[에너지 전환시대] <하> 원자력의 미래 비전·과제

세계 원자력시장은 기존 대형 상용원전 건설·운영 중심에서 점차 중소형 원자로, 해양 원자력 등 원전 기술과 다른 분야의 융복합 시대로 나아가고 있다. 우리나라의 원자력 기술은 실제 가동원전 운영 경험 등으로 상당히 축적된 상태지만, 우주·국방·해양 분야 등에 대한 원자력 기술 접목은 미흡한 상태다. 아울러 미래 에너지원으로 각광받는 핵융합 분야의 지속적인 발전도 중요하다. 대형 상용원전만 고집할 게 아니라 신시장 창출을 위한 방사선 분야 등에 관한 원자력 관련 인력을 확보해야 할 필요성이 제기된다.향후 원전의 미래를 얘기할 때 중소형 원자로 개발과 수출을 빼놓을 수 없다. 전 세계적으로 지역난방, 수송용 동력 등의 수요가 늘고 있기 때문이다. 11일 한국원자력연구원에 따르면 우리나라는 1997년부터 스마트 원자로를 개발하기 시작해 2012년 7월 표준설계인가를 획득했고, 2015년에 수출용으로 개발을 완료했다. 스마트 원자로는 100MW급의 소형 원자로(높이 13m, 직경 6m)로, 발전 능력이 기존 원전의 10분의1 이하다. 소외 지역이나 벽지 등 인구 10만명 도시에 전기와 물을 공급할 수 있다.

우리나라는 중소형 원자로의 해외시장 진출에는 일찌감치 성공했다. 2015년 9월 사우디아라비아와 ‘스마트 건설 전 상세설계’(PPE) 협약을 맺어 지난해 11월 말 공동 설계를 끝냈다. 올해 2월 말에는 공동 설계 문서를 사우디에 보냈고, 사우디 측의 검토 의견을 기다리고 있다. 김긍구 한국원자력연구원 스마트개발사업단장은 “부지 선정과 건설 비용에 대해 협상을 진행 중”이라고 말했다. 정부는 요르단 등에도 스마트 원자로 추가 수출을 타진 중이다.

스마트 원자로와 같은 중소형 원자로는 핵 추진 쇄빙선, 해상 원전 등의 신시장 발굴에 활용될 수 있다. 미래에는 우주선이나 오지 등 극한 환경에서 사용될 초소형 원자로가 개발될 것으로 보인다. 과학기술정보통신부는 지난 1월 말 ‘2019년도 원자력융복합기술개발사업 신규 과제 공고’를 내고 ▲해양·해저 탐사선용 원자력 전력원 ▲해양 부유식 초소형 원자로 ▲우주 극한 환경 초소형 원자로 등에 대한 연구 신청을 받기로 했다. 다만 원자력 추진선 등은 선진국의 기술 발전이 상당한 수준이라 국내 핵심 기술이 개발되지 않으면 선진국으로부터의 기술 이전이 쉽지 않을 수 있다.미래 에너지원으로는 ‘인공태양’이라 불리는 핵융합 분야가 각광받고 있다. 핵융합 에너지는 바다에서 원료인 중수소 등을 무한 공급받을 수 있고 폭발 위험, 고준위 방사성폐기물 발생이 없기 때문이다. 지난달 13일 국가핵융합연구소는 한국의 ‘인공태양’으로 불리는 ‘케이스타’의 플라스마 원자핵(이온) 온도를 1.5초 동안 섭씨 1억도 이상 올리는 데 성공했다. 1억도는 핵융합 반응이 잘 일어나는 최적의 온도로 알려져 있다. 우리나라는 세계 과학 선진국들과 국제핵융합실험로(ITER) 공동 개발 사업에 참여 중이며, 핵융합 발전의 상용화는 2050년대가 될 것으로 보인다. 다만 일각에서는 온실가스 등 기후변화 등의 시급성을 감안해 먼 미래의 일인 핵융합보다는 신재생에너지에 투자하는 것이 낫다는 주장도 나온다.

비발전 분야에서는 의료·바이오 등에 활용되는 방사선 분야가 뜨고 있다. 산업통상자원부에 따르면 방사선 이용 기술은 2012년부터 연평균 3.8%씩 증가해 17조 1000억원 규모의 시장이 됐다. 정보기술(IT)·생명공학기술(BT)·나노기술(NT) 등과 방사선기술을 융합해 첨단소재 기술을 개발할 수 있고, 암과 뇌질환 치료에도 방사선이 활용되고 있다. 의료 영상과 산업용 비파괴 검사 등과 관련된 시장도 점차 성장하고 있다.

앞으로는 신규 원자력 발전소 건설과 직접 연관 있는 인력은 줄어드는 반면 중소형 원자로·핵융합, 방사선 등 신유망 분야의 인력 수요는 늘어날 전망이다. 산업부에 따르면 2016년 기준 대학의 원자력 전공 인력은 79%가 원자력계에 진출하지만 원자력 발전 관련 전체 산업에서 차지하는 비율은 8.2%다. 방사선 관련 학과를 졸업하는 학생 가운데 64.1%가 전문대학에서 배출되고 있는데, 의료기관 등으로의 쏠림 현상으로 현장에서 수급 불균형이 발생하고 있다.

그럼에도 방사선 분야는 다른 산업과의 융합을 통해 신시장 창출 분야로 떠오르고 있어 앞으로 종사자가 더욱 늘어날 전망이다. 원자력 전공 인력은 주요 7개 대학 경쟁률이 여전히 7.9대1(2019년 기준)의 비율을 유지하고 있다. 산업부 관계자는 “발전 부문 축소에도 원자력의 미래를 밝게 보는 학생과 학부모들의 시각이 반영된 결과”라고 평가했다.

이에 원자력 발전 종사자 또는 원자력 전공자들이 방사선 산업과 다른 분야의 융복합 분야로 전환하려는 노력이 필요하다. 이런 노력은 원전업계 현장에서도 진행되고 있다. 지난 2월 28일 정재훈 한국수력원자력 사장은 제주대 에너지공학과 교수, 학생 대표들과 간담회를 했다. 정 사장은 “방사선 기술, 소형 원자로, 핵융합로 등으로 사업 진출 분야를 넓혀 원자력산업 생태계 보호에 주력하겠다”고 밝혔다.

세종 황비웅 기자 stylist@seoul.co.kr