 수출계약, 글로벌 원자력 프로젝트 개발 등 국제 원자력 에너지 파트너십을 강화하였다. 루마니아의 석탄화력 부지에 뉴스케일(NuScale)사의 SMR을 건설할 예정이다.

한국도 탄소중립 실현, 에너지 가격의 경쟁력 강화, 그리고 일자리 창출을 위한 원자력 에너지 정책을 수립하여 시행해야 할 것이다. 기존 원전의 운영허가 기간 연장, 차세대 신규 원전 건설, 고준위 사용후핵폐기물 처분장 확보, 4세대 SMR 개발, 그린수소 생산, 원자력 추진선박 및 해양플랜트 건조, 우주항공용 원자로 개발 등을 적극 추진할 필요가 있다.

https://www.energy.gov/ne/articles/10-big-wins-nuc