환경 세특 : 소형 원자로(SMR)

1. 원자력 발전의 원리

  원자력 발전은 핵분열의 원리를 사용한 에너지 발전 방식입니다. 핵융합에너지가 무엇인지 설명드렸던 글에서도 말씀드렸듯,

 

E=mc^2

 

라는 질량과 에너지 간의 관계를 나타낸 원리에 따라 에너지를 생산하는 방식입니다. E는 에너지, m은 결손된 질량, c는 빛의 속도를 말합니다. 핵분열은 무거운 원자핵이 중성자를 흡수하여 작은 원자핵으로 분열하는 과정에서, 반응 전의 무거운 원자핵과 중성자의 질량의 합이, 반응 후의 가벼운 원자핵들과 중성자들의 합보다 큽니다. 이때 부족한 질량이 위에서 말씀드렸던 E=mc^2 에서 m의 값으로 사용되어, 에너지를 얻어낼 수 있게 되는 것입니다. 다양한 핵분열의 예시 반응들이 있지만, 가장 흔히 사용하는 우라늄 235(원자핵의 질량수가 235인 우라늄)의 경우를 가장 흔히 사용합니다.

  이때의 핵분열에서 발생하는 에너지는 열에너지의 형태로 나오게 됩니다. 그 열에너지로 물을 끓인 후 발생하는 증기로 터빈을 돌려 전기를 만들어내게 됩니다. 즉, 원자력 발전의 원리는 핵분열 과정에서 발생하는 질량과 에너지 간의 관계를 이용하여 열에너지를 생산한 후, 그 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 발전기의 원리를 사용하여 전기에너지를 얻어내는 과정입니다. 열에너지를 결과적으로 전기에너지로 변환시킨 발전기의 원리와 과정이 궁금하신 분은 아래 글을 방문해주시면 어느 정도 궁금증이 해소되실 것 같습니다.

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2. 소형 원자로의 장점

  핵에너지를 지속적으로 사용하기 위한 장치를 원자로라고 합니다. 현재는 인공적 핵융합에너지는 제대로 실현되지 않은 에너지 발전 방식이기 때문에 사실상 현재는 핵분열에너지를 사용하기 위한 장치라고 볼 수 있습니다. 아마 한번쯤은 원자력발전소의 구조를 사진으로 접해보신 적이 있을 것 같은데요, '발전소'라는 이미지답게 엄청나게 큰 건물이 연상되실 것 같습니다. 그만큼 건물 안에 있는 원자로의 크기도 거대합니다. 보통 사용되는 대형 원전의 경우, 높이가 약 아파트 10층 정도에 다다른다고 합니다.

  대형 원자력 발전소의 경우, 발전소를 구축에 이어 가동하기까지 많은 시간이 걸릴뿐더러, 무엇보다도 원자력 폐기물에 관한 안전성 문제가 존재합니다. 매우 오랜 시간 동안 방사성 붕괴를 일으키면서 주위를 피폭시킬 수 있는 위험성 물질이니까요. 이에 대한 소형 원자로의 장점은 무엇이 존재할까요?

3. 소형 원자로 기술의 찬반양론

  소형 원자로의 경우는, 비교적 안전하며, 말 그대로 '소형'이기 때문에 대형 원자로를 설치하기 어려운 곳에서도 설치가 가능합니다. 또 작은 단위로 건설이 가능하기 때문에 부담이 적다는 장점도 존재합니다. 또한, 안전성에 더해 도난이나 파괴 등 테러와 같은 인간의 의도적인 공격으로부터도 대형 원전과 비교해 안전합니다.

  하지만, 소형 원자로도 어쨌든 원자력에너지이기 때문에, 원자력에너지가 갖고 있는 어느 정도의 단점을 갖고 있습니다. 비교적 안전하지만, 어쨌든 원자력에너지 베이스이기 때문에 결국은 핵폐기물이 발생합니다. 그렇기에 전 세계의 탈원전 추세에 어울리지 않는다는 의견도 있고요, 게다가 원자력에너지의 주 연료인 우라늄의 매장량도 제한적이기 때문에, 탄소중립의 궁극적인 에너지원으로는 적절하지 않다는 의견도 있습니다.

  결국 소형 원자로(SMR)도 원자력 에너지가 그런 것처럼, 핵폐기물이 존재하고, 결국 궁극적인 에너지 발전 방식은 될 수 없다는 지적이 존재합니다. 다만, 원자력 발전의 단점을 꽤나 많이 극복할 수 있는 기술이기 때문에 탄소중립에 다가가기 위한 재빠른 대응 방안 기술 중 하나로 평가받고 있습니다.

  오늘은 원자력에너지에 대한 간단한 설명과, 그 발전된 기술 중 하나인 소형 원자로(SMR) 기술에 대해 설명드렸습니다. 같은 원리를 활용(E=mc^2)하지만 또다른 기술 중 하나인 핵융합에너지에 대한 내용인 궁금하신 분은 아래 글을 방문해 주시면 감사하겠습니다.

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