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전 세계 에너지 믹스 정책에서 원자력 에너지의 역할은 오랫동안 전문가, 정치인, 기업 리더들 사이에서 격렬한 논쟁의 주제였다. 20세기 중반 원자력 에너지는 세계 에너지 수요를 충족시키는 핵심 솔루션으로 여겨졌다. 그러나 이러한 기대는 핵 발전소 사고 등 다양한 요인으로 인해 훼손되었다. 그 결과, 원자력 발전소를 가동 중인 일부 선진국은 이를 폐쇄하기로 결정했고, 많은 개발도상국들도 새로운 원자력 에너지 프로젝트 추진을 무기한 보류했다. 그러나 최근 원자력 에너지에 대한 관심이 다시 높아지고 있는데, 주로 남반구에서 그러하다.

이 논문에서 남반구라는 개념은 중남미, 아프리카, 중동, 아시아(중국과 인도 포함, 구소련 국가와 OECD 국가 제외)지역의 국가를 의미한다. 에너지의 관점에서 볼 때 남반구 국가는 주로 안정적인 에너지 공급과 에너지 안보를 보장하고 그 결과 에너지와 전기 소비에서 높은 성장률을 달성하는 데 관심이 있다.

2023~2024년에 발표된 수많은 글로벌 및 지역 에너지 개발 예측을 분석한 결과, 21세기 중반까지 글로벌 전기 수요는 글로벌/지역 경제 및 인구 성장률, 신기술 개발, 에너지 효율 프로그램의 효과성 등과 같은 요소를 고려한 개발 시나리오에 따라 약 1.8~2.5배 증가할 것으로 나타났다. 이 예측에 따르면 남반구 국가가 전기 수요 증가의 약 80%를 차지할 것으로 예상되며, 중국만이 글로벌 성장의 45% 이상을 차지할 것으로 예상된다. 인도는 이 과정에서 비교적 작은 역할을 할 것이며, 전체 전기 증가의 약 15~18%를 차지할 것이다. 대부분의 예측은 재생 에너지원(RES), 특히 태양광 및 풍력 발전에 대한 글로벌 수요 증가 추세를 지적한다. 재생 에너지 사용 증가는 남반구 국가를 포함한 대부분 국가가 공약을 한 저탄소 개발 프로그램의 실행을 용이하게 할 것으로 예상된다.

그러나 오늘날 글로벌 에너지 정책의 중요한 요소는 온실 가스 배출을 줄이고 결과적으로 기후 목표를 달성하기 위한 노력에서 원자력 에너지를 핵심 도구 중 하나로 인식하는 것이다. 제28차 유엔 기후변화 협약 당사국 총회(COP28)에서 25개국은 2050년까지 원자력 발전 용량을 3배로 늘리겠다고 약속했다. 이러한 약속은 유럽연합 집행 위원회가 마침내 관료적 장애물을 극복하고 원자력 에너지를 “녹색 분류법”에 포함시키기로 결정했다는 사실에 대한 세계 공동체의 반응이었다. 2050년까지 원자력 발전 용량을 3배로 늘리겠다는 선언은 글로벌 경제의 탈탄소화를 가속화하고 온실 가스 배출을 줄여 파리 협정의 목표를 달성하는 것을 그 목표로 한다. 가나, 자메이카, 몽골, 모로코, 아랍에미리트와 같은 일부 남반구 국가도 이 선언을 지지했다.

원자력 발전의 세부 사항

전통적인 대형 원자력 발전소(NPP)에서의 전기 생산은 탄소 없는 대안 에너지에 비해 비용이 더 많이 드는 경우가 많다. 또한 대형 원자력 발전소(NPP)에서의 전기 생산은 상당한 사전 자본 투자와 신중한 부지 선택이 필요하다. 대규모 원자력 발전소를 건설하는 것은 완료하는 데 최대 20년이 걸릴 수 있는 길고 느린 과정이다. 여기에는 원자로 유형 선택, 핵연료 공급 확보, 방사성 폐기물의 안전한 처분 문제를 포함한 여러 가지 복잡한 문제를 해결하는 것이 포함된다. 대부분의 남반구 국가의 경우 계획된 원자력 발전소 용량이 국가 에너지 시스템의 매개변수와 호환되는지 확인하는 것이 특히 중요하다. 또한 전체 전력망을 방해할 위험 없이 원자력 발전소를 일시적으로 정지할 가능성도 고려해야 한다. 국가 에너지 부문의 규모가 제한되어 있기 때문에 대규모 원자력 발전소를 건설하는 것은 비효율적으로 보인다. 따라서 소형 모듈형 원자로(SMR)와 같은 새로운 유형의 원자력 시설을 탐색하는 것도 유망한 솔루션으로 보인다. 남반구의 경우 소형 모듈형 원자로는 상당한 이점을 제공하는데, 그것은 소형 모듈형 원자로가 건설 및 투자 회수 기간을 크게 줄이는 동시에 투자 매력을 높이기 때문이다.

태양광 및 풍력과는 달리 원자력 발전소는 지속적으로 작동할 수 있으며, 일일 밸런싱만 필요하기 때문에 중복성과 저장 용량에 대한 요구 사항이 감소하여 상당한 비용 절감이 가능하다. 원자력의 또 다른 장점은 사용되는 연료의 엄청난 에너지 밀도이다. 4%로 농축된 1kg의 우라늄은 완전히 소진되면 고급 석탄 100톤이나 석유 60톤을 태우는 것과 비슷한 에너지를 생산한다. 또한 핵연료는 재생 후 재사용할 수 있다. 핵분열성 물질(우라늄-235)은 화석 연료 연소에서 남는 재와 슬래그와 달리 재활용할 수 있다. 고속 중성자 반응기 기술의 개발로 폐쇄형 연료 주기로의 전환이 가능하여 폐기물을 완전히 없앨 수 있다.

원자력 발전의 한계

에너지 전환과 새로운 에너지 기술의 개발은 에너지 믹스를 근본적으로 재편하고 있다. 녹색 수소 생산 증가, 운송 부문의 탈탄소화, 전기 자동차 배터리 및 수소 연료 전지에 대한 전력 공급에는 깨끗한 에너지원이 필요하다. 태양광 및 풍력을 포함한 재생 에너지원은 간헐성 문제와 낮은 용량 활용률로 인해 이러한 전환을 충분히 지원하지 못할 수 있어 원자력 에너지는 또 다른 잠재적 청정 에너지원이 될 수 있다.

원자로 설계 허가는 중요한 걸림돌이 될 수 있다. 개발도상국은 일반적으로 이를 수행하는 데 필요한 전문 지식이 부족하기 때문에 영국, 미국, 프랑스, ​​러시아 및 중국과 같은 국가의 허가에 의존해야 한다.

남반구 국가가 원자력 발전소 건설을 계획할 때 직면하는 주요 문제 중 하나는 국가 예산이나 민간 자원이 제한되어 자금이 부족하다는 것이다. 이러한 상황에서 외부 자금을 조달해야 하지만 국가 신용 등급이 낮거나 국가 및 국제 금융 기관에서 자금을 조달하는 데 어려움이 있는 경우 외부 자금을 확보하는 것이 매우 어렵다.

남반구의 원자력 에너지 부문 개발 및 발전

신흥 경제국에서 원자력 에너지 개발에 필요한 자금을 조달하는 길은 어렵지만 원자력 에너지 개발의 잠재적인 이점은 재생 에너지원이 지배하는 에너지 믹스 정책에 균형을 맞추는 것을 포함하여 상당한 결과가 약속된다는 것이다. 효과적인 투자 메커니즘을 통해 원자력 에너지는 증가하는 에너지 수요를 충족하고 저탄소 개발 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 할 수 있다.

2023년 전 세계적으로 가동 중인 핵 원자로는 413개였으며 총 설비 용량은 372GW였다. 대부분은 북미, 유럽 및 선진 아시아 국가에 집중되어 있었다. 남반구(8개국)에서는 가동 중인 원자로가 91개(전 세계 총 수의 22%)였으며 설비 용량은 73GW였다. 표 1에서 볼 수 있듯이 남반구 국가들이 세계 원자력 발전에 기여하는 현재 수준은 비교적 낮다. 하지만 남반구 국가에서 건설 중인 원자로의 수는 41개(전 세계적으로 건설 중인 모든 단위의 약 70%)로, 이를 고려하면 상황은 매우 달라 보인다. 남반구 지역에서 원자력 발전소를 보유한 국가 수도 증가하고 있다(최대 10개). 중국과 인도는 남반구 지역의 원자력 에너지의 리더이며 2050년까지 선두 자리를 유지할 것으로 예상된다.

대부분의 예측에 따르면 전 세계 원자력 발전소의 총 설치 용량은 2050년까지 평균 800GW에 도달할 것으로 예상되며, 이는 2023년 원자력 발전소의 총 설치 용량의 거의 두 배에 해당한다. 그러나 이러한 예측 범위는 고려 중인 시나리오에 따라 상당히 다르다(그림 1 참조). 원자력 에너지의 성장 전망에 대한 추정의 불확실성은 여러 요인에서 발생한다. 야심 찬 기후 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 하며 지난 수십 년 동안 점점 더 저렴해진 풍력, 태양광 및 배터리 전력과 달리 원자력 발전소 건설 프로젝트 실행은 예산 초과 및 건설 지연으로 인해 종종 어려움을 겪는다. 이러한 추세는 특히 남반구 지역의 원자력 에너지 개발 예측에서 분명하게 드러난다.

세계 에너지 개발 전망 분석에 따르면, 중국과 인도를 중심으로 한 아시아 개발도상국에서는 원자력 발전량이 2.4~3.2배, 아프리카에서는 2.5~3.7배, 중동에서는 4.4~7.7배 증가할 것으로 예상된다(표 2).

러시아의 기회

원자력 발전 개발이 전 세계적으로 추진되면 러시아 기업 Rosatom이 이 시장에서 활동을 확대할 수 있는 추가 기회를 얻을 수 있다. 최근 몇 년 동안 Rosatom은 남반구 국가에 원자력 발전 기술을 제공하는 선두 주자가 되었으며, 라틴 아메리카, 중동, 아프리카 및 아시아에서 그 입지를 꾸준히 확대하고 있다. Rosatom의 전략은 상당한 국가 지원으로 뒷받침되고 있는 데 새로운 파트너를 찾고 광범위한 원자력 기술을 제공하는 데 큰 도움이 될 수 있다. Rosatom은 원자력 발전 개발을 위한 포괄적인 국가 프로그램을 만드는 데 필요한 모든 요소를 ​​제공할 수 있는 전 세계 유일의 회사로 유명하다. Rosatom은 원자로 건설 입찰에서 계속해서 승리하여 원자로 건설 프로젝트 수(number)에서 선두 주자로 자리 매김했다. 이 회사는 또한 원자력 발전소 연료 공급을 위한 농축 물질에 대한 글로벌 시장의 약 20%를 차지한다. 남반구의 에너지 시장에서 러시아 원자력 기술을 홍보하는 중요한 형태로는 국제원자력기구(IAEA)와 같은 국제 기구에 러시아 기업이 참여하는 것이 포함된다. 국제 협력을 위한 새로운 플랫폼에는 브릭스 및 브릭스+ 형식이 포함되며, 특히  브릭스 내에 원자력 플랫폼을 구축하는 것이 포함된다. 러시아는 전통적으로 남반구 지역의 원자력 부문 인력 교육에서 강력한 입지를 차지하고 있다.

러시아가 적극적으로 진행 중인 프로젝트인 부유형 원자력 발전소와 소형 모듈형 원자로를 포함한 새로운 유형의 원자로 개발 및 도입은 남반구 국가에 유망한 기술 솔루션을 제공한다. 이는 Rosatom에 추가 기회를 열어준다. Rosatom은 가까운 미래에 파트너에게 최첨단 장비를 제공할 수 있는데 그것은 Rosatom가 원자력 발전소에 필요한 보다 농축된 연료를 생산하는 데 있어 선도적인 전문 지식을 보유하고 있기 때문이다. 원자력 개발의 리더십이 북반구에서 남반구로 이동하는 것은 앞으로 몇 년 동안 글로벌 에너지 시장에서 자연스러운 나타날 변화 과정이며, 필요한 기술을 보유한 러시아에 새로운 기회를 제공할 것이다.