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원자력은 바로 우리 곁에 있고 우리에게 지속 가능한 전력을 공급하며 한국의 경제를 세계 속으로 발전시키는 견인차 역할을 해 오고 있다. 원자력은 안전성 측면에서 잘만 관리하면 우리에게 매우 좋은 기술이 아닐 수 없다. 원자력에 관심이 많은 대중이나 원자력 시설이 가까이에 있어 무엇인가 알고 싶은 분들을 대상으로 한다.

머리말



전체적인 책의 내용과 흐름이 관심 사항에 따른 주제로 편성되어 있긴 하지만, 일부는 보고서 같은 느낌이 들어 읽기에 지루할 수도 있겠으나 원자력의 역할과 실상을 바로 알리는 차원에서 준비한 것이라는 점을 이해해 주시기 바란다.

우리나라는 자원이 거의 없어 세계의 어느 국가 못지않게 에너지 사정이 어렵다. 그럼에도 불구하고 에너지 소비는 지속적으로 늘어나고 있다. 우리나라는 다른 국가에 비해 에너지 다소비 구조를 가지고 있는데, 이는 근본적으로 연료를 수입하여 공산품을 생산, 수출해야 하는 수출 지향국으로서 에너지의 지속적 소비 증대가 이루어질 수밖에 없기 때문이다. 그래서 국가 정책 또한 지속 가능한 에너지 안보를 어떻게 구축하느냐에 초점이 맞추어져 있다고 판단된다.

지난 1978년 고리원전 1호기가 가동되면서 그동안 23기의 원전을 건설해 운영하고 있으며, 여기에서 생산되는 전력을 바탕으로 한 산업의 발전이 한국 경제 개발의 견인차 역할을 해 왔다고 확신한다. 천 년의 역사를 지닌 동방의 조용한 대한민국을 더 이상 조용할 수 없는 세계 속의 산업국가로 변모시킨 계기를 만들었던 것 중의 하나가 바로 원자력이다. 이러한 경향은 앞으로도 그렇게 될 수밖에 없을 것임을 여러분께서도 공감하고 이해하실 것으로 믿는다. 우리나라를 비롯해 세계의 많은 국가에서 경제 개발의 동력이며 저탄소 에너지원이라는 원자력의 매력 때문에 신규 원전 건설을 추진했고, 처음으로 원전을 도입하려는 국가들도 많아지는 분위기가 조성되었다.

이러한 분위기 속에 2011년 3월 11일 발생한 일본의 후쿠시마 원전사고는 원전 도입에 관심을 갖고 있던 국가로 하여금 도입에 대한 재검토를 하게 했다. 사고 직후 독일은 오래된 원전에 대해 운전 중지를 결정하고 장기적으로 탈(脫)원전 정책을 발표한 바 있다. 우리나라에도 원자력 반대 입장을 갖는 세력이 눈에 띄게 조직화되고 있는 추세이다. 후쿠시마 원전사고가 발생한 지 1년 반이 지난 현 시점에서 보면 독일과 스위스가 너무 섣부른 결정을 하지 않았나 하는 생각을 해본다. 일본은 예외로 하고 종래 원자력 도입에 관심을 가진 국가들은 안전성 확보를 전제로 사업 추진에 큰 변화를 보이지 않고 진행하고 있기 때문이다.

국제원자력기구(IAEA)는 2030년까지 현재 원자력에 의한 발전 규모가 약 2배가량 증가될 것이라고 2008년에 발표한 적이 있는데, 후쿠시마 원전사고 이후 재조사한 결과는 약 7% 정도 줄어들 것으로 예측했다. 이는 사고 발생 당사국인 일본과 독일 등의 원전 계획이 반영된 결과이다. 일본은 건설 중인 원전을 포함해 신규 원전을 건설하지 않는 등 반대 의견이 대두되고 있긴 하지만, 일본은 우리나라와 같이 전력 다소비 국가이며 온실가스 감축을 국가 에너지 정책의 기조에 두고 있어 그 역할을 신재생 에너지에만 의존할 수 없는 실정이다. 왜냐하면 신재생 에너지는 원자력보다 3~10배 이상 비용이 비싸며 풍력, 태양광 발전 등은 기후에 의해 좌우되는 간헐적 특성을 지니고 있기 때문이다. 이를 보완하기 위해서는 기저 부하 전력이 필요하다. 따라서 일본은 원전 반대를 외치는 많은 세력이 있지만 궁극적으로는 원전사업을 포기할 수 없을 것으로 판단된다. 이미 전력이 부족한 상태이고 전기료가 치솟아 국민과 산업체에 큰 부담을 주고 있기 때문이다.

어떻든 원자력은 바로 우리 곁에 있고 우리에게 지속 가능한 전력을 공급하며 한국의 경제를 세계 속으로 발전시키는 견인차 역할을 해 오고 있다. 원자력은 안전성 측면에서 잘만 관리하면 우리에게 매우 좋은 기술이 아닐 수 없다.

원자력에 관심이 많은 대중이나 원자력 시설이 가까이에 있어 무언가 바로 알고 싶어하는 분들께 이 책을 권해 드리고 싶다. 필자는 원자력공학을 전공하고 정부의 규제기관이었던 과학기술처(당시 원자력청)에서 우리나라 최초의 원전인 고리 1호기 건설 허가 기술 규제 업무를 시작으로 원자력 연구, 원전 설계, 원전 건설, 폐기물 관리, 핵연료 생산에 이르기까지 약 40년 이상을 원자력에 종사한 과학기술자로서 원자력에 대해 궁금해 하는 분들에게 원자력 이야기를 쉽게 설명해 드리고 싶었다. 국민의 한 사람으로 때에 따라서는 주민의 입장이 되어 보기도 했고 반대 의견을 가진 분들의 입장이 되어 보기도 했다.

한편으로 그동안 원자력 지식을 전달할 수 있는 책이 많이 발간되고 있지만 어떻게 보면 일반 대중 대상으로는 좀 어렵게 씌어지지 않았나 하는 느낌을 받았다. 필자는 원자력을 있는 그대로 알기 쉽게 전달하고 싶어 용기를 내어 이 책을 준비하게 되었다.

끝으로 이 책의 출판에 물심양면 지원을 아끼지 않으신 한국원자력학회의 장순흥, 정연호 전·현직 회장님과 관계자께 감사와 고마움의 마음을 전한다. 또한 기술적인 점과 강약을 조화롭게 책을 감수해 주신 장인순 박사님을 포함해 여러 감수자께 진심으로 감사드린다. 아울러 평소 집필에 격려와 용기를 준 아내 율리안나와 말을 순화시키며 문법적인 교정을 해 준 사랑하는 나의 딸 현정에게도 고마움을 전한다.특히 이러한 저자의 뜻이 책으로 나올 수 있도록 흔쾌히 수락해 준 대영문화사 임춘환 사장님께 감사드린다.

2012년 11월

포울(浦蔚) 이익환

제1장 원자력을 말하다 25



제2장 국내외 에너지 환경과 원자력의 평화적 이용 37

1. 에너지의 역사 37

2. 세계 에너지 환경 변화 40

3. 원자력의 평화적 이용에서 또 다른 위기 43

4. 국내 에너지 사정 45



제3장 원자력 에너지 48

1. 원자력 48

제3의 불로 불리는 원자력 / 48

핵분열에 의해 발생하는 막대한 에너지 / 49

원자력의 평화적 이용과 군사적 이용 / 50

아인슈타인의 상대성 원리/ 52

페르미의 세계 최초의 원자로-핵분열 입증 / 53

원자력 핵분열 비사-핵분열에 가능한 물질 우라늄을 찾다 / 55

2. 우리나라 원자력 발전의 원자로형 59

3. 원자력 발전의 역할 63

전력의 지속가능성 및 에너지 안보 / 63

친환경성 및 가장 값싼 에너지 / 65

에너지 밀도가 월등한 우라늄 / 66

4. 우리나라의 원자력 발전 현황 및 전망 67

국가 통치자의 의지에 따라 좌우 / 67

쉽지 않았던 원자력 기술 자립-1995년 95% 기술 자립 달성 / 70

세계를 앞서가는 한국 표준 원자력발전소 / 79

한국의 원전 기술 자립에 거는 기대 / 80

5. 원자력 발전 기술 개발 전망 83

원자력 발전 기술 현황 / 83

한국 최초의 원전 수출-세계 여섯 번째 원전 수출국 / 84

2030년 원전 3대 선진국으로 도약 / 86

미래의 원자력 기술-제4세대 원자로 / 87



제4장 우리나라 핵연료 국산화 및 기술 개발 91

1. 원자력 연료 주기란? 91

2. 국내 핵연료 개발 93

핵연료 개발 방침 결정 / 93

핵연료 전문회사 한국핵연료(주) 설립 및 성형 가공시설 건설 / 95

지르코늄 합금 핵연료 피복관 국산화 / 96

3. 핵연료 국산화와 제2의 도약 100

정부의 적극적인 지원과 핵연료 기술 자립 / 100

노심 설계 기술 자립과 국내 설계의 핵연료 전량 공급 / 101

4. 세계의 기술로 뻗어가는 한국 핵연료 103

새로운 기술 개발의 필요성 / 103

하이퍼 핵연료의 미래-세계 톱3 핵연료회사로 발돋움 / 104



제5장 원자력 발전의 안전성 107

1. 원자력 안전문화 107

안전문화의 기초 / 107

원자력의 기술 자립과 안전문화 / 108

2. 원자력 발전 안전관리 110

안전관리의 중요성 / 110

원전 건설 운영에서의 안전 규제 / 113

고리 1호기의 비상발전기 사건 / 114

3. 안전성 확보를 위한 원전 설계 116

원전 설계의 기본 개념 / 116

안전 계통 / 117

원자력 품질 보증 / 119

4. 원전 중대사고의 경험과 교훈 121

스리마일 아일랜드(TMI) 원전사고 / 121

체르노빌 원전사고 / 124

후쿠시마 원전사고 / 126

그동안 발생한 세 건의 원전 중대사고 비교 / 134

후쿠시마 원전사고에 따른 영향 / 137

5. 비등경수로 노형인 후쿠시마 원전과 한국의 가압경수로 147

6. 원전 중대사고에 대비한 안전 대책 강화 방안 148

7. 후쿠시마 원전사고에 따른 방사능 물질 누출 영향 151

후쿠시마 원전 방사능 물질의 누출 및 환경감시 / 151

방사성물질의 환경 및 해수 방출 / 151

후쿠시마 원전사고에 따른 방재 대책 / 152

후쿠시마 원전사고 비상 대응 / 153

후쿠시마 인근 방사선 피폭 현황 및 사회적 영향 / 154



제6장 방사선 및 방사선 방호 156

1. 방사선의 정체 156

방사선의 발견 / 156

방사선이 물질에 미치는 영향 / 157

방사선의 종류와 성질 / 158

방사선 단위 / 159

생물은 자연방사선과 공존 / 162

대지에서 나오는 자연방사선 / 163

널리 이용되는 인공방사선 / 164

2. 방사선이 인체에 미치는 영향 165

방사선이 인체에 미치는 영향 / 165

국제방사선위원회(ICRP) 권고치와 우리나라 방사선 법규 / 167

3. 방사선 관리의 안전성 168

4. 방사성동위원소 및 방사선 이용 현황 170

국내외 방사선 기술 이용 현황 / 170

방사선의 의학적 이용 / 171

방사선의 공업적 이용 / 173

방사선의 농업적 이용 / 176



제7장 방사성 폐기물 관리 178

1. 방사성 폐기물 현황 178

방사성 폐기물이란? / 178

방사성 폐기물의 종류 및 처리 방식 / 179

우리나라의 방사성 폐기물 발생 / 181

2. 방사성 폐기물 처리 기술 182

방사성 폐기물 처리 / 182

기체 폐기물 처리 / 183

액체 폐기물 처리 / 184

농축물의 고화 처리 / 185

3. 중·저준위 방사성 폐기물 관리 및 처분 186

방사성폐기물관리사업 추진 경위 / 186

중·저준위 방사성 폐기물 관리시설 설계 개요 및 설계 기준 / 190

중·저준위 방사성 폐기물 관리사업 추진 현황 / 191

처분시설 운영 및 지역 지원사업 / 194

방사성 폐기물 관리사업의 향후 전망 / 194

3. 사용후 핵연료 관리 196

사용후 핵연료의 잔존 가치 / 196

국내 사용후 핵연료 발생 현황 / 198

사용후 핵연료 관리 / 200

사용후 핵연료 관리 외국 사례 / 201



제8장 원자력 선진국으로 가는 대한민국 210

1. 원자력의 평화적 이용 210

제2차 세계대전의 종결을 가져온 핵무기 / 210

원자력 선각자 이승만과 박정희 / 212

원자력연구소의 설립과 최초의 연구용 원자로 건설 / 216

2. 정책 및 전략적 의사결정 218

가압경수로(PWR) 도입 결정 / 218

핵연료 국산화 및 원천 기술 개발 / 219

원전 기술 자립과 표준 원전 설계 / 221

3. 미래의 한국 원자력 222

안전성 없이는 미래도 없다 / 222

원자력 발전 기술 수출 / 224

차세대 원전 기술 개발 / 227



부록: 주요 질문을 중심으로 한 20문 20답 231

세계 에너지 환경과 우리나라의 에너지 사정 233

원전 건설 및 운영 237

원전의 안전성 247

방사성 폐기물 255

생활 속의 원자력 257



참고 자료 260