지구가 뜨거워지면 원전도 불안해진다

지난 6월 28일 오전 11시쯤 프랑스 론-알프 지역의 이에흐 쉬흐 암비 코뮌(최소 행정구역)에 있는 라리나 고대 유적지. 200미터(m) 높이의 절벽 꼭대기에 있는 이 유적지에서는 약 2.7킬로미터(km) 거리의 생 불바스 코뮌에 있는 뷔제 원자력발전소 전경이 한눈에 들어왔다. 푸른 숲에 둘러싸인 뷔제 원전은 다섯 기의 원자로로 구성됐다. 그중 활발하게 가동 중인 4호기에서는 벽난로 굴뚝에서 연기가 피어오르듯, 둥근 지붕 위로 하얀 증기가 퍼지고 있었다. 원전 부지 오른편에는 꽃병 모양의 육중한 회색 냉각탑 네 기가 우뚝 솟아 있었다. 1972년 상업운전을 시작한 뒤 1994년 가동을 멈춘 1호기를 뺀 4기의 뷔제 원자로는 모두 3580메가와트(MW) 규모로, 2022년 기준으로 연간 약 1만 6400기가와트시(GWh)의 전기를 만든다.

이날 <단비뉴스> 취재진을 안내해준 반원전 단체 ‘스톱뷔제’(Stop Bugey)의 활동가 다니엘 로스티(67) 씨는 뷔제를 포함한 프랑스 원전들이 기후위기와 함께 갈수록 불안정해질 것이라고 말했다. 그는 “여름에 수온이 올라가면 원전 가동이 중단되는데, 원전을 냉각하는 데 활용한 물을 (환경 규제로) 방류하지 못하기 때문”이라며 “기후변화 때문에 이러한 문제는 더 심각해질 것”이라고 말했다. 한국이 해변에 원전을 건설한 것과 달리 프랑스는 주로 강을 끼고 원전을 세웠다. 그래서 폭염으로 강물 온도가 일정 수준 이상 올라가면 원전의 발전량을 줄이거나 가동을 멈춘다. 원자로를 식힌 후 강으로 내보내는 뜨거운 물이 생태계에 악영향을 끼칠 수 있어서다.

폭염 등으로 가동 중단 잦은 프랑스 원자력발전소

경제협력개발기구(OECD) 산하 원자력기구(NEA)가 2021년 발표한 보고서 ‘기후변화: 원자력발전소 취약성 평가와 적응 전략’에 따르면 프랑스는 2003년 8월과 2006년 7월에 폭염으로 발전량을 줄이고 일부 발전소 가동을 중단했다. 2018년 8월에도 크루아스 원전 3호기와 담피에스 원전 3호기가 일시적으로 멈췄고, 뷔제를 포함한 3개 원전이 출력을 줄였다. 2019년 역시 6월과 7월 연이은 폭염 탓에 골펙 원전의 원자로 두 기가 가동을 멈췄고, 세 개 원전이 발전량을 줄였다. 다국어 언론사 <유로뉴스>에 따르면 지난 8월에도 뷔제 원전이 폭염 탓에 가동을 중단하고 세인트 알반 원전과 트리카스탱 원전은 발전량을 줄이는 등 프랑스 원전의 생산 차질이 이어졌다.

로스티 씨는 일본 후쿠시마(2011년)와 구소련 체르노빌(1986년)과 같은 대형 사고에서 본 것처럼 원전은 위험할 뿐만 아니라, 폭염으로 인한 가동 중단 등 안정성 문제로 인해 점점 더 비싸지고 있다고 지적했다. 그는 “기후변화로 인해 몇 년 전부터 물의 흐름이 감소하고 있다”며 “앞으로 점점 더 물 부족과 수온 상승 때문에 원자로를 작동시키는 것이 불가능하거나 어려울 것”이라고 말했다. 그는 이어 “프랑스의 오래된 원전에서는 메가와트당 50~60유로에 (전기가) 생산되고 있는데 덴마크의 풍력발전소에서는 현재 메가와트당 35유로까지 가격이 떨어졌다”며 “재생에너지는 점점 더 저렴해지고 있지만 원자력은 안전성 문제로 점점 더 비싸지고 있기 때문에, 원자력을 계속 사용하는 것은 경제적으로도 말이 되지 않는다”고 덧붙였다.

윤석열 대통령은 지난달 7일 필리핀 마닐라시의 한 호텔에서 열린 ‘한-필리핀 비즈니스 포럼’ 기조연설에서 “안정적 전력 공급으로 첨단산업을 발전시키며 탄소중립도 달성하려면 원전은 반드시 필요하다”고 말했다. 이에 앞서 지난해 1월 19일 스위스 다보스에서 열린 세계경제포럼(WEF)의 특별연설에서도 “원전은 온실가스 발생을 줄이면서도 안정적인 전력 공급을 가능하게 한다”며 “원전 확대로 탄소중립을 체계적으로 추진할 것”이라고 말했다. 기후위기 대응을 위한 탄소중립 정책의 수단으로서, 또 첨단산업을 위한 안정적인 전력공급원으로서 원전의 중요성을 강조한 발언이다. 그러나 전력의 70% 내외를 원전에 의존하는 프랑스 등 주요국 사례를 보면, 기후위기가 본격화할수록 원전은 오히려 공급의 불안정성이 커질 가능성이 있다. 폭염, 가뭄, 산불, 태풍, 해수면 상승 등 기후 관련 재난이 원전의 고장 등 가동 중단을 초래할 수 있기 때문이다. 원자력업계는 또 불안정한 국제 정세와 함께 전쟁, 드론 공격, 사이버 테러 등이 원전 안전을 위협할 가능성도 있는 것으로 보고 대안을 논의하고 있다.

냉각수 공급 차질로 전력 생산 효율 떨어져

프랑스는 현재 56기의 원전을 보유하고 있어, 93기인 미국에 이어 세계에서 두 번째 원전 대국이다. 세계원자력협회(WNA)에 따르면 프랑스에서 생산되는 전력의 70%가량이 원전에서 나오고, 전체 설비 규모는 61기가와트(GW)에 달한다. 미국의 원전 발전 비중은 18%가량이다. 이렇게 원전 의존도가 높은 프랑스는 최근 폭염으로 인한 수온 상승과 가뭄 등의 여파로 원자력 발전의 효율이 낮아져 고심하고 있다. 오픈액세스 학술지인 ‘에너지 전략 리뷰’(2024)에 조아나 포르투갈 페레이아 등이 발표한 ‘기후변화 위험에 미래 원자력 에너지 설비의 노출: 검토 평가’를 보면 경수로 원전은 냉각수 온도가 섭씨 1도 상승할 때마다 효율이 0.12~0.16% 감소하는 것으로 나타났다.

NEA의 보고서를 보면 프랑스는 2003년과 2006년 폭염에 따른 원전 가동 중단으로 각각 5.5테라와트시(TWh)와 2.5TWh의 전력 생산량 손실을 기록했다. 1TWh는 9300여 명이 1년 동안 쓸 수 있는 전력량이다. 탈탄소화 컨설팅기업 컨티파이드카본의 스테판 퀴스트 박사가 2019년 ‘에너지포휴머니티’에 발표한 ‘극심한 폭염 시 원전 발전량 감축: 유럽 사례’를 보면 2000년 이후 폭염으로 인해 줄어든 프랑스의 원자력 발전량은 약 12TWh로 나타났다. 2023년 7월 유로뉴스는 프랑스전력공사(EDF)를 인용해 “프랑스는 2000년 이후 높은 수온 때문에 원전의 연간 전력 생산량이 0.3%씩 감소하고 있다”고 보도했다.

지난 6월 28일 프랑스 리옹시 웨스트필드 라 빠흐-디유 백화점의 카페에서 만난 세르비에르 조르주(76) 전 프랑스원자력학회(SFEN) 회장은 프랑스 원전의 노후화와 지속적인 수명 연장논의에 관해 설명했다. 그는 2022년 프랑스에서 파이프의 부식 문제 등을 점검하기 위해 약 20개의 원전이 한꺼번에 가동을 중단했다고 밝혔다. 여기에 폭염으로 인한 가동 중단까지 겹쳐 원전업계가 매우 힘든 한 해를 보냈다는 것이다. 조르주 전 회장은 “프랑스에서는 10년마다 원전을 전면적으로 점검해야 하는데, 5개월 동안 원전을 멈추고 거의 모든 것을 점검한다”며 “그 결과에 따라 안전과 성능을 개선하기 위해 여러 가지 업그레이드를 하는데, 시간도 오래 걸리고 비용도 많이 든다”고 말했다. 그는 또 프랑스 원전업계가 40년 정도 운영할 수 있도록 설계한 원전을 최대 80년까지 연장 운영할 것을 고려하고 있다고 밝혔다. 원전의 수명을 연장하면 노후화에 따른 가동 중단 사례는 더 늘어날 가능성이 높아진다.

한국 원전도 해수온도 상승에 영향

프랑스가 원전에서 배출되는 물의 온도를 제한하는 반면, 한국은 원전으로 들어가는 냉각수 공급 온도를 제한한다. 그런데 지구온난화로 바닷물 온도가 높아지고 있어, 국내 원전업계도 긴장하고 있다. 지난 9월 9일 대전시 유성구의 한국원자력연구원에서 만난 최기용 원자력안전기반연구소장은 “국내 원전은 다 바닷가에 있어서 방류수 온도는 큰 의미가 없고, 안전성을 위해 취수 온도에 제한을 두고 있다”고 말했다. 취수 온도가 올라갈 경우 냉각 성능이 낮아져 원전 가동의 안전성을 해친다는 설명이다.

원전을 설계할 때 정한 취수 온도를 ‘설계해수온도’라고 부르는데, 원전마다 그 기준이 다르다. 단비뉴스가 지난 8월 22일 한국수력원자력에서 정보공개청구를 통해 받은 자료를 보면 국내 원전의 설계해수온도는 최대 36도(한빛 1·2호기)에서 최소 31도(신한울 1호기)까지 다양하다. 한수원 홍보실은 이메일 답변에서 “설계해수온도는 각 원전이 위치한 지형과 노형 및 발전용량 등에 따라 상이하다”며 “최근 관측된 30년의 해수온도 데이터를 기반으로, 기후변화로 인한 해수온도 상승 등을 고려해 설계해수온도를 결정하고 있다”고 밝혔다.

문제는 기후변화에 따라 원전 냉각에 쓰이는 해수온도가 더 올라갈 전망이라는 것이다. 기상청의 2022년 8월 보도자료를 보면, 2021년부터 2040년까지 평균 최소 1도에서 최대 1.2도까지 해수온도 상승이 예상된다. 유엔 산하 기후변화정부간협의체(IPCC) 6차 보고서에서 제시한 공통사회경제경로(SSP)를 바탕으로 한반도 인근 해수온도의 변화 추이를 분석한 결과다. 온실가스를 비교적 적게 배출해 기후변화가 더디게 진행될 것이라고 가정한 저탄소 시나리오(SSP1-2.6)에 따르면 서해는 1.4도, 동해는 1.1도가량 상승할 전망이다. 반면 기후변화가 가장 극단적으로 진행될 것이라고 본 고탄소 시나리오(SSP5-8.5)는 서해가 1.6도, 동해는 1.5도가량 오를 것으로 예상했다.

한수원 자료에 따르면 취수한 바닷물 온도가 설계온도에 도달하는 시점이 2040년 안팎인 국내 원전은 모두 12기다. 그중 신월성 1·2호기의 설계온도는 31.5도이며, 2036년에 바닷물이 이 온도에 도달할 것으로 예측된다. 한빛원전 5기와 한울원전 1~4호기는 2041년부터 2043년에 설계 온도에 다다를 것으로 보인다.

실제로 2017년에 바닷물 온도가 높아져 울산시 울주군에 있는 신고리 3·4호기의 냉각수 공급에 차질이 생길 것으로 예상되자, 한수원은 원자력안전위원회의 승인을 받아 31.6도였던 설계해수온도를 34.9도로 조정하기도 했다. 민간연구소인 한국원자력안전방재연구소의 한병섭 소장은 지난 8월 19일 대전시 서구의 사무실에서 한 인터뷰에서 이런 조처에 관해 “원자력발전소가 위험해졌다고 말하기는 어렵지만 안전에 여유가 줄었다”며 “반드시 사고가 난다고 볼 수는 없지만 사고가 날 확률이 조금 오른 것으로 볼 수 있다”고 말했다.

반면 최기용 소장은 “공학적 설비 내에서 (원전을) 운용하는 거니까 안전성에 큰 문제는 없는 것”이라며 “한수원은 이익을 추구하는 기업이기 때문에 (안전을 위해) 더 큰 여유도를 확보하라고 강요할 수 없다”고 말했다. 그는 “우리가 원전을 수출한 UAE(아랍에미리트)의 경우 한국보다 바닷물이 더 뜨거운데 잘 운영되고 있다”며 “한국의 해수온도가 더 올라간다고 하더라도 이 경험을 바탕으로 잘 대처할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 한수원은 단비뉴스 이메일 인터뷰에서 “한국 원전은 모두 해안에 위치하여 해수를 냉각수로 활용하고 있기 때문에, (냉각수 온도 상승) 문제에 직접적으로 노출되어 있지 않다”고 밝혔다.

강력한 태풍으로 국내 원전 가동 중단 빈발

태풍과 산불 등 기후변화로 인해 더욱 강력해지는 자연재해도 원전 안전을 위협한다. 원전안전운영정보시스템(OPIS) 누리집을 보면 1978년 이후 태풍으로 인해 원전 가동에 차질이 있었던 사례는 22건이다. 2020년 8월 말에 발생한 마이삭은 부산 기장군의 고리원전 1~4호기와 신고리 1·2호기의 가동을 중단시켰다. 원자로 냉각 등 안전 설비 작동에 필요한 전력의 외부 공급이 태풍으로 끊겼기 때문이다.

2020년 9월 원자력안전위원회가 내놓은 자료를 보면 고리 1~4호기의 경우 강풍이 동반한 염분이 설비에 붙어 발생한 섬락(불꽃이 튀는 현상)이 외부 전원 공급 중단의 원인이었다. 신고리 1·2호기는 원전에서 생산된 전기를 송전탑으로 보내는 점퍼선이 철탑구조물에 가까워지면서 섬락이 시작돼 외부 전력 공급이 멈췄다. 대신 외부 전원에 이상이 있을 때 가동되는 비상디젤발전기가 작동됐다. 이들 원전은 각각 30일 내외의 정비 기간을 거쳐 발전을 재개했다.

2022년 9월 8일에는 태풍 힌남노의 영향으로 신고리1호기의 발전기 터빈이 멈춰 원전 가동을 중단하기도 했다. 힌남노는 2022년 8월과 9월에 걸쳐 발생한 태풍으로, 11명이 숨지는 등 큰 피해를 냈다. 이로 인해 신고리1호기는 예방 정비를 앞당겨 한 뒤 45일 후에 발전을 재개했다.

기후변화로 인해 앞으로 태풍의 강도는 더욱 세질 것으로 예상된다. 포스텍의 민승기 교수 등이 지난 8월 1일 국제학술지 ‘미국기상학회보’에 발표한 ‘지구온난화로 인해 온도가 상승한 동중국해 표층해수가 힌남노와 같은 태풍을 강화할 수 있다’ 논문은 “힌남노와 같은 슈퍼 태풍이 발생하는 빈도는 늘어날지 줄어들지 모르지만, 해수온도 상승은 더 강력한 태풍을 유발할 수 있다”고 밝혔다.

산불 위험도 증가, 대규모 정전 직전까지 가기도

산불도 마찬가지다. 국립산림과학원이 지난해 12월 발간한 ‘제1차 산림임업분야 기후변화 영향평가 종합보고서’를 보면 2040년에서 2070년까지 한반도의 산불 위험도는 20세기 후반(1971~2000년)에 비해 최소 31%에서 최대 106.3%까지 증가할 것으로 예측됐다.

실제로 최근 10년간 산불 피해 면적은 늘었다. 산림청의 ‘2023년 산불 통계 연보’에 따르면 국내 산불 피해 면적은 2014년 492헥타르(ha)에서 2022년에 2만 4797ha까지 늘었다가 2023년에는 4992ha로 다시 줄었다. 2022년 3월에는 경북 울진에서 일어난 산불이 대규모 정전 사태로 이어질 뻔했다. 양이원영 전 더불어민주당 의원이 내놓은 자료를 보면 울진 산불 당시 한울원전에 연결된 네 개의 송전선로 중 세 개가 기능을 상실했다. 송전선로는 발전소에서 생산한 전기를 변전소까지 보내는 역할을 한다. 나머지 한 개 선로도 세 차례 정지와 가동을 반복했다. 양 전 의원은 자료에서 “한 개의 선로마저 기능을 상실했다면 전력계통의 주파수 하락 등으로 전국 단위 대정전이 발생할 상황이었다”고 밝혔다.

민간연구소인 원자력안전과미래의 이정윤 대표는 지난 7월 26일 대전시 유성구의 사무실에서 한 인터뷰에서 “기후변화에 대응하는 원자력의 안전 능력을 점검해야 할 시기임에도 불구하고 그런 것이 잘 이루어지지 않고 있다”고 말했다. 그는 “(후쿠시마 원전 사고 이후) 한국도 강력한 안전 규제 기준을 마련했지만 (기후변화에 대비해) 종합적으로 분석해서 통합 관리해 주는 게 필요하다”고 말했다. 한병섭 소장도 “기후변화에 따라 안전에 대해 더 조치해야 하는 것은 사고 여부를 떠나서 우리가 가정하지 못했던 위험한 도전들이 오기 때문”이라며 “기존보다 안전성을 더 확보해 국민의 신뢰를 얻어야 한다”고 말했다.

원자력계도 기후변화 리스크 대비 중

한국 원자력계도 기후변화 위험(리스크)에 대비한 논의를 하고 있다. 최기용 소장은 “복합·극한 재해가 생겼을 때 어디가 가장 취약하고, 그 취약한 것이 문제가 생겼을 때 어떤 문제를 유발하는지 연구가 아직 체계적으로 안 돼 있다”며 “현재 연구원에서 이에 관한 연구를 진행 중”이라고 말했다. 극한재해는 그 규모와 강도가 심한 재해를 말하며, 복합재해는 다양한 재해가 동시에 발생하는 것을 뜻한다. 2011년 3월 동일본 대지진으로 인한 쓰나미(지진해일)로 원전 전력 공급이 중단되면서 원자로의 노심용융(멜트다운)과 방사성 물질 유출, 수소폭발이 연쇄적으로 일어난 후쿠시마 원전 사고가 복합재해의 대표적인 예다.

지난 6월 11일 경북 경주시 화백컨벤션센터에서 열린 ‘2024 원자력안전규제정보회의’에서 장희승 한수원 품질기술본부장은 “(재난 예측을 위해) 스마트 재난 감시 시스템을 구축했다”며 “(이 시스템은) 태풍, 산불, 지진 기상특보 등 데이터를 활용해 디지털 기반 예측을 통한 자연재난 종합 감시 기능을 수행한다”고 말했다. 이어 “태풍과 산불이 발생했을 때 원전의 영향을 예측하고 발전소의 출력을 줄이고 안전하게 정지할 수 있도록 정보를 제공하고 있다”고 덧붙였다. 김민규 한국원자력연구원 구조지진안전연구부장은 같은 회의에서 “한국원자력연구원에서는 기후변화에 의한 강우, 침수, 강풍에 대한 여러 안정성 평가 기술을 개발하고 있다”고 말했다.

한국원자력통제기술원 고문성 원자력통제본부장은 기후위기 이외의 원전 관련 리스크에 관해 거론했다. 그는 최근 우크라이나 자포리자 원전을 대상으로 한 러시아의 드론 공격을 예로 들며 “세 차례 이상 드론 공격에도 방사능 누출 등 큰 피해는 발생하지 않았지만 원자력 시설을 대상으로 한 드론 위협이 현실화했다는 점에서 큰 충격을 주었다”고 말했다. 그는 “(한수원은) 드론에 대한 무력화 장비와 탐지 장비를 도입 완료해 현재 운영하고 있다”고 설명했다. 고 본부장은 이어 사이버 테러와 관련해 “공격이 비교적 쉽고 파급 효과가 큰 소프트웨어 공급망 공격 등은 매년 평균 증가율이 매우 높다”며 “(한수원은) 필수 디지털 자산을 안전하게 보호할 수 있도록 (보안 체계를) 구축하였으며, 공격 경로를 원천적으로 차단하기 위해 물리적 봉인 및 방어막 등 다양·다중의 보안 조치를 수행하고 있다”고 말했다.

전문가들은 기후위기 등의 리스크가 커진 상황에서 원전을 늘리는 정책은 문제가 있다고 지적했다. 독일 프라이부르크대 재생에너지연구소장인 모리츠 딜(53) 교수는 “여름이 매우 덥고 건조해지면서 원전의 냉각수 수급이 어려워지는 반면, 바람과 태양은 거의 변하지 않아 풍력과 태양광 발전은 문제가 없을 것”이라고 말했다. 다니엘 로스티 씨는 프랑스 신규 원전 건설이 20년 전에 비해 가격은 5배, 기간은 3배로 늘었다고 지적하며 “새로운 원자로를 건설하는 것은 어리석은 일”이라고 지적했다. 그는 “이 모든 돈이 재생에너지에 투자된다면 훨씬 더 효율적일 것”이라고 말했다.

한편 한수원은 기후위기와 관련한 대책을 묻는 단비뉴스 이메일에 “우리나라 모든 원전은 일반적으로 예상 가능한 범위(10만 년당 1번)를 뛰어넘는 기후재난에 대비하여 이미 설계되어 있다”며 “지속적인 환경조건 모니터링을 통해 적절한 조치를 해나가도록 하겠다”고 밝혔다. 원전이 10만 년에 1번 일어날 수 있는 거대 재난도 버틸 수 있도록 설계돼 있다는 말이다. 또 해수온도 상승과 관련한 향후 조처와 관련해 한수원은 “지구온난화로 해수온도가 상승하는 경우 냉각수의 유량을 증가시켜, 필요로 하는 온도의 냉각수 확보가 가능하다”고 밝혔다. 한수원은 이어 “해수온도 상승에 따른 발전소 운전 여유도 평가 등 후속 조치를 위한 모니터링을 지속적으로 수행하고 있다”고 덧붙였다.