원자력 발전의 장단점과 발전 원리에 대해서 알아보자

 

원자력 발전의 장단점과 발전 원리에 대해서 알아보자

원자력 발전이란?

원자력 발전은 우라늄의 핵분열에 의해 발생하는 

 

열 에너지를 이용하여 전력을 만드는 발전 방식입니다. 

 

석탄과 석유, 천연 가스 등 화석 연료를 태워 

 

터빈을 회전시키는 화력 발전은 "사용하는 연료가 다르다"는 점에서 다릅니다.

화석 연료를 태우는 화력 발전은 

 

많은 이산화탄소를 배출 할뿐만 아니라, 

 

NOx (질소 산화물) SOx (황산화물) · PM (입자상 물질) 등 유해 물질을 발생시킵니다. 

 

한편, 원자력 발전은 이산화탄소를 배출하지 않고 

 

사용 후 핵연료의 처리도 제대로 실시하여

 

대기 중에 유해 물질을 퍼뜨리지도 않습니다.

 

 

원자력 발전이 발전하는 구조

원자력 발전은 끓는 물에서 발생한 증기를 사용하여 

 

터빈을 돌려 터빈과 연결된 발전기가 가동하여 

 

발전하는 구조로되어 있습니다. 

 

다음 그림과 같이 화력 발전은 물을 끓이기 위해

 

 화석 연료를 태우지만, 원자력 발전의 경우

 

우라늄을 핵분열 시켰을 때 생기는 열 에너지를 이용합니다.

 

 

1. 핵분열에 의해 생긴 열에서 물을 끓인다.

2. 끓는 생기는 수증기로 터빈을 회전시킨다.

3. 터빈에 연결된 발전기가 가동하고 발전한다.

 
4. 수증기는 물로 돌려 보내 다시 원자로에 들어간다.

원자력 발전은 상기와 같은 구조로 이루어져 있으며,

 

구조 자체는 화력 발전과 큰 차이가 없습니다.

 

 

안전성이 요구되는 원자력 발전

일본의 경우, 2020년 11월 11일 시점으로

 

규슈에 있는 겐카이 원자력 발전소만 가동 중이며

 

일본 내의 다른 원자력 발전소는 대부분 정지 되거나

 

새로운 규제를 기준으로 심사중입니다.

 

 

2010년까지 화력 발전에 이어 일본을 지탱하고 있던

 

원자력 발전소의 대부분은 운영에 따른 위험성이 드러난 위해 중단되었습니다.

원래 원자력 발전소의 안전성에 의문을 제기하는 목소리가 있었지만, 

 

후쿠시마 제 1 원자력 발전소 사고는 

 

더 많은 일본 국민들에게 원자력 발전에 대해 생각하는 계기를 준 것입니다.

 

후쿠시마 제 1 원자력 발전소 사고는?

후쿠시마 제 1 원자력 발전소의 사고는 

 

2011년 3월 11일 발생한 도호쿠 지방 태평양 앞바다 지진으로 인한 사고입니다.

 

지진에 의해 생긴 높이 약 13m의 쓰나미에 의해

 

많은 전원이 작동하지 않는 사고가 발생하여

 

원자로를 냉각 능력을 잃은 것이 사고를 초래했습니다.

 

냉각 기능을 잃은 원자로는

 

 고온 상태의 금속 원자로에서 

 

수증기가 화학 반응을 일으켜 수소가 발생하여 

 

수소 폭발을 유발.

 

방사성 물질을 최대한 제거하고 외부로 가스를 방출하는

 

"이벤트"라는 작업이 예상대로 진행되지 않았기 때문에

 

다량의 방사성 물질이 그대로 외부로 방출되었습니다.

후쿠시마 제 1원자력 발전소를 폐로 하기 위한

 

해체 · 철거 작업은 완료까지 30 ~ 40년 정도 걸릴 것으로 전망되고 있습니다.

 

이후 원자력 철폐의 목소리도 커져 2020년 시점에서는

 

많은 원자력 발전소가 가동을 정지 또는 폐로되었습니다.

 

 

 

원자력 발전의 장점

연료의 안정적 확보가 가능

원자력 발전의 연료가 되는 우라늄은

 

많은 지역에 존재하는 천연 자원이기 때문에

 

연료 공급을 특정 지역에 의존하지 않습니다.

또한 발전량 당 연료 소비량이 화력 발전보다 적어

 

 화석 연료보다 우라늄 쪽이 운송 비용은 줄일 수 있습니다. 

 

 

발전시 이산화탄소를 배출하지 않는다

원자력 발전은 이산화탄소를 배출하지 않습니다. 

 

재생 가능 에너지에 의한 발전뿐만 아니라 

 

지구 온난화를 진행시키지 않는 이점이 있습니다.

다음 그림은 각 발전 방식의 라이프 사이클 

 

CO2의 배출량을 나타낸 그래프입니다. 

 

라이프 사이클 CO2는 연료를 태울 때 발생하는 이산화탄소 외에도 

 

연료 수송 및 설비 등에서 발생하는 이산화탄소의 총량을 의미합니다.

 

 

 

100 만 kW의 원자력 발전이라면 설비의

 

설치에 필요한 면적은 약 0.6 평방 킬로미터입니다.

 

한편, 태양광 발전 필요 면적은 약 58 평방 킬로미터,

 

풍력이면 약 214 평방 킬로미터의 광대한 토지가 필요합니다.

 

이 정도의 차이가 태어나는 이유는

 

태양광 발전이나 풍력 발전이 가지는 다음의 특성과 관련이 있습니다.

면적당 발전량이 작다

가동 시간이 짧다 (날씨 · 시간대에 좌우)

신 재생 에너지를 이용하여 발전하는 특성상 

 

발전량이 불안정 해지기 쉬운 태양광 발전소와

 

풍력 발전소에 비해 연료만 준비하면

 

가동시켜 계속하는 것은 원자력 발전소의 장점입니다.

 

 

발전 비용이 저렴

발전 방식	발전 비용
원자력 발전	10.1 엔 / kWh
석탄 화력 발전소	12.3 엔 / kWh
LNG 화력 발전 비용	13.7 엔 / kWh
석유 발전 비용	30.6 ~ 43.4 엔 / kWh
태양 광 발전 (메가 솔라)	24.2 엔 / kWh
태양 광 발전 (주택)	29.4 엔 / kWh
풍력 발전	21.6 엔 / kWh
지열 발전	16.9 엔 / kWh
수력 (소수력 제외)	11.0 엔 / kWh

 

 

원자력 발전의 단점

사용 후 핵연료의 처리에 문제가있다

일단 원자력 발전에 사용된 연료는 

 

'사용 후 핵연료'로 사용 후 연료 중 95 ~ 97%는 재사용이 가능합니다.

 

한편, 재사용 할 수없는 3 ~ 5%를

 

'고준위 방사성 폐기물' 이라고 합니다.

고준위 방사성 폐기물은 

 

사용 후 연료에서 발생하는 방사능 수준이 높은 폐기물을 

 

유리 원료와 융합시켜 고체화 한 것입니다. 

 

일련의 처리에 의해 태어난 고준위 방사성 폐기물은 

 

장기간에 걸쳐 우리의 생활 환경에 영향을 미치지 않도록 

 

지하 300 미터보다 깊은 지층에 처분하는 것이 적당하다고 생각됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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[ 이 기사는 일본 기사를 번역한 것입니다. ]

 

출처 - energy-shift.com/navi/%e5%8e%9f%e5%ad%90%e5%8a%9b%e7%99%ba%e9%9b%bb%e3%81%af%e5%ae%89%e5%85%a8%e3%81%aa%e3%81%ae%e3%81%8b%ef%bc%9f%e4%bb%95%e7%b5%84%e3%81%bf%e3%83%bb%e3%83%a1%e3%83%aa%e3%83%83%e3%83%88%e3%83%bb%e3%83%87/

 

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