전문가용

원자력 e-뉴스레터

2024. 03

VOL. 50

원자력 e-뉴스레터는 과학기술정보통신부가
원자력의 연구 개발과 올바른 이용을 알리기 위해 매월 발간하는 종합 소식지입니다.

원자력 리포트

원전 계속운전의 효용성과 제도개선방안

한국원자력연구원 정책연구부 이기복

들어가는 말

탄소중립 달성, 전력수요 증가, 에너지 안보 중요성 증대 등 원자력의 역할이 재조명되는 가운데 계속운전은 우리가 당면한 문제를 해결할 수 있는 가장 효율적인 수단

이에 계속운전의 현황 및 필요성, 제도적 문제점과 개선 사항, 사회적 고려사항 등에 대해 서술하고자함

기후 위기 극복을 위한 탄소중립의 추진, 급증하는 전력수요의 안정적인 공급을 위한 에너지 안보 확보가 세계적인 과제가 되고 있음에 따라 원자력의 역할에 대한 관심과 기대가 확대[그림1]
에너지원을 둘러싼 국내외 환경변화에 따른 원자력의 역할 / 1. 화석연료 퇴출과 무탄소 에너지원 확대(원전과 재생E), NDC(’30년) 및 탄소중립(’50년) 달성을 위해서 원자력은 기후 대응응 위한 탄소중립에 이바지해야 한다. 2. 세계 에너지 시장의 공급망 교란(러·우 전쟁 장기화, 이스라엘·하마스 전쟁 등), 에너지 가격 변동성 증가(가스, 석유, 우라늄 가격 급변 등), 에너지원의 무기화에 대응하기 위해 원자력이 에너지 안보의 주축이 되어야 한다. 3. 전력 수요 증대(전기화 및 디지털 산업 확대, 제조업 및 고정밀 산업)에 대응하기 위해서 원자력을 이용해 값싸고 안정적이며 질 좋은 전력을 공급해야 한다. 4. 전력 공급의 불안, ESS 구축 한계를 해결하기 위해 원자력으로 재생에너지의 간헐성 및 불안정성을 보완해야 한다. 5. 미세먼지(가스발전), 소음과 빛 반사, 광대한 면적 소요와 환경 파괴(재생E)의 문제를 두고 원자력을 통해 국민 건강과 환경에 기여해야 한다.

[그림1] 에너지원을 둘러싼 국내외 환경변화와 원자력의 역할

OECD/NEA는 최근 보고서에서 대형 신규원전의 건설, 모듈형 소형원자로의 도입과 더불어 원전 계속운전이 탄소중립 달성에 중요한 역할을 할 것이라 예측
국내에서도 에너지 안보와 경제적 전력공급 및 ‘30년 국가온실가스감축목표(NDC) 이행과 ‘50년 탄소중립을 달성하기 위해 신규 원전 건설과 더불어 계속운전을 추진하고 있으며 이를 효율적으로 이행하기 위한 원자력안전법에 따른 인허가 절차의 개선 필요성 등이 제기
국내외 계속운전 현황

세계적으로 운영 중 원전의 50%가 넘는 230여기가 계속운전(승인 직전 포함) 중이며 국내에서는 가동 원전 25기 중 10기가 ’30년까지 계속운전 결정 대상

계속운전의 정의
계속운전은 미국에서는 ‘License Renewal(인허가 갱신)’ ,영국 등 유럽에서는 ‘Continued Operation(계속운전)’, IAEA는 ‘Long Term Operation(장기 가동)’, 기타 여러 나라에서는 ‘Life Extension(수명 연장)’과 동일한 의미로 사용되고 있음

-국내에서 계속운전이란 최초 운영허가 기간에 도달한 원전이 관련 법령에서 요구하고 있는 안전 기준을 만족하여 최초 운영허가 기간(설계수명 기간) 이후에도 계속해서 운전하는 것을 의미

해외 계속운전 현황과 전망
'23년 6월 기준, 세계 각국에서 운영 중인 원전은 총 410기이며* 이중 177기(43%)는 계속운전 승인을 받아 운영 중이고, 56기(14%)는 계속운전 승인 직전에 있음

미국 93기, 프랑스 56기, 중국 55기, 러시아 37기, 한국 25기, 인도와 캐나다 각 18기 등이 운영 중

-미국의 경우 93기 중 90%가 넘는 84기가 계속운전 중이거나 계속운전 승인을 받았고 19기가 계속운전 심사중**

미국은 최초의 원전 운영허가기간을 40년으로 하고 있고 한번에 20년씩 계속운전을 두 번까지 승인 받을 수 있어 두 번 승인 받은 것은 80년까지 운전 가능

-세계 410기의 원전 중 30년 넘게 가동 중인 원전은 275기(67%)로 계속운전 허가를 받아 운영가능한 원전의 수는 계속 증가될 전망

국내 계속운전 대상 원전 및 신청 현황
’23년 12월 기준 우리나라는 25기의 원전을 운영 중이며, 이중 ’30년까지 계속운전 신청 대상이 되는 원전은 10기이고 ’45년까지는 총 18기가 계속운전 신청 대상

-고리 1호기는 1978년 가동 개시하여 30년 운전 후 ’07년 초기 운전허가가 만료되었음. 이후 10년의 1차 계속운전 허가를 승인받고 계속운전을 하면서 2차 계속운전을 준비 중이었으나, 지난 정부의 탈원전 정책으로 40년 운전을 끝으로 ’17년 6월 영구정지

-월성 1호기도 1983년 상업운전을 개시 후 30년 동안 정상 운전하고 ’09년 12월에 계속운전을 신청하였으나 인허가 심사 기간이 길어져 62개월이 지난 ’15년 2월에 계속운전 허가가 승인되었고, ’22년까지 운전할 예정으로 재가동을 하였으나 ’18년 6월에 조기폐쇄가 결정되어 ’19년 12월에 영구정지

월성 1호기 재가동을 위한 설비 투자비와 가동으로 인한 이익 등을 고려하면 조기 폐쇄로 인한 손실은 1조 5천억 원에 이를 것으로 추정

’24년 1월 기준 계속운전을 신청한 원전은 고리 2, 3, 4호기, 한빛 1, 2호기와 한울 1, 2호기이며, 월성 2, 3, 4호기는 계속운전을 신청하기 위해 안전성 평가 중[표1]
대상
(허가기간 만료)

계속운전신청
(평가서 제출)

운영변경
허가신청
재가동 목표 추진현황
고리 2호기
(’23. 4.)
’22. 4. (完) ’23. 3. (完) ’25. 6.
  • 안전성평가 서류적합성심사 종결 및 본심사 착수(’22. 12.)
    * 안전성평가 3차 질의접수(’23. 9.), 답변 작성 中
  • 방사선환경영향평가서 주민의견 수렴(~’22. 12.)
    → 운영변경허가 신청(’23. 3.)
고리 3, 4호기
(’24. 9. /
’25. 8.)
’22. 9. (完) ’23. 11. ’26. 6.
  • 안전성평가 서류적합성심사 종결 및 본심사 착수(’23. 5.)
    * 안전성평가 1차 질의답변(’23. 9.), 규제기관 심사 中
  • 방사선환경영향평가서 주민의견수렴(~’23. 7.)
    → 운영변경허가 신청(’23. 11.)
한빛 1, 2호기
(’25. 12. /
’26. 9.)
’23. 6. (完) - ’27. 6.
  • 계속운전안전성평가 서류적합성심사 中(’23. 6. ~)
  • 방사선환경영향평가서 초안 주민의견 수렴 中(’23. 10. ~)
한울 1, 2호기
(’27. 12. /
’28. 12. )
’23. 10. (完) - -
  • 안전성평가 서류적합성심사 中(’23. 10. ~)
월성 2, 3, 4호기
(’26. 11. /
’27. 12. / ’29. 2. )
- - -
  • 계속운전 안전성평가 中

[표1] 국내 계속운전 신청 현황

계속운전의 필요성과 효용성

원전 계속운전은 ’30년 국가 온실가스 감축목표의 효율적 달성, 국가 전력시스템의 경제성 제고, 가동원전의 안전성 강화, 국내 원전 산업 생태계의 활성화와 역량 유지에 기여

2030 온실가스 감축목표의 효율적 달성
탄소중립기본법 및 동법 시행령에 명시된 ’30년의 국가 온실가스 배출량은 436.6 백만tC02로 ’18년 배출량(727.6 백만tC02) 대비 40%(291 백만tC02) 감축 필요
’30년까지 국내 계속운전 대상 원전 10기(8.45 GWe)를 계속운전 시, 연간 석탄발전 대비 약 5,000 만tC02, 천연가스 대비 약 3,000 만tC02의 온실가스 배출 저감 가능*

원전의 CO2 배출량은 같은 용량의 석탄발전소의 1% 정도 수준으로써, 원전율 석탄발전과 가스발전으로 대체했을 때 배출되는 온실가스의 배출량을 환산한 값

전력 시스템의 경제성 제고
원자력발전은 LNG, 석유, 석탄과 같은 화석연료 발전에 비해 발전단가에서 연료비가 차지하는 비중이 작고 가격도 낮아 발전단가가 타 발전원 대비 우수
국내 고리 1호기 계속운전과 신규 원전 건설 및 대체 발전원의 균등화 발전비용(Levelized Cost of Electricity; LCOE) 값을 비교하면 계속운전은 20~60% 수준[그림2]
고리 1호기 계속운전과 대체 발전원에 대한 LCOE 비교에 관한 그래프다. <고리 1호기 계속운전 LCOE 산정 가정> - 건설비: USD2010 500/KWE, 운전유지비: USD2010 8.25/MWh, 연료비: USD2010 4.38/MWh, 할인율: 8%일 때, 고리 1호기 계속운전(10년)의 USD2010/MWh 값은 21이며, 건설비는 USD2010 500/MWh이 든다. 신규 대형원전(APR1400)의 USD2010/MWh 값은 36, 건설비는 USD2010 1,585/MWh이며, 석탄 발전은 USD2010/MWh 값 48을 기록했고, 건설비는 USD2010 920/MWh, 석탄가격은 USD2010 90/metric ton이 든다. 마지막으로 LNG 복합화력의 USD2010/MWh 값은 90이며, 건설비는 USD2010 655/MWh인데 비해 천연가스가격이 USD2010 13/mmbtu가 든다.

[그림2] 고리 1호기 계속운전과 대체 발전원에 대한 LCOE 비교

가동 원전의 안전성 강화
계속운전을 신청하면서 안전성이 더욱 강화되기 때문에 미국 등 원자력 선진국은 에너지 자원이 풍부해도 원전의 계속운전을 적극 추진
원전 계속운전을 위해 10년마다 주기적 안전성평가를 통해 종합적인 안전성을 평가하고 안전성 증진 사항을 도출하여 안전성을 향상
원전은 계속운전 허가를 통해 안전성과 신뢰성이 입증된 최신 설비로 교체하고 최신 관리 기술 적용과 규제기관의 철저한 심사로 더욱더 안전성이 강화
국내 원전 산업 생태계 활성화 및 유지
원전 산업계 공급망을 구성하는 국내 기업들의 역량 유지를 위해서는 지속적인 일감 공급이 중요
계속운전을 하게 되면 안전성 증진을 위한 설비교체 및 설비개선 투자를 하고, 계속운전 기간 동안 유지 보수에 따른 설비 자재 구매 및 투자로 관련된 산업체의 유지 및 활성화를 유발
국내외 계속운전 제도

주기적 안전성평가와 운영변경허가로 이루어진 국내 계속운전 법령은 원자력안전법 등에 근거하고 있으며, IAEA 주기적 안전성평가 제도를 기반으로 미국의 운영허가 갱신제도를 추가 적용

국내의 경우 보통 2~5년 후 수명 완료되는 원전을 대상으로 10년 단위로 계속운전을 신청하고 있으며 심사기간은 약 3.5년이 소요

주요 원전 가동국가는 발전설비에 대한 각종 평가를 거쳐 10~20년씩 원전 계속운전을 시행 중이며 심사절차 등은 국내보다 간소

국내 계속운전의 법적 근거
우리나라는 ’05년 9월 원자력법 시행령(제42조의 2~5)과 동법 시행규칙(제 19조의 2~3)의 개정을 통해 계속운전의 법적 근거를 처음으로 마련
계속운전과 관련된 법령은 주기적 안전성평가와 운영변경허가 두 가지 항목으로 이루어지며 [표2] 원자력안전법, 원자력안전법 시행령, 원자력안전법 시행규칙, 원자력 안전시설의 기술 기준에 관한 규정, 방사선방호 기술기준에 관한 규정, 원안위 고시 등이 있음
원자력안전법
운영변경허가 제20조(운영허가) 1항
제20조(운영허가) 2항
원자력안전법 시행령
주기적 안정성평가 제36조(주기적 안전성평가의 시기 등) 1항
제36조(주기적 안전성평가의 시기 등) 2항
계속운전 제36조(주기적 안전성평가의 시기 등) 4항
제37조(주기적 안전성펑가의 방법 및 기준) 2항
제39조(주기적 안전성평가보고서의 심사처리기간)

[표2] 국내 계속운전 법적 근거

국내 계속운전 인허가 제도는 IAEA의 주기적 안전성 평가(Periodic Safety Review) 기반에 미국의 운영허가갱신의 요건인 주요 기기 수명평가와 방사선환경영향평가를 추가 적용*

IAEA PSR 제도는 가동 중인 원자로가 안전하게 운영함을 확인하고, 10년간 향상된 기술 및 강화된 규제 등의 적용 가능성욜 평가하고 안전성을 향상하기 위한 제도이고, 미국의 운영허가갱신제도는 운영 허가 기간이 종료되는 원자로에 대한 안전성을 평가하여 허가를 갱신하는 제도

국내 계속운전의 안정선평가 법적기준 / IAEA 주기적 안정성평가 기준(14개 분야 68개 항목) / 1. 원자로 시설의 설계사항 2. 안전설비의 실제상태 3. 결정론적 안전성 분석 4. 확률적 안전성 평가 5. 위해도 분석 6. 기기 검증 7. 경년열화 8. 안전 성능 9. 운전 경험 및 연구 결과 10. 운영 및 보수 등의 절차서 11. 조직, 관리 체계 12. 인적요소 13. 방사선비상계획 14. 방사선환경영향 ※ 1, 4, 5, 6, 7번은 ’14. 11. 19 개정 시 추가한 항목 / 미국 NRC 운영허가 갱신기준 (10개 분야 79개* 항목) / 주요기기 수명평가 1. 경년열화 관리대상 선정 평가 2. 경년열화관리계획 평가 3. 주요기기 수명평가 4. 운전경험, 연구결과 반영필요사항 / 방사선환경영향평가 1. 계속운전 계획 2. 환경영향 3. 발전소 현황 4. 계속운전 영향 5. 사고 영향 6. 환경감시계획 / * 경수로 기준, 법적요건 외 발전소 별로 추가하여 수행

[그림3] 국내 계속운전의 안전성평가 법적기준

계속운전에 대한 평가기준은,

-첫째, 계속운전을 하려는 원자로 시설의 구조물, 계통, 기기에 내해 최신 운전경험과 연구결과를 반영한 기술기준을 활용하여 평가하고,

-둘째, 방사선 환경 영향에 대해서는 최신 기술기준을 활용하여 평가하고,

-셋째, 추가로 주요 기기 수명평가에 대해서는 ‘원자로시설의 계속운전 평가를 위한 기술기준 적용에 관한 지침’에 제시된 주요 기기 수명평가에 적용할 세부 사항과 참조기준에 따라 평가

방사선 환경 영향 평가는 동일 부지에서 가장 최근에 수행된 방사선 영향 평가 시에 적용한 기술 기준에 따라 평가하도록 규정
원자력발전소는 안전이 무엇보다 중요하기 때문에 설계 및 시공에 충분한 안전 여유도를 고려하므로 안전규제 요건을 준수하면서 운영 시, 설계수명 기간보다 길게 안전 운영 가능
국내 계속운전 심사 절차
설계수명이 도래한 원전에 대해 원전사업자(한수원)가 계속운전 허가를 신청하기 위해서는 평가기준일(설계수명 기간 만료일)로부터 5~10년 전 평가보고서를 원안위에 제출 필요
계속운전 심사기간은 대략 3.5년 소요
발전용원자로 운영자가 계속운정신청을 하지 않으면 영구정지 운영변경 허가, 현장조치, 규제검사, 영구정지 승인, 해체계획서 제출, 운영허가 반납의 절차를 거치게 된다. 반대로 계속운전신청을 하면 두 가지 갈림길로 나뉘는데, 첫 번째로는 주기적 안정성 평가보고서, 수명 평가보고서, 방사선 환경영향평가 보고서 제출을 한 후 안전 심사와 현장 점검을 거치는 방법과, 운영변경 허가 신청서를 제출한 후에 운영변경 허가 심사 단계를 거치는 방법이 있다. 이 단계 후에는 심사 결과 및 현장점검 결과 취향 후 원자력안전위원회의 심의를 거치게 되는데 이때 허용되는 계속운전이 가능하고, 불허되면 영구정지 운영변경 허가의 단계로 이동하게 된다.

[그림4] 국내 원전 계속운전 신청 절차 및 심사 체계

국내 원전 계속운전 심사 절차는 우선 안정성평가와 경제성평가에서부터 시작한다. 한국수력원자력(주) 자체 안전성·경제성 평가 및 이사회의 의결(약 6개월), 주기적 안전성 펑가보고서(PSR) 제출, 구 방사선환경영향평가서(RER)의 주민공람 및 의견수렴(약 6개월), PSR 심사(18개월 이내), 운영변경허가심사 및 승인, 설비 개선(약 12개월) 이런 절차 및 기간을 통해 계속운전을 가늠하게 된다.

[그림5] 국내 원전 계속운전 심사 절차 및 심사 기간

구분 연장기간 신청시기 기산일 특이사항 주요 심사항목 가능 횟수
미국 20년 이내 운영허가 만료 20년 전 운영허가 만료일 수명만료 5년 이전 신청하면, 심사지연시, 승인일부터 계속운전 가능(Timely Renewal) 발전설비종합평가
설비수명평가
환경영향평가 등
제한없음
(총 40년)
일본 20년 이내 운영허가 만료 20년 전 운영허가 만료일 심사는 운영허가 만료 전 완료돼야 함 (심사 등으로 정지된 시기는 전체 운전 기간에서 제외) 경년열화상황평가
안전성평가
보수관리방침 등
제한없음
프랑스 10년 - - 2단계 PSR 심사 진행
노형별(Generic)
호기별(Specific)
주기적안전성평가
(PSR)
제한없음
캐나다 10년 - 운영허가 만료일 연장운전의 조건부 승인 후, 후속 시설투자 시행 주기적안전성평가
(PSR)
제한없음
한국 10년 설계수명만료 5~10년 전
(개정 2022. 12. 30.)
운영허가 만료일 - 기기수명평가(LER)
방사성환경영향평가(RER)
주기적안전성펑가(PSR)
제한없음

출처: 머니투데이 기사, “한국이 제일 까다롭다’ 도·선진국 '원전 계속운전’ 기준 보니”, 2022. 12. 23.

[표3] 주요국의 계속운전 제도 비교

계속운전 제도 개선 및 주민수용성 확보 방안

국내 계속운전 제도 보완을 위해 계속운전 제도 관련 정의 명확화, 주기적 안전성평가에서 계속운전 제도 분리(중복 방지), 계속운전기간 보장 등이 필요

국내의 경우 계속운전을 위해서 방사성환경영향평가서에 주민의견을 수렴, 반영해야 하므로 주민수용성 확보를 위해 원자력의 필요성과 계속운전의 안전성에 대한 이해와 설득, 합리적 혜택의 제시, 주민 선택을 존중하는 자세 등 함께 만들어가는 제도 정착 필요

국내 계속운전의 제도적 개선 사항
국내 계속운전 인허가 제도는 IAEA의 주기적 안전성 평가 제도를 기반으로 미국의 운영허가 갱신 제도를 추가하여 적용하고 있어 제도적으로 미흡한 점이 아래와 같이 나타남
계속운전 관련법 개선 방향
계속운전관련 법령은 원전을 안전하고 경제적으로 이용할 수 있도록 계속운전을 허용하는 환경 및 제도를 수립·정착하는 방향으로 개선 필요
계속운전 관련법 절차 개선
원자력안전법에 계속운전의 근거를 마련하고 심사 기준과 원칙을 제시하고, 사업자의 실제 계속운전기간 보장을 위해 다음과 같은 내용이 들어가도록 원자력안전법 개정 필요
주민 수용성 확보 방안
계속운전을 하고자 하는 사업자는 원자력안전법 제103조의 제2항에 의해, 방사성환경영향평가서를 제출할 때 초안을 정보공개하고 공청회를 거쳐 주민 의견을 수렴하고 이를 방사선환경영향평가서의 내용에 포함
계속운전을 하기 위해 제출하는 방사성환경영향평가서에는 주민 의견을 수렴하여 그 내용을 담아야 하므로 주민의 수용성을 확보하는 것이 매우 중요
결론
탄소중립과 에너지안보를 위해 계속운전은 우리가 당장 선택할 수 있는 가장 효과적인 방안

-원전 계속운전은 ’30년 국가 온실가스 감축목표의 효율적 달성, 국가 전력시스템의 경제성 제고, 가동원전의 안전성 강화, 국내 원전 산업 생태계의 활성화와 역량 유지에 기여

세계적으로 운영 중 원전의 50%가 넘는 230여기가 계속운전(승인 직전 포함) 중이며 국내에서는 가동 원전 25기 중 10기가 ’30년까지 계속운전 결정 대상

-국내 원전은 40년이 넘는 운전기간 동안 안전하게 운영되어 왔고 미국과 유럽으로부터 설계인허가를 받아 세계 최고의 안전성 확보 중

-가동 중인 대형원전뿐만 아니라 향후 도입될 소형모듈형원자로(SMR)까지 포함하여, 안전성이 확인되면 원전의 계속운전은 안정적인 전력 공급과 국가경제를 위해 지속 필요

이를 위해 우리나라 실정에 맞는 계속운전 제도와 절차를 정착할 수 있도록 원자력안전법의 조속한 개정 및 관련 연구도 진행되어 가동 원전의 안전설비도 보완 되어야 함

-국내 계속운전 제도 보완을 위해 계속운전제도 관련 정의 명확화, 주기적 안전성평가에서 계속운전제도 분리(중복 방지), 계속운전기간 보장 등이 필요

-국내의 경우 계속운전을 위해서 방사성환경영향평가서에 주민의견을 수렴, 반영해야 하므로 주민수용성 확보를 위해 원자력의 필요성과 계속운전의 안전성에 대한 이해와 설득, 합리적 혜택의 제시, 주민 선택을 존중하는 자세 등 함께 만들어가는 제도 정착 필요