보배드림

위기의 러시아 자원 무기화 전략 흔들
잇따른 이탈···남은 건 아프리카 MOU
재처리 손 놓아버린 韓 강 건너 불구경?

우라늄 원자핵이 분열하면 질량의 약 0.1%가 상실된다. 여기에 아인슈타인의 E=mc^2 공식을 적용하면 깨진 원자핵의 파편을 튕겨내는 운동에너지가 된다. 이런 핵분열을 제어하지 않은 맨해튼 프로젝트는 히로시마·나가사키에 버섯구름을 일으켰다. 반면 5% 미만으로 저농축한 우라늄의 핵분열을 기술적으로 조절하면 인류를 전기의 시대로 이끈 원자력 발전이 된다.

원자력 발전 초기엔 저농축우라늄(LEU)만 사용됐으나 프랑스·일본 등 다수 국가에선 사용후핵연료를 재처리(reprocessing)한 우라늄-플라토늄 혼합(MOX) 연료를 쓴다. 그러나 이러한 평화적 핵 이용을 사실상 포기해 온 한국에선 우라늄이 일회성(once-through)으로만 쓰이고 버려진다.

8일 유럽원자력에너지 공동개발 및 협력 정책(EURATOM) 가입국에 따르면, 구소련에서 떨어져나온 동유럽 국가를 중심으로 러시아 핵연료에 대한 의존도를 감소시키는 방안으로 MOX 연료 사용이 급부상하고 있다. 먼저 폴란드가 2030년 최초 가동을 목표로 하는 가압수형 경수로에선 마음만 먹으면 재처리 연료를 사용할 수 있다. 이에 더해 원자력 발전을 이미 가동해 온 체코·헝가리·루마니아에서도 러시아로 기울어진 운동장 바로잡기가 한창이다.

무엇보다 러시아 의존이 크던 체코가 핵연료 공급사를 미국과 프랑스업체로 바꾼 것이 가장 눈에 띈다. 체코전력공사(CEZ)는 지난 3월 러시아 TVEL사와 계약을 끊고 내년부터 미국 웨스팅하우스와 프랑스 프레임스톤으로부터 두코바니 원전(4기)과 테멜린 원전(2기)의 핵연료를 공급받기로 했다.

러시아 원자력 기술의 강점은 로사톰(ROSATOM)의 자회사인 TVEL사를 통해 전 세계 시장 점유율 40%에 가까운 저농축우라늄을 원자력 발전소 건설과 함께 세트로 제공한다는 것이다. 타국에서 골칫거리인 사용후핵연료를 다시 들여와 재처리해 MOX 연료를 만들어 다시 사용하거나 노후 핵탄두 교체에 활용했다.

북대서양조약기구(NATO) 소속으로 미국의 전술핵무기 공유국이면서도 자체 핵무장을 호시탐탐 노려온 에르도안 튀르키예 대통령이 지난 2010년 아크쿠유 원전사업을 진행하면서 러시아를 선택한 것이 대표적 사례다. 로사톰은 당시 건설비용의 100%에 대한 파이낸싱 제공과 함께 사용후핵연료를 회수해 자국 내에서 재처리하겠다는 조건을 제시했다. 이런 이유로 튀르키예에는 아직 국제규범에 맞는 사용후핵연료 저장소가 없고 자국 내 재처리도 불투명하다.

푸틴과 수년째 정보 전쟁 치러온 체코 
우크라 침공에 다수 국가 러에 등 돌려
EURATOM 내 재처리 MOX 사용 공조

지난 1979년 미국 스리마일섬 원전 사고와 2011년 후쿠시마 사고는 지난 40여 년간 러시아의 원전 시장 점유율 확대 기회로 작용했다. 그러나 우크라이나 침공을 기점으로 동유럽 국가들이 핵 안보를 명분으로 러시아에 등을 돌리면서 러시아가 군림해 온 원자력 시장에도 지각 변동이 일고 있다.

특히 체코와 러시아 간 정보 전쟁이 치열하다. 2014년 체코 북부 모라비아 지방 브르베티체의 탄약 창고 폭파 사건이 러시아 군사정보국(GRU)의 소행으로 알려지면서 동유럽 국가의 탈러 행진의 기폭제가 됐다. 이후 체코 비밀 정보국(BIS)이 보안 문제를 이유로 중국과 러시아 기업을 신규 원전 입찰에서 빼주길 요청했고 2021년 명시적으로 제외됐다. 

본지는 앞서 [단독] 체코 원전 입찰 조건에 '재처리' 끼웠다···IAEA 비공개 문건 입수 기사를 통해 러시아산 우라늄에 의존해 온 체코가 EURATOM 가입국 간의 재처리 시스템 활용 추진을 보도한 바 있다. 지금까지 모든 원자로를 일회성 연료 주기로 운영하면서 사용후연료를 중간 저장시설에서 수거해 러시아로 보내 위탁 재처리하는 방식을 취해 왔지만 "앞으로는 우라늄-플루토늄 혼합(MOX) 연료를 연소할 수 있어야 한다"는 것이 입찰 조건이 됐다.

과거 소련의 위성국가였던 체코, 슬로바키아, 불가리아, 헝가리, 핀란드는 러시아가 설계한 VVER-400 원자로가 주력 기종이다. 이런 이유로 그동안 러시아 TVEL사가 핵연료를 독점 공급할 수 있었으나, 이들이 러시아산 신규 원전 입찰과 핵연료 수입을 멈추게 된 것이다.

러시아에 양다리 걸쳐온 韓 뒷북 연속
재처리 무관 깡통 원자로 수출 먹구름

탈러시아 행렬은 지금도 이어지고 있다. 앞서 한국수력원자력과 러시아 로사톰, 중국핵공업집단(CNNC)을 벨레네 원전 건설 사업 우선협상대상자로 선정한 불가리아 정부는 이를 취소하고 프랑스 EDF와 계약을 맺었다. 이와 함께 코즐루두이에 추진 중인 신규 원전에도 웨스팅하우스의 AP1000 원자로 2기를 도입할 예정인 것으로 알려졌다.

러시아와 전쟁을 치르고 있는 우크라이나도 TVEL사가 제공해 온 핵연료에 전적으로 의존해 오다 일찍이 미국산 핵연료로 전환한 대표적인 국가다. 2000년 6월 5일 키이우를 방문한 빌 클린턴 대통령이 '러시아 연료에 대한 우크라이나의 의존을 종식시키기 위한 미국-우크라이나 협정'을 체결한 바 있다.

러시아는 세계 최대의 천연가스 수출국, 2위 석유 수출국, 3위 석탄 수출국이다. 이에 더해 원자력 역시 '러시아 경제발전을 위한 전략에 있어서의 광물 자연 자원'이란 논문으로 박사 학위를 받은 푸틴 대통령의 자원 무기화 정책의 한 축을 차지해 왔다.

하지만 러시아의 우크라이나 침공은 핀란드, 요르단, 슬로바키아에서 계획된 러시아 건설 원자력 발전소의 잇따른 취소를 유발했다. 이들 유럽의 이탈은 글로벌 원전 시장 70%를 점유해 온 러시아의 명성을 훼손할 것이란 분석이 지배적이다.

로사톰은 사업자금 마련과 사용후핵연료 재처리에 어려움을 겪는 국가를 집중적으로 공략해 왔다. 그러나 지난해부터 발효된 EU택소노미가 신규 원전과 기존 원전의 운영 조건으로 2050년까지 고준위 방사성폐기물 처분장을 국내에 갖추라는 권고를 내리면서 굳이 러시아에 재처리를 맡길 유인이 사라졌다.

유럽연합의 이탈이 가속하는 가운데 결국 러시아에 남은 것은 다수의 낮은 단계 업무협약(MOU)을 체결한 아프리카 국가들과 방글라데시, 라오스, 파키스탄 정도다. 이들의 공통점은 자체적인 재처리도 사실상 불가능하고 재정 여력도 달리는 나라다.

한국은 저장소 없어 비상 걸린 상황인데 
日 로카쇼무라 재처리 공장 확대 추진 中
자체 핵무장 입김에 평화적 이용 밀린 탓

경수로 원자로에 공급되는 우라늄-플루토늄 MOX 연료는 습식 퓨렉스(PUREX) 공정을 통하면 어렵지 않게 얻을 수 있다. 프랑스는 라 아그(La Hague)의 아레바(AREVA) 재처리공장과 마르쿨(Marcoule) 멜록스(MELOX) 공장이 대표적이다.

박석준 한국과학기술정보연구원 연구위원 분석에 따르면 이미 지난 2016년 기준 전 세계적으로 40기 이상의 원자로가 MOX 연료를 사용해 왔고 사용후핵연료 3만tHM(Heavy Metal) 이상이 처리돼 MOX 연료로서 재순환됐다. 이런 자원 순환은 천연우라늄 자원의 15～20%를 절감하는 것으로 나타났다.

프랑스 원전 22기 가운데 3분의 1이 MOX 연료로 돌아간다. 일본 역시 도카이무라 재처리 시설에서 일어난 사고를 극복하고 2024년 아시아 최대 규모의 로카쇼무라 재처리 공장 준공을 목표로 하고 있다. 지난 10년간 원자력 발전량이 3배 이상 증가한 중국 또한 2030년까지 MOX 생산 재처리 공장을 본격 가동한다는 계획이다.

한수원에 따르면 한국은 매년 450t가량의 저농축 우라늄을 수입하고 있다. 러시아·영국·프랑스에서 약 33%씩 수입해 왔다. 그런데 문제는 경쟁국 대부분이 MOX 연료 사용으로 전환하는 가운데 한국은 재처리에 발이 묶여 이러지도 저러지도 못하는 상황이란 점이다.

재처리는 원자력산업에 있어서 없어서는 안 될 핵심 공정이다. 재처리 시설이 있어야 전체 무게의 약 1%에 달하는 플루토늄을 회수해 핵연료로 만들고 남은 5% 부피의 고준위폐기물은 영구처분장에 보관할 수 있다. 다만 재처리를 통해 얻은 플루토늄은 순도가 높아 원자탄으로 전용될 수 있기 때문에 엄격한 규제를 받아야 한다.

북한 핵 위기가 시작된 1991년 한국 정부는 농축과 재처리를 진행하지 않겠다는 한반도 비핵화 공동선언에 서명했다. 핵 개발을 포기하고 수년간 평화적 핵 이용을 해왔음에도 1974년 미국으로부터 동의를 얻은 재처리까지 손 놓아버린 것이다. 이 결과 매년 700t씩 쏟아져 나오는 폐연료를 임시저장고에 담아왔고 앞으로 7년 뒤면 저장할 장소가 없어 원전 가동을 중단해야 하는 상황에 처할 수도 있다.

산업통상자원부는 사용후핵연료 저장시설 포화 시점이 1~2년 앞당겨져 한빛원전 저장시설(2030년)을 시작으로, 한울원전(2031년)과 고리원전(2032년) 저장시설이 순차적으로 포화할 것으로 예상한다. 글로벌 정보 네트워크 한 관계자는 "윤석열-바이든 대통령 간 워싱턴 선언 이후 정부 일각에서 재처리는 당분간 이야기도 꺼내지 말자는 이야기가 나와서 정말 웃겼다"며 "1991년 한반도 비핵화선언은 핵발전소 하나 없는 북한이 일방적으로 파기한 조약일 뿐인데 그걸 국제적 약속으로 받들면서 한국 스스로 평화적 핵 이용 기회를 옥죄어 온 측면이 없지 않다"고 말했다.