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1 코네틱리포트 환경컨설팅산업육성 원자력 발전의 경제성 평가 독일 IP: 김종운 1 고유가 시대를 맞아, 전 세계는 지금 에너지 전쟁 이라 부를 만큼 자국의 안정적인 에너지 수급을 위해 치열한 신경전을 벌이고 있다. 이는 에너지는 곧 한 국가의 경제 및 안보에 직/간접적으로 연계되어 있기 때문이다. 전통적인 화석연료의 대안으로 재생가능 에너지와 더불어 원자력 에너지에 대한 논의가 뜨겁다. 한 편에서는 기후변화 및 국제 유가폭등에 대한 가장 현실적인 대안으로 원자력 발전이 지목되고 있지만, 다른 한 편에서는 원자력 발전소의 안전성 등의 이유로 독일의 경우 2020 년 까지 탈원자력 발전소화 를 선언하였다. 하지만, 이에 대해 일각에서는 우려의 목소리를 내고 있는 상황이기도 하다. 경제적 측면에서 과연 원자력 발전은 국가 경제에 이득을 주고 있는가? 본 고에서는 독일 하인리히뵐재단(Heinrich Böll Stiftung) 이 2010 년 3 월 발간한 원자력 발전의 경제성(The Economics of Nuclear Power: An Update) 보고서를 기초로 원자력 발전에 대한 경제적 측면의 주요 평가요소를 확인하고 하인리히뵐재단의 견해를 소개하고자 한다. 원자력 관련 세계 시장동향: 기존 및 향후 원자력 발전소 건설 과거 10 여년 동안, 원자력 르네상스(Nuclear Renaissance) 라는 말이 많이 회자되어 왔던 측면에는 저렴한 건축비용과 향상된 안전성 및 보다 적은 폐기물을 발생시키는 Generation III+ 라고 불리는 신세대 원자력발전소의 등장이 큰 몫을 했다. 표 1 은 전 세계에서 현재 운영 중이거나 건설 중인 원자력 발전소의 수와 전력량을 1 독일 Koblenz-Landau 대학 환경과학연구소 1

하지만, 이에 대해 일각에서는 우려의 목소리를 내고 있는 상황이기도 하다. 경제적 측면에서 과연 원자력 발전은 국가 경제에 이득을 주고 있는가?

2 보여준다(2010 년 1 월 기준). 표 2 는 1999 년 이 후 건설이 추진 중인 원자력 시설을 정리한 표 이다. 199 년 이전에 건설이 추진된 원자력 발전시설을 포함해서 2010 년 현재 전 세계에서 55 개의 원자력 발전소(51 GW 급)가 건설 중이다. 이미 운영중인 443 개의 원자력 발전소(375 GW 급) 현황은 표 1 과 같다. 표 1. 운영 및 건설 중인 원자력 발전용량(2010년 1월 기준) (이어서) 2

3 3 (계속)

4 표 2. 전 세계 건설 중인 원자력 발전 시설(1999 년 이후) (이어서) 4

5 (계속) 최근 건설 중인 원자력 발전소는 산업화 속도가 급속하게 일어나고 있는 아시아 지역에 집중되고 있는 경향을 볼 수 있다. 아시아 지역 중 중국에서 가장 많은 원자력 발전소 건설이 추진되고 있으며, 다음으로 인도, 한국, 대만 순으로 진행되고 있는 상황이다. 5

6 원자력 발전의 경제성 관련 주요 결정요소 원자력 발전소에서 생산되는 전력생산 비용에 대한 주요 결정요소를 살펴보면 표 3 과 같다. 프랑스의 원자력 발전소 건설 기업인 Areva NP 의 통계분석 자료에 근거하면, 원자력 에너지 1 kwh 당 단가는 70%는 고정 건설비용, 20%는 고정 운영비용, 10%는 유동 운영비용에 의해 결정되는 것으로 집계되고 있다. 첫 번째 요소인, 고정 건설비용에는 건설자금 대출이자 및 대출금 상환비용뿐만 아니라, 원자력 발전시설의 해체비용 또한 포함되어 있다. 두 번째로 고정 운영비용은 원자력 발전시설의 신뢰성에 기인한다. 설계가 제대로 된 시설일수록 보다 많은 전력을 효율적으로 생산해 낼 수 있기 때문이다. 세 번째 요소인, 유동 운영비용은 실질적으로 연료비용 보다는 주로 운전비용, 유지관리용 및 보수비용에 따라 결정되고 있다. 특히 원자력 발전소 건설 사업이 턴키(turnkey)방식으로 입찰될 경우, 설계 및 시공업체가 실질적으로 건설비용을 과소평가할 가능성이 있으며, 실제 비용을 정확하게 예상하는 데는 많은 비용요소가 존재하기 때문에 한계가 있다는 점이 지적되고 있다(표 4). 일반적으로 예상비용보다 실제 건설비용이 더 높은 것으로 평가 되고 있기 때문에 건설업체는 이러한 비즈니스 리스크를 최소화하기 위해 정부차원의 제도적 지원장치를 요구하고 있다. 과거 십여 년 동안, 신규 원자력 발전소 건설비용은 대략 5 배 이상 증가하였다. 관련 통계자료를 통해, 일반적으로 원자력 발전소 건설 시, 예상비용보다 실제로는 더 높은 건설비용이 요구됨을 알 수 있다. 하지만, 현재 건설비용이 정말로 과거의 비용보다 상당히 높게 산정되고 있는지에 대한 판별과 그 원인을 규명하는 것은 건설비용을 예측하는 일 보다는 상대적으로 어려운 일일 것이다. 예를 들어, 최근에 영국에 건설된 원자력 발전소인 Sizewell B 원자력 발전소의 경우, 건설비용이 30 억 파운드라는 예산범위를 넘어서지 않았으나, 1990 년대 미국에 완공된 원자력 발전소 건설비용과 비슷한 수준을 보였다. 안전설계를 위한 기준은 동일하게 적용되나, 원자력 발전소설계가 과거에 비요 보다 단순하고 효과적인 형태로 이루어 지고 있기 때문이다. 일반적으로 원자력 발전소 건설비용의 상승 요인으로는 1 차적으로 다음과 같은 원인이 지목되고 있다. 6

첫 번째 요소인, 고정 건설비용에는 건설자금 대출이자 및 대출금 상환비용뿐만 아니라, 원자력 발전시설의 해체비용 또한 포함되어 있다. 두 번째로 고정 운영비용은 원자력 발전시설의 신뢰성에 기인한다. 설계가 제대로 된 시설일수록 보다 많은 전력을 효율적으로 생산해 낼 수 있기 때문이다.

7 중국의 수요증가에 따른 급속한 재화가격의 상승 생산설비의 부족: 원자력 발전소 건설을 위해 요구되는 기술장비 및 설비 부족(예, 압력관(pressure vessel), 순환펌프, 터빈단조(turbine forging) 기술 등) 필요한 원자력 기술의 부족: 기존 핵 시설 기술자를 대체할 신규 기술자의 수 부족 미화(US dollar)의 약세 보수적인 건설비용 예측방법 표 3. 원자력 발전의 경제비용 요소 (Areva NP(프랑스 원자력 발전 관련 기업) 자료에 근거) 표 5 는 독일 원자력 발전소의 2008 년도 이용률(load factor) 및 누적이용률(lifetime load factor)에 관한 운영성과 지표를 보여준다. 이 표는 누적이용률이 90% 이상인 세 개의 원자로와 70% 미만이 세 개의 원자로를 포함하여 독일 내 원자로가 다양한 누적이용률을 가지고 있음을 나타낸다. 원자로 이용률은 설계 시의 예상 이용률보다 상당히 낮은 수준을 보여 주고 있는 실정이다. 건설업체는 가정과 진보된 기술을 통해 원자로의 이용률이 85~95%에 이를 것으로 산정하고 있지만, 실제 성능은 예상보다 낮았으며 1980 경에 시공된 원자로의 성능은 평균 60%이다. 원자력 발전의 경제적 파급효과를 설명하기 위해서, 원전 이용률이 90%일 때 고정비용이 전체 발전비용의 3 분의 2 를 차지한다면, 이용률이 60% 일 때는 전체 비용이 3 분의 1 수준까지 상승할 것으로 계산된다. 7

이 표는 누적이용률이 90% 이상인 세 개의 원자로와 70% 미만이 세 개의 원자로를 포함하여 독일 내 원자로가 다양한 누적이용률을 가지고 있음을 나타낸다. 원자로 이용률은 설계 시의 예상 이용률보다 상당히 낮은 수준을 보여 주고 있는 실정이다.

8 표 4. 최근 글로벌 원자력 발전소 입찰가 비교(단위: US $/kw) 표 5. 독일 원자력 발전소의 운영성과 8

9 표 6. 우라늄 가격변동 추이(2000년 ~ 2010년) 표 6 은 2000 년부터 2008 년 사이 원자력 발전의 연료제인 우라늄의 가격변동 추이를 보여준다. 원자력 발전비용에서 연료비용(우라늄 채취 및 가공 비용 포함)은 총 비용의 약 5% 정보를 차지하고 있는 것으로 집계되고 있다. 우라늄 가격은 1970 년대 중반부터 2000 년경까지 낮은 수준(약 12$/lb)이었지만, 이후 단가가 150$/lb 로 큰 폭으로 상승하다 2009 년 말에 50$/lb 이하로 감소하고 있는 경향을 보이고 있다. 실질적으로 우라늄은 시장에서 소규모로 거래되고 있으며, 대부분의 우라늄은 장기적인 양자계약 형태로 판매되고 있다. 우라늄 가격이 지난 20 년 이상 임의적으로 설정된 측면이 있으며, 핵폐기물에 대한 처리비용이 미국의 경우 실제보다 매우 낮게 산정되는 문제가 지적되고 있다. 지속 가능한 에너지 에 관한 독일 의회의 연구 위원회의 조사에 따르면, OECD 국가 내 책임한도가 국가 별로 매우 상이한 것으로 나타났다(표 7 참조). 책임한도가 낮은 국가로는 멕시코(1,200 만 유로)가 책임한도의 상한 치가 없는 국가는 독일, 스위스, 일본으로 집계되었다. 체르노빌 원전사고와 같은 사례로 인해 발생된 손실비용의 규모는 수억 파운드에 달할 수 있지만, 전통적인 보험으로는 아마도 이러한 피해규모를 9

실질적으로 우라늄은 시장에서 소규모로 거래되고 있으며, 대부분의 우라늄은 장기적인 양자계약 형태로 판매되고 있다. 우라늄 가격이 지난 20 년 이상 임의적으로 설정된 측면이 있으며, 핵폐기물에 대한 처리비용이 미국의 경우 실제보다 매우 낮게 산정되는 문제가 지적되고 있다.

10 보상하기 어려울 것으로 예상되며, 피해액이 클 경우 보험회사들이 파산할 수 있는 규모이다. 표 7. OECD 국가의 책임한도(liability limits) 비교 (2001년 9월 기준) 공적지원(public subsidies)의 필요성 1989 년, 1995 년 및 2002 에 영국정부의 연구보고서에 따르면, 개방화된 전기시장에서 자본화 비용(cap costs)에 대한 정부의 보장(guarantees) 및 정부지원 없이 원자력 발전소를 건설하기 어려운 것으로 조사되었다. 즉, 원자력 발전소 시장이 안고 있는 비즈니스 리스크(risk) 때문이다. 10

1989 년, 1995 년 및 2002 에 영국정부의 연구보고서에 따르면, 개방화된 전기시장에서 자본화 비용(cap costs)에 대한

11 미국의 원자력 발전소건설 수주 활성화 프로그램을 통해, 원자력 발전소 수주의 핵심 요구조건이 원자력 발전소 건설비용에 들어간 투자비용을 사용자로부터 회수할 수 있도록 하는 제도적인 장치 혹은 정부차원의 대출금 보장제도임을 이해할 수 있다. 이러한 조건들을 통해 시공기업은 은행으로부터 원자력 발전소건설을 위한 투자비용을 매우 낮은 이자율로 대출 받을 수 있다. 특히 원자력 발전소 소유주가 다음과 같은 측면의 비용요인에 대한 부담이 클 경우, 공적지원의 필요성이 더욱 요구된다. 건설비용 측면: 신규 원자력 발전소를 건설비용은 매우 높고, 건설비용이 예상비용을 초과할 리스크는 상당히 높다. 따라서 정부가 개인 투자자들이 지불해야 하는 비용에 상한치를 설정할 수 있다. 운영비용 측면: 원자력 발전소의 효율이 설계된 것 보다 낮을 리스크가 높은 편이다. 운영비용은 원자력 발전소 소유기업이 전적으로 부담해야 하는 반면, 개발자들의 기술력이 충분히 신뢰할 수 있는 수준인지에 대한 평가가 명확하지 않다. 비-연료(non-fuel) 운전 및 유지관리 비용 측면: 운영비용과 마찬가지로, 운전 및 유지관리 비용 또한 전적으로 원자력 발전소 소유기업의 몫이다. 핵 연료비용 측면: 연료 구매는 일반적으로 리스크가 높은 행위로 인식되지 않고 있다. 우라늄 연료는 쉽게 저장가능하며 연료구매 비용의 증가 리스크는 다룰만한 수준이다. 반면, 핵 폐기 연료 처리비용(재처리 불능을 가정)에 대한 리스크는 논란의 여지가 크다. 원자력 발전소 소유기업은 이러한 이유로 핵 폐기 연료 처리비용에 대한 상한가 설정을 정부에 요구할 가능성이 있다. 원자력 발전소 해체비용: 원자력 발전소시설의 해체비용은 예측하기 매우 어려운 비용요소에 해당된다. 하지만, 향후 원자력 발전소 해체비용이 상승할 것으로 예상된다. 11

따라서 정부가 개인 투자자들이 지불해야 하는 비용에 상한치를 설정할 수 있다. 운영비용 측면: 원자력 발전소의 효율이 설계된 것 보다 낮을 리스크가 높은 편이다. 운영비용은 원자력 발전소 소유기업이 전적으로 부담해야 하는 반면, 개발자들의 기술력이 충분히 신뢰할 수 있는 수준인지에 대한 평가가 명확하지 않다.

12 결론 지난 30 년 간 세계적으로 원자력 발전소 건설 수주율은 낮은 수치를 보이고 있다. 지난 수년 간, 신규 원전 건설 수주는 주로 중국, 한국, 러시아 등에서의 수요에 의해 창출되고 있다 년 1 월 기준으로 중국에서만 약 20 개의 원전이 건설 중이지만, 이러한 원전 수주도 점차 자국 기업에 의해 추진되고 있는 상황이다. 원자력 르네상스를 다시 한번 맞기 위해서는 원전 시장이 재활성화 되어야 하지만, 원전 수요가 증가할 지는 미지수 이며, 체르노빌과 후쿠시마 원전사고를 통해 오히려 더욱 감소할 수 있는 상황이다. 원자력 발전을 통한 전력비용을 예측하는 일 또한 정량화 하기 어려운 매우 다양한 비용요소들이 존재하기 때문에 쉽지 않은 일이다. 지난 40 년 간의 경험을 토대로 볼 때, 신규 원전의 예상성능과 실제 원전의 성능에는 많은 차이가 존재하고 있기 때문에 미래 원전의 성능에 대한 신뢰성도 확신하기 어렵다. 다양한 비용요인에 의해 원전 건설은 정부차원의 지원금 내지는 지원정책이 뒷받침 되지 않고서는 시공기업이 건설 수주를 통해 떠 안아야 하는 비즈니스 리스크가 매우 높다. 시공기업의 이익을 보장하기 위해서 정부가 지원정책을 마련해야 하는 것은 국가경제에 부담이 될 수 있다. 최근 관련 연구보고서(Froggatt 와 Schneider, 2010 년)에서는 에너지 효율기술과 재생가능 에너지 기술의 발전으로 비용단가가 낮아지고 원자력 발전보다 전력생산 측면에서 비용-효과가 높다고 보고되고 있으며, 향후 이러한 차이는 보다 커질 것으로 전망되고 있다. 12

지난 40 년 간의 경험을 토대로 볼 때, 신규 원전의 예상성능과 실제 원전의 성능에는 많은 차이가 존재하고 있기 때문에 미래 원전의 성능에 대한 신뢰성도 확신하기 어렵다. 다양한 비용요인에 의해 원전 건설은 정부차원의 지원금 내지는 지원정책이 뒷받침 되지 않고서는 시공기업이 건설 수주를 통해 떠 안아야 하는 비즈니스 리스크가 매우 높다.

+ 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 그림 3 지역 및 에너지원별 1차 에너지 수요 증가율 그림 4 최종 에너지 소비량 중 에너지원별 점유율 시장 전망에서 세계 GDP 성장률은 연평균 3.4% 인 증가를 선도하겠지만 이후에는 인도가 지배적인 역할 구는 0.9% 증

+ 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 그림 3 지역 및 에너지원별 1차 에너지 수요 증가율 그림 4 최종 에너지 소비량 중 에너지원별 점유율 시장 전망에서 세계 GDP 성장률은 연평균 3.4% 인 증가를 선도하겠지만 이후에는 인도가 지배적인 역할 구는 0.9% 증 Special Issues 특집 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 1 개황 국제에너지기구(IEA)는 매년 세계 에너지시장에 대한 중장기 전망을 발표해 오고 있다. 2014년 세계 에너지시장 전망은 분석기간을 2040년까지 확대해 장기 전망과 분석을 수행했고 에너지소비와 수급측면의 종합적인 동향과 석유 천연 가스 석탄 전력 신재생에너지 및 에너지효율 등의