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원전의 비용에 대한 오해와 진실(2탄)

지난 연재에서는 원전의 안전성에 대해 다루었다. 이번에는 ‘경제성’이다. 원전 운영 시 어떻게 하면 경제적 측면에서 효율성을 달성할 수 있는지, 이 목표를 실현하기 위해 일본은 어떤 노력을 하고 있는지 알아보았다. 에너지 정책의 기본 방향은 3E+S(Energy Security: 안정적공급, Economic Efficiency: 경제적효율성, Environment: 환경친화적 + Safety: 안전)을 균형 있게 달성하는 것이다. 그러나 이 모든 조건을 완벽하게 만족하는 에너지원은 없다. 특히 일본은 자국에서 에너지를 충분히 조달할 수 있는 상황도 아니다. 따라서 일본은 다양한 에너지원을 이용하여 균형 잡힌 전력원을 구축하는 것이 중요하다. 즉 전력을 만드는 방법을 여러 가지로 조합해야 한다는 뜻이다. 그렇다고 해서 3E+S의 조건을 무시할 수도 없다. 각각의 요소를 충족시키도록 기술과 환경을 갖춰나가는 것 또한 중요하기 때문에, 원전 측면에서 본다면 가장 이슈가 되는 포인트는 바로 ‘경제성’이다.

발전 방식에 따라5배에서 10배까치 차이가 나는 연료량

먼저 각 발전 방법의 발전 효율에 대해 살펴보자. 발전효율을 판단하는 기준은 실제로 만들어 낸 열 에너지를 얼마나 전기로 변환할 수 있는가 하는 '열효율'라고 생각할 수도 있다. 그러나 여기에서는 더욱 간단하게, 같은 양의 전기를 만들어내는데 어느 정도의 연료가 필요한가 라는 관점에서 알아보도록 한다. 예를 들어100만 kW의 전력을 만들어야 하는 상황이라고 하자. 원전을 사용하는 경우 100만 kW의 전력을 생산하기 위해 원전을 1년간 운전했다고 하면, 이를 운영하는 데 필요한 연료는 21톤이다. 원전에서 사용되는 연료는 우라늄이지만, 천연우라늄은 농도가 부족하여 농축시킨 우라늄인 농축 우라늄을사용한다.

같은 규모인 100만 kW의전력을 생산하기 위해 화력 발전을 이용하면 어떻게 될까? 원전과 동일하게 1년간 운전한 경우를 계산해 본다면 원료에 따라 다른 결과가 나온다. 즉 화력 발전소를 운영하기 위하여 천연가스를 사용하는 경우에는 95만톤, 석유를 사용하는 경우에는 155만톤, 석탄을 사용한 경우에는 235만톤이 필요하다. 화력 발전에서 원료가 가장 적게 드는 천연가스를 사용하는 경우와 비교해 보더라도 원전에 비해 약 3배 이상 많은 원료가 들어간다. 게다가 일본은 이러한 화석 연료 자원이 부족하고 대부분 수입에 의존하고 있기 때문에 원료비는 물론 운송 비용도 들어간다.

물론 원전도 원료비와 운송비가 필요하지만, 사용해야 하는 연료의 양이 이렇게 나다르다는 것은 해당 운송비용의 크기도 달라진다는 것이다. 바로 이러한 점에서 원전과 화력발전소의 연료비용의 차이가 발생한다.

재생 에너지 발전을 하려면 광대한 부지가 필요

이번에는 화력 등 기존 발전 방법이 아닌 재생 에너지를 이용한 발전 방법의 경우와 비교해 보자.태양, 풍력, 수력 등을 이용하는 재생에너지는 원료가 고갈되지 않기 때문에 비교 방식을 다르게 해야 한다. 이에 이번에는 원자력 발전을 1년간 가동시켜 발생할 수 있는 전력량을 재생에너지로 생산한다고 했을 때 필요한 요소들에 대해 고려해 보았다.

태양광 발전으로 원자력 발전소에서 1년 가동하여 만들 수 있는전력량을 만들기 위해서는약 58km2 의부지에 태양광패널을 깔아야 한다. 풍력발전으로 만드는 경우에는 214km2 의 부지가 필요하다. 풍력 발전이 특히 넓은 부지가 필요한 이유는 풍차와 풍차 사이에 어느 정도의 간격을 두고 설치해야 하기 때문이다.

이처럼 원자력 발전은 재생 에너지의 부지 측면에서 비교해도 효율적이다. 원자력 발전에서 1년간 만드는 전력량만큼 만든다고 했을 때 태양광 발전 58km2, 풍력 발전의 214km2 보다 월등히 작은 약 0.6km2 의 부지가 필요하기 때문이다. 이처럼 원자력 발전은 전력 발전에 필요한 원료나 부지 등의 조건에서 볼 때 기존 발전 방식, 재생에너지 발전 방식보다 효율성에서 우위에 있음을 알 수 있다.

왜이런차이가생기는가 하면,재생에너지를 이용한 발전은 면적당발전량(에너지밀도)이적고, 또한 발전(發電)할 수 있는 시간이 짧다는 특징이 있기 때문이다. 예를 들어 태양광 발전은 야간이나 비가 흐린 날 등에는 발전할 수 없다. 풍력발전도 바람이 불지 않을 때는 물론, 태풍과 같은 강풍시에도 장비고장의 위험으로 인해 가동할 수 없다.

반면 원전은 평균 설비이용률이 80% 가량으로 100%는 아니지만, 태양광발전의 15%, 풍력 20%에 비해 월등히 높다. 특히 풍력 발전은 바람이 좋은 유럽 해상 국가들이라 하더라도 40%면 좋은 축에 속하기 때문에 높은 설비 이용률을 기대하기 힘들다. 따라서 재생에너지와 비교하더라도 원전은 효율성이 높다고 할 수 있다.

원전의 발전 비용은?

그렇다면 원전의 발전 비용은 어느 정도일까? 먼저 원전의 발전 비용은‘발전원가'와'사회적비용'으로 나눌 수 있다. 발전 원가는 발전 시설의 건설과 운영에 관련된 비용을 뜻한다. 구체적으로는 시설 건설비, 연료비, 운전 유지비, 사용된 핵 연료를 가공하여 재사용하는 핵 연료 주기 비용, 폐로 관리 비용, 추가 안전 대책비 등이 포함된다.

한편 사회적 비용은 사고 배상 비용 등의 사고 위험 대응을 위한 비용, 원전 건설 지역에 대한 입지 교부금(세금) 등 원전 운영에 간접적으로 관련되는 비용이다. 그렇다면 계산을 위해 설비용량이 120만 kW이면서 설비이용률이 각각 60%, 70%, 80%인 원자력 발전소에서 40년또는 60년 가동한 경우 등 여러 경우를 가정해 보자.
설비이용률이 70%인 경우를 계산하면 원전에 소요되는 발전비용은 1kWh 당 10.1엔이 된다. 또한 사회적 비용인 사고 위험대응비용의 경우 후쿠시마제 1원전사고대응비용을 참고로했을 때, 120만 kW의원전 1기가 사고를 냈을 경우를상정하면 약 9.1조엔으로예상할 수 있다.

화력은 연료비가 높고 재생에너지는 건설비 공사비 비싸고

다른발전방법은 어느 정도의 비용이 들까? 원전과 같은 조건의 플랜트를 상정하고 총 비용을 발전전력량으로 나누는 방식으로 값을 구해보았다. 그 결과 1kWh 당 화력발전의 비용은 석탄을 사용하는 경우가 12.3엔,천연가스를 사용하는 경우가 13.7엔,석유를 사용하는 경우가 30.6~43.4엔이다. 원전의 10.1엔보다 모두 높은 결과였다.
상세한 비용내역을 살펴보면 화력발전은 연료비(석탄, 천연가스, 석유)가 높고, 또한 원전에는 해당되지 않는 비용인 CO2 대책 비용이 사회적비용으로 걸려있다는점이 특징이라고 할수 있다. 재생에너지를 이용한 발전비용(1kWh 당)의 경우에도 전원인 풍력(육상에 설치한 풍력발전의 경우)은 21.6엔, 태양광은 24.2엔으로, 원전보다 높았다.
재생 에너지는 특징은 연료비가 들지 않는다는 큰 장점이있기는 하지만, 원전이나 화력발전에 비해 발전비용에 서차지하는 건설 비용과 공사비등의 자본비용이 높다. 이렇게 비교해 보면 원전은 화력발전보다 저렴하고, 재생에너지에 비해 약 절반의 비용이 필요하다는 것을 알수 있었다.

원전 비용에 대한 오해

물론 원전의 위험성 때문에 이를 감안한 비용이 훨씬 더 높지 않느냐는 사람이 있을 수 있다. 실제로 후쿠시마원전사고 대응비용이 20조원을 넘었고, 이로 인해 강화된 새로운 규제기준으로 인해 추가 안전대책비가 걸릴 수도 있다. 사실 20조엔은 큰 돈이며 안전성을 강화하게 되면 추가 비용이 들기도 한다. 이를 감안하여 사고위험대응비용이 증가 할 경우의 원전 비용을 추산해 보면 후쿠시마제 1원전과 같은사고비용이 1조엔증가하면 1kWh 당 0.01엔 ~ 0.03엔, 만일 10조엔 증가하면 0.1 ~ 0.3엔 늘어난다. 또한 새로운 규제기준이 생기거나 강화되어 추가 안전대책비가 2배로 늘어난다면 1kWh 당단가는 0.6엔 증가한다는 계산이 나온다.
그러나 이러한 경우가 흔히 발생하는 일은 아니다. 안전성을 확보한다면 현실적으로 화력 발전이나 재생에너지 발전보다 효율성이 높다. 또한 원전은약 40년에 걸쳐 장기적으로 운용할 수 있어, 장기간 엄청난 양의 전기를 만들어낼 수 있다. 이에 현재로서는 발전 비용측면에서 원전에 우위가 있다는것에는 변함이 없는 상황이다.

에너지설비관리  kecenter@hanmail.net

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