“특정 전원 편중, 천문학적 전력 계통 비용 초래…원전·SMR 활용도 높여야”

서울대학교 심형진 교수 “원자력, 타 전원 대비 에너지 안보·경제성 확보 우월”
2050년 전력 수요량 폭증, 수소로는 한계…매년 대형원전 2기·SMR 1기 추가해야
대형원전 24기 추가 확보 필요…신규원전 건설 부지 3곳 추가·수소 기술확보 돼야

[에너지플랫폼뉴스 박병인 기자] “특정 전원에 편중된 전력믹스로는 목표 발전량 달성이 어려울뿐더러, 막대한 비용을 야기한다. 이에 대형원전, SMR을 적극 활용해 비용을 절감해야 한다”

29일 한국원자력학회, 대한전기학회, 한국신재생에너지학회가 공동 개최한 ‘탄소중립 에너지믹스 실현을 위한 통합에너지 기술전략’ 포럼에서 서울대학교 심형진 교수는 “목표 발전량 달성과 비용, 계통안정, 에너지안보를 종합한 최적 믹스를 구축해야 하며 이를 위해서는 대형원전, SMR 확충을 위한 부지확보에 최선을 다해야 한다”며 이같이 밝혔다.

심형진 교수에 따르면 원자력은 최근 대두되고 있는 에너지안보 확보에 최적이며 경제성 측면에서도 타 전원을 능가한다. 에너지원별 수입의존도, 지정학적 위험, 가격 변동성 등을 고려해 종합위험 감도를 분석한 결과 ▲석유는 0.920(높은 중동 의존도, 지정학적 가격적 리스크 존재) ▲LNG 0.95(수입의존 95%, 현물가격 변동 극심) ▲석탄 0.637(전량 수입 의존, 가격 및 공급 불안정) 등 전통에너지들은 대체적으로 높은 수치를 나타내며 안보에 취약한 에너지원인 것으로 나타났다. 반면 원자력은 0.395로, 연료비 비중이 낮고 장기계약으로 비축하는 경향이 높아 에너지안보 확보에 상당히 유리한 것으로 나타났다. 이외에 낮은 에너지원은 ▲태양광 0.334(중국산 모듈 의존) ▲풍력 0.188(터빈 국내 조달 가능) ▲수력 및 기타 0.05(국내 생산, 계절 변동성 낮음) 등이었다.
경제성에서도 원자력은 현재도, 앞으로도 타 에너지원 대비 월등한 것으로 나타났다. 먼저 타 에너지원을 보면 2023년 기준 LCOE는 kWh 당 ▲풍력 170원 ▲태양광 138원 ▲LNG 126원 ▲석탄 98원 등을 기록했다. 반면 원자력은 kWh 당 60원에 불과했다. 수력도 마찬가지로 60원을 기록한 것으로 나타났다.
2030년 전망에서도 원자력은 높은 점수를 기록했다. 먼저 타 에너지원을 보면 2030년 기준 LCOE는 kWh 당 ▲풍력 137원 ▲LNG 110원 ▲석탄 98원 ▲태양광 82원 등이었다. 원자력의 경우에는 70원을 기록하며 2030년에도 타 에너지원 대비 저렴한 것으로 나타났다. 이처럼 원자력은 국제 정세, 낮은 원가 비중으로 국가 에너지 안보 확보에 상당히 유리하며 경제성도 갖춰 정부가 구상하는 무탄소전원 확대에 최적의 에너지원으로 분류된다. 이에 차기 전원 구성시 원자력을 적극 활용해야 한다는 의견이다.

◇원전 비중 높이고 수소 전소 비중 낮춰야 경제성 확보
향후 정부의 탄소중립 시나리오에 따라 급속한 전기화로 인해 2050년 전력 필요량은 1257.7TWh에 달할 것으로 전망된다. 11차 전기본에 따르면 2050년에는 재생에너지가 총 수요의 30%를 담당할 예정이다.

심형진 교수는 2050년 총 예상 수요 1257.7TWh에서 재생에너지가 담당하는 30%를 제외한 나머지 전력 수요량을 충족하기 위한 두 가지 시나리오를 감안해 비용을 전망했다. 심형진 교수는 현재 정부의 계획을 기반으로 분석했을 때 2050년 전력 수요량을 재생에너지가 30%를 담당하고 원자력은 40%, 수소가 30%를 담당해야 가장 현실적으로 탄소중립을 달성할 수 있을 것이라고 전망했다. 하지만 원전을 충분히 보급하지 않는다면 수소전소 발전 비중이 급증하게 되며 이는 막대한 비용이 발생하게 된다는 분석을 제기했다.

이와 관련해 심형진 교수는 ▲첫 번째 시나리오(수소 전소 시나리오)에서 2039년~2050년의 필요 설비용량을 수소 전소 발전소로 충당하는 방안 ▲두 번째 시나리오(원전 추가 시나리오)에서 2039년~2050년 사이 매년 대형원전 2기, SMR 1기를 추가하고 잔여 필요량을 수소 전소 터빈으로 충당하는 방안을 가정해 상호 비교했다. 그 결과 2050년에는 ‘수소 전소 시나리오’의 누적 실질 발전비용은 2422조1000억원을 기록했다. 반면 원전추가 시나리오에서는 1931조5000억원이 도출됐다. 두 시나리오의 차이는 490조6000억원에 달하면서 경제성에서 원자력이 압도적인 것으로 나타났다. 순 투자비를 기준으로 해도 수소 전소 시나리오에서 439조3000억원이 발생했으며 원전 추가 시나리오에서는 433조4000억원을 기록하면서 5조9000억원을 절감할 수 있었다.

심형진 교수는 “수소 발전은 발전단가가 매우 높기 때문에 전체 시스템 비용이 급증한다”며 “수소 관련 비용만 수백조원 규모까지 확대될 수 있으며 이는 국가 경제와 전력 시스템 안정성 측면에서 상당한 부담이 될 것”이라고 진단했다. 이어 심형진 교수는 “탄소중립 달성을 위해서는 원전과 재생에너지가 경쟁관계가 아니라 상호보완 관계로 접근해야 한다”고 덧붙였다.

◇신규원전 부지확보 위해 정부가 적극적으로 나서야
심형진 교수는 안보, 경제, 공급 안정성을 종합적으로 평가했을 때, 2050년 탄소중립을 달성하기 위해서는 모든 무탄소 전원을 적극적으로 활용해야 한다는 의견을 제시했다. 이를 위해서는 원전을 최대한 확대하는 한편, 수소는 보완전원으로 활용해 비용 절감을 위한 기술개발이 반드시 필요하다는 의견을 제시했다. 먼저 원전의 확대를 위해서는 대형원전 24기가 추가적으로 필요하다고 진단했다. 국내 대형 원전 부지당 약 8기 정도 운영이 가능하기 때문에 신규 부지 3곳을 추가로 확보해야 한다고 진단했다.

과거 해제된 원전 예정 부지 재검토와 SMR을 활용한 수용성 보완도 고려해야 한다고 분석했다.
수소전소발전과 관련해서는 저가 수소 생산기술 확보를 위해 고온가스로 등 다양한 기술을 활용해 수소 생산 비용을 낮추고 안정적 공급체계를 갖춰야 한다고 전망했다. 심형진 교수는 “탄소중립 달성을 위해서는 원전, 재생에너지, 수소를 모두 최대한 활용하는 무탄소 전원의 ‘총력전’이 필요하다”며 “이러한 시스템을 구축하는 것이 비용, 안보, 안정성 측면에서 가장 현실적인 해법이 될 것”이라고 진단했다.

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