NUSAFE’05 1 원자력발전의 환경변화와 향후 전망 기초전력연구원 원전성능관리연구센터 소장 황 일 순 원자력안전 Symposium COEX Convention Center, Seoul, Korea 2005. 4. 1.

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1 NUSAFE’05 1 원자력발전의 환경변화와 향후 전망 기초전력연구원 원전성능관리연구센터 소장 황 일 순 hisline@snu.ac.kr 원자력안전 Symposium COEX Convention Center, Seoul, Korea 2005. 4. 1.

2 NUSAFE’05 2 목 차목 차  인류와 우주의 에너지  원자력발전 ( 原電 ) 의 환경변화  제 4 세대 원전 전망  지속 가능한 세계  한국 원전 산업의 과제  맺는말

3 NUSAFE’05 3 인류와 우주의 에너지 E = mc 2 Pandora!

4 NUSAFE’05 4 인류와 우주의 에너지

5 NUSAFE’05 5 인류와 우주의 에너지 Nebula ( 핵융합 ) 핵융합 약화로 태양 팽창 및 혹성 탄생 핵분열과 핵 융합 핵분열 및 붕괴 팽창 및 물질의 형성 Big Bang

6 NUSAFE’05 6 인류와 우주의 에너지 지구 생태계는 핵융합과 핵붕괴 에너지로 유지. 태양열 Bio-Mass 방사선 붕괴열 풍력

7 NUSAFE’05 7 Early Prototype Reactors The Evolution of Nuclear Power Generation I (1960) Commercial Power Reactors Generation II (1980) Advanced LWRs Generation III (2010) Generation IV (2030) - Highly economical - Enhanced safety - Minimized wastes - Proliferation resistant - Shippingport - Dresden, Fermi I - Magnox - LWR-PWR, BWR - CANDU - WER/RBMK - ABWR, System 80+ - AP600, EPR - APR1400 원자력발전 ( 原電 ) 의 환경변화

8 NUSAFE’05 8 체르노빌 원전 사고 고준위 폐기물 핵확산저항성 원자력발전 ( 原電 ) 의 환경변화

9 NUSAFE’05 9 지구 온실가스 연간 지구평균 온도 원자력발전 ( 原電 ) 의 환경변화

10 NUSAFE’05 10 종 류종 류 탄산가스(g/kwh) 탄산가스(g/kwh) 가용자원(1991대비*)가용자원(1991대비*) 경제성자원 **경제성자원 ** Green Energy 태 양 풍 력 조 력 지 열 원자력발전: 핵 분 열 핵 융 합 화석에너지 천연가스 석 유 석 탄 Green Energy 태 양 풍 력 조 력 지 열 원자력발전: 핵 분 열 핵 융 합 화석에너지 천연가스 석 유 석 탄 55 20 35 11 8 ~ 8 181 204 295 55 20 35 11 8 ~ 8 181 204 295 100배 10.000배 0.2배 0.5배 15,000년분 1조년분 100배 10.000배 0.2배 0.5배 15,000년분 1조년분 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 0 60년분 ~ 0 70년분 40년분 240년분 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 0 60년분 ~ 0 70년분 40년분 240년분 종 류종 류 탄산가스(g/kwh) 탄산가스(g/kwh) 가용자원(1991대비*)가용자원(1991대비*) 경제성자원 **경제성자원 ** Green Energy 태 양 풍 력 조 력 지 열 원자력발전: 핵 분 열 핵 융 합 화석에너지 천연가스 석 유 석 탄 Green Energy 태 양 풍 력 조 력 지 열 원자력발전: 핵 분 열 핵 융 합 화석에너지 천연가스 석 유 석 탄 55 20 35 11 8 ~ 8 181 204 295 55 20 35 11 8 ~ 8 181 204 295 100배 10.000배 0.2배 0.5배 15,000년분 1조년분 100배 10.000배 0.2배 0.5배 15,000년분 1조년분 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 0 60년분 ~ 0 70년분 40년분 240년분 ~ 0 ~ 0 ~ 0 ~ 0 60년분 ~ 0 70년분 40년분 240년분 종 류종 류지속가능성 (1991 대비 *) 경제성 자원 탄산가스 (g/kWh) 가동중 방사능 (mRem/100 만 kW-yr) 고준위 폐기 물 (g/kWh) 화석 에너지 석탄 240 년 295200 석유 40 년 204~00 천연가스 70 년 181~00 원자력 핵분열 10,000 년 60 년 80.02~3030 핵변환 50,000 년 ~5,000 년 ~80.020 핵융합 1 조년 ** ~0?some 신재생에너지 태양열수요의 15,000 배 ~055~00 풍력수요의 10,000 배 ~020~00 *1991 년 세계 에너지 소비량 1.6 X 10 10 kW 기준 ** 지구 잔여수명 ~50 억년 원자력발전 ( 原電 ) 의 환경변화

11 NUSAFE’05 11 제 4 세대 원전 전망 : 수소생산

12 NUSAFE’05 12 제 4 세대 원전 전망 : 폐기물 및 핵확산성

13 NUSAFE’05 13 Gas FR (GFR) Sodium FR (SFR) Lead FR (LFR) 가속기구동로 (ATW) 제 4 세대 원전 전망 : 핵변환발전

14 NUSAFE’05 14 P Proliferation-resistant Tech. & Institutional Barriers E Environment-friendlyTransmutation A Accident-tolerantLiquid Pb-Bi Coolant C Continual &All actinides E EconomicalCheap Pyroprocess R ReactorCritical 서울대 개발 및 특허 취득 (1998) 제 4 세대 원전 전망 : 핵변환발전로 PEACER

15 NUSAFE’05 15 Dry Storage Geological Disposal Short-living Low- Level Wastes Land Disposal Site Heavy Liquid Metal Reactor Pyroprocessing Actinide and Long-living Fission Products Fuel Fabrication LWR Spent Fuel PEACER Electric Power 제 4 세대 원전 전망 : 핵변환발전로 PEACER

16 NUSAFE’05 16 지속 가능한 세계

17 NUSAFE’05 17 지속 가능한 세계

18 NUSAFE’05 18 지속 가능한 세계 : 핵융합

19 NUSAFE’05 19 AD 2001AD 2010 AD 2100 AD 2030AD 2050 제 4 세대 원전 On-Site Dry Storage Spent Fuel Pool 천층 처분 PWR/HWR 핵융합로 가속기 개발 상용화 중 저준위 폐기물 상용추진 플라즈마 기술 핵융합로의 상용화 R&D High Level Waste(Nb, Mn ) 핵비확산형 핵변환 R&D 상용화 수소 생산 2~3 세대 퇴역 제 4 세대 주력화 지속 가능한 세계 : 원자력의 역할 재순환

20 NUSAFE’05 20 장수명 동위원 소 반감기 ( 년 ) Decay Mode 자연방사능 총량 (Ci) 자연방사능 감소량 (Ci/yr) U-2384.47 x 10 9 alpha5.6 x 10 17 8.7 x 10 7 U-2357.04 x 10 8 alpha2.3 x 10 16 2.3 x 10 7 Th-2321.40 x 10 10 alpha6.8 x 10 17 3.4 x 10 7 K-401.25 x 10 9 Beta+EC1.5 x 10 18 8.3 x 10 8* *PWR 사용후핵연료 1 년치 : 10 년 저장 후 처분 (10 5 Ci) 시, 자연방사능 감소분은 원전 약 10,000 기의 사용후핵연료 상당 지속 가능한 세계 : 자연의 장수명 방사능

21 NUSAFE’05 21 지속 가능한 세계 : Hormesis 방사선 조사의 건강 증진 효과 연간 방사선 조사량 손상 증진 연간 최대 허용 방사선량 세계의 지연방사능 준위 (mSv/yr)

22 NUSAFE’05 22 한국 원전 산업의 과제 : 장기기동원전 안전성  Risk vs. Age  PSR  LR 고장확률 연령

23 NUSAFE’05 23  국가정책의 난시화  일방적 결정  조직 미비 5 차 : 1994.7 ~ 1995. 12 옹진군 굴업도 1 차 : 1986~ 영일군, 울진군, 영덕군 2 차 : 1990.3~ 태안군 안면도 3 차 : 1991~ 영일군, 울진군, 영덕군 고성군, 장흥군, 양양군 4 차 : 1993.6~ 양산군, 울진군 6 차 : 2003.3~ 부안군 위도 한국 원전 산업의 과제 : 방사성 폐기물 관리

24 NUSAFE’05 24  원자력발전의 급소  안전성, 환경성, 핵비확산성  지속가능한 세계  원자력 주도와 신재생의 보조로 구현 가능  한국 원자력 산업의 급소  정치적 Populism  규제의 신뢰성과 독립성  보수적 수수방관 (Wait-and-see) 풍토  미래를 향한 진언  나쁜 소식은 더 빨리 더 멀리 더 쉽게 알리자  과학기술중심의 초일류 원자력 국가를 향한 체계를 만들자  지속 가능한 조국을 위하여 작은 이익을 양보하자 종합정리 : 한국 원전 산업의 현안과 미래