2017 년제 1 호한국 GIF 사무국동향보고서 Vol. 2017 - 한국 GIF 사무국 01 주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 CONTENTS Ⅰ. 중국 / 4 Ⅱ. 프랑스 / 6 Ⅲ. 일본 / 9 Ⅳ. 러시아 / 12 Ⅴ. 미국 / 15 작성 : 한국 GIF 사무국김시우감수 : 장문희원자력국제협력관
보고서개요및주요내용 제4세대원자력시스템국제포럼 (GIF:Gen-IV International Forum) 연차보고서 (Annual Report) 는 GIF의주요정기간행물로, GIF 회원국의원자력연구개발현황및 GIF 협력성과정보를제공함 동보고서는원자력주요국가의제4세대원자력시스템 R&D 현황은관련정책수립및동향파악을지원하기위하여 2016년 GIF 연차보고서의국가현황보고자료 (Country Report) 를요약 정리한자료임 국가중국프랑스일본러시아미국 주요내용 - 원자력법 정책및원전운영 건설현황 - 제4세대원자력시스템 (VHTR, SFR, SCWR, LFR 및 MSR) 연구개발현황 - 녹색성장을위한에너지전환법의장기적목표 - 원자력관련주요정책 - 원자력활동및국제협력현황 - 장기적에너지공급및수요전망 정책에따른원자력관련정책 - 후쿠시마사고조치현황 - 원전인허가부합성검토및연구개발현황 - 차세대원자력기술전망에따른연구개발 정책 - 원자력시스템동향 - 청정전력계획에따른원자력정책현황 - 원전인허가현황및미래원자력시스템동향 동자료는미래창조과학부의원자력국제협력정책수립을지원하기위한참고용자료이므로, 무단전재및재배포를금합니다.
주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 Ⅰ. 중국제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 현재중국은안전하고효율적인원자력발전정책을고수하고있으며, 원자력의평화적이용강화및안전관리를위한관련원자력법및규정을지속적으로개정중임 중국은초고온가스로 (VHTR), 소듐냉각로 (SFR), 초임계압경수로 (SCWR), 납냉각고속로 (LFR), 융융염로 (MSR) 등제4세대원자력시스템연구개발을적극적으로추진해나가고있음 중국원자력정책현황 안전제일, 품질제일 - 원자력법 (The Atomic Energy Law) 최종안이국무원에제출됨 - 원자력안전법 (The Nuclear Safety Law) 제정이진행중임 - 핵안보규정 (Nuclear Security Regulations) 및원자력관리규정 (Nuclear Power Management Regulation) 이국무원의행정입법계획에통합됨 ( 15년) 중국원전운영및건설현황 원전 26기상업운전중임 ( 15년 9월말기준 ) - 총설비용량 : 24.688 GWe - 총원자력발전량 : 1242.61 억KWh( 15년 1월부터 9월까지 ) 4
Vol. 2017 - 한국 GIF 사무국 01 한국 GIF 사무국동향보고서 원전 25기건설중임 ( 설비용량 ~27 GWe) - 싼먼및하이양부지에 AP1000 4기건설중 - 타이산부지에 EPR 2기가건설중 - 후아롱원원전 (HPR-1000) 의시범프로젝트로푸칭원전부지에건설을시작함 ( 15년 5월 ) 제 4 세대원자력시스템연구개발현황 R&D 분야초고온가스로 (VHTR) 소듐냉각로 (SFR) 초임계압경수로 (SCWR) 납냉각고속로 (LFR) 융융염로 (MSR) 진행내용 HTR-PM 실증로건설착수 ( 12년 12월, 산둔성 ), 현재 ( 15년) 토목건설이거의완료되었으며, 장비설치가시작됨 ( 17년말까지그리드에연결예정 ) HTR-PM의연료생산라인의시험생산단계임 ( 15년 9월부터 ) HTR-PM600 원전연구개발착수 고속실험로 (CEFR) 재가동, 총전력생산량 5.8x106 kwh 도달함 ( 15년 10월 ) CFR1200 예비개념설계착수 고속실증로 (CFR600) 개념설계완료, 예비설계진행중 중국원자력연구소 (NPIC) 와상하이자오퉁대학이각각 GIF SCWR협력의열수력 안전 (TH&S) PMB와재료 화학 (M&C) PMB를대표토록함 실험로 CSR1000의예비개념설계진행중, SCWR 기술의신규프로젝트연구개발 (2단계) 정부승인획득, 16년착수계획 ( 실험로 CSR1000 설계완료목표 ) CSR1000의개념설계국제검토예정 ( 18년) 중국과캐나다의초임계수연료시험 (bundle test) 을기반으로하는신규국제벤치마크훈련운동 (IBE) 준비중 중국과학원 (CAS) 은 ADS(Accelerator-driven Subcritical System) 프로젝트를착수하였으며, ADS 교환핵반응시스템시범예정 ( 30년대, 3단계구성 ) 중국과학원산하원자력안전기술원 (INEST) 이 10 MWt 납기반연구로 (CLEAR-1) 개념설계완료, 예비설계진행중 납합금냉각 non-nuclear reactor(clear-s) 의납기반풀형원자로의주요요소및열수력현상을평가 시험하기위한기술설계완료, 16년시운전될예정 중국과학원은 (CAS) 토륨융융염로 (TMSR) 원자력시스템프로젝트를착수함 ( 11년) TMSR 연구센터는 10 MWth TMSR-SF1의예비설계를완료하였으며, 2 MWth TMSR-LF1 및파이로프로세스시설의개념설계를완료 ( 15년) konicof.or.kr 5
주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 Ⅱ. 프랑스제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 현재프랑스전력생산에서원자력비중은 75% 에달하며, 58기의원전운영으로타원자력선진국에비해서원전의존도가높음 프랑스는선행핵연료주기뿐만아니라고준위방사성폐기물처리및원전해체등과같은후행핵연료주기에서도활발한연구개발 협력중임. 프랑스주요정책현황 녹색성장을위한에너지전환법제정 ( 15년) - 녹색성장을위한에너지전환법은저탄소및지속가능한에너지믹스 (energy mix) 를위한목표와함께프랑스에너지정책체제를수립하며장기적목표는아래와같음 90년대비온실가스 (GHG) 배출량 40% 감축 ( 30년목표 ) 12년대비최종에너지소비 20% 감축 ( 30년목표 ) 12년대비최종에너지소비 50% 감축 ( 50년목표 ) 최종에너지소비중재생에너지비중을 32% 로확대 ( 30년목표 ) 12년대비화석에너지소비 30% 감축 ( 30년목표 ) 최종원자력설비용량을현재수준 (63.2GWe) 으로제한하고전력생산에서원자력비중을현재 75% 에서 50% 로감축 ( 25년목표 ) - 명시된목표이행및기술적가능성은매 5년마다갱신 - 원자로의운전정지는안전규제기관의결정에근거하여프랑스전력청 (EDF) 이결정함 6
Vol. 2017 - 한국 GIF 사무국 01 한국 GIF 사무국동향보고서 프랑스의주요산업및기관의관리 - 아레바 (AREVA) 의재편성선언 ( 15년 7월 ) 아레바의원자력사업 (AREVA NP, 장비 / 연료생산및원자로관련서비스포함 ) 에서최소 51% 의지분을프랑스전력청 (EDF) 이확보하며아레바는타사지분을제외하여약 15% 의지분을유지함 아레바의선박추진용원자로및연구로사업 (AREVA TA) 에서프랑스정부가주요지분을확보하며 CEA 및 DCNS( 프랑스선박제조사 ) 가소수의지분을확보할것이라고발표함 ( 15년 12월 ) 프랑스정부는아레바의최대주주로서, 아레바의자본구성을재편할것을발표함 ( 15년 12월 ) 아레바의재편성이후, 아레바는특히원자력핵연료주기사업에집중할것으로예상됨 - CEA 대니얼베르웨르드가 CEA 의장및 CEO로임명됨 ( 15년 1월 ) 프랑스원자력활동 원전진행내용시점비고 CABRI 실험로 ( 카다라쉬 ) 경수로안전연구를위한재가동 15 년 10 월 - 중대사고중조사된핵연료견본상태재현을위해쓰이며, 특히반응도사고 (RIA) 상태재현을위해쓰임 ASTRID 고속로 CEA 는개념설계단계를마쳤으며 ASTRID 안전규격방향사항 (preliminary safety options case) 을 ASN 에제출함 15 년말 - 기본설계단계 ( 19 년말까지 ) EPR ( 플라망빌 ) 건설중 ( 대부분의토목구조물은완료상태 ) 이며 1630MWe 급원자로완공및상용화를위한일정발표 18 년목표 ( 당초 17 년완공예정 ) konicof.or.kr 7
주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 국제협력현황 고속로 ASTRID관련국제협력 - CEA와일본간양자협력및 CEA와미국에너지부 (DOE) 의양자협력 브레이턴사이클 (Brayton cycle) 을연구하기위해아르곤국립연구소와의협력 ( 약정체결예정 ) 포함 원자력시설해체 ( 폐로 ) 관련일본과의정보및경험공유 - CEA는원자력시설해체관련정보및경험공유를위해 TEPCO사 ( 도쿄전력회사 ) 및 NDF( 원자력피해보상및해체지원기관 ) 와의양해각서 (MoU) 를체결함 국제연구허브선정 - 국제원자력기구 (IAEA) 가 CEA 산하사클레및카다라쉬 DEN 연구센터를최초로연구로중심기반국제센터 (ICERR) 로지정함 ( 15년 ~ 20년수행 ) 연구센터는 JHR 원자로를기반으로하며카다라쉬및기타주요시설에건설중임 8
Vol. 2017 - 한국 GIF 사무국 01 한국 GIF 사무국동향보고서 Ⅲ. 일본제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 현재일본은후쿠시마원전사고조치와동시에원자력관련정책추진및 JAEA의연구개발등지속적인원자력활동을추진중임 후쿠시마원전사고조치활동의기록은아국을포함한원자력국가의방사선방호및폐기물관리측면에서유익한선례가될것임 일본정부는 16년 12월몬주폐쇄를결정함. 하지만순환핵주기시스템은계속개발할예정이며이를위해 18년말까지고속로개발로드맵을수립할예정임 ( 자료출처 : 제5회원자력관계각료회의 ( 16.12.21) 결과 ) 일본원자력정책현황 장기에너지공급및수요전망 - 일본경제산업성자원에너지청은 14년 4월수상관저가승인한전략적에너지계획 (Strategic Energy Plan) 에기반한 장기에너지공급및수요전망 을승인함 ( 15년 7월 ) - 에너지자급률을 25% 까지개선및에너지비용절감 ( 30년까지 ) - 유럽및미국과비슷한수준으로온실가스감축 ( 30년까지 ) - 일본정부는에너지믹스에서원자력에너지의비중을 20-22% 로, 재생가능에너지의비중을 22-24% 로늘려, FY2013 온실가스배출량의 26% 절감을목표로함 konicof.or.kr 9
주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 후쿠시마다이이치원전조치현황 핵연료집합체및잔여물제거 (1 2 3호기) - 도쿄전력은사용후핵연료저장조에서핵연료집합체제거를위한준비공사중임 - 1호기의건물커버해체공사착수 ( 15년 7월 ) - 3호기의핵연료취급기계제거 ( 15년 8월 ) - 1 3호기의연료제거는각각 FY2020 와 FY2017 에서착수예정이며, 2호기는준비중임 - 4호기사용후핵연료저장조에서연료제거작업이완료됨 ( 14년 12월 ) 인력및해체기술개발 - JAEA 도카이에기술연구개발의기반으로선진해체과학공동연구소가설립됨 ( 15년 4월 ) - JAEA의나라하원격기술개발센터가후쿠시마에있는원격운전기구및시범시설의부분운전착수 ( 15년 9월 ) 원전및핵연료주기시설의인허가부합성검토현황 원전및시설전력회사진행내용비고 쓰루가 1호기 JAPC 해체예정 15년 3월발표 미하마 1 2호기 간사이전력 해체예정 15년 3월발표 시마네 1호기 주고쿠전력 해체예정 15년 3월발표 겐카이 1호기 규슈전력 해체예정 15년 3월발표 센다이원전 1호기 규슈전력 재가동시작 ( 15년 8월 ) 상업운전시작 ( 15년 9월 ) 15년 10월 2호기재가동 다카하마원전 3 4호기 간사이전력 재가동신규규제를충족하여일본 NRA 승인 15년 2월 이카타원전 3호기 시코쿠전력 재가동신규규제를충족하여일본 NRA 승인 15년 7월 재처리공장 JNFL 안전성검토진행중 18년상반기건설완료예정 MOX핵연료제작공장 JNFL 안전성검토진행중 19년상반기건설완료예정 10
Vol. 2017 - 한국 GIF 사무국 01 한국 GIF 사무국동향보고서 일본의연구개발현황 일본원자력연구개발기구 (JAEA) 7년중장기계획 ( 15년 4월 ) - 몬주 (Monju) 에대한 R&D선진화 고속로입증기술확보를위한 R&D 계획수립 - GIF협력 프랑스 ASTRID프로그램의효과극대화를위한국제전략 - 방사성폐기물의독성및부피절감을위한 R&D - 고온가스로및고온가스로의열이용 (heat utilisation) 기술 R&D JAEA 보고서 몬주고속증식로의안전성요건 에대한일본및외국고속로전문가검토 ( 15년 9월결과발표 ) 본정부는 16년 12월몬주폐쇄를결정함. 하지만순환핵주기시스템은계속개발할예정이며이를위해 18년말까지고속로개발로드맵을수립할예정임 ( 자료출처 : 제5회원자력관계각료회의 ( 16.12.21) 결과 ) 고속실험로조요 (Joyo) - JAEA는손상된상층부노심구조 (UCS) 및온도통제재료시험리그 (MARICO-2) 를개선함 ( 14년) - 회전플러그로부터복구된장치의재설치완료됨 ( 15년 6월 ) - 조요의재가동승인요청을위한안전성개선대책을고려중임 고온가스실험로 (HTTR) 시스템 - 중성자원교체중 - 신규규제에따라재가동승인요청되었으며, 재가동준비중 ( 14년 11월 ) konicof.or.kr 11
주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 Ⅳ. 러시아제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 현재러시아는 34기의원자로를운영중이며, 15년러시아원자력발전소이용률은 85% 이상을기록함 러시아는연방목표프로그램 (FTP) 체제아래차세대원자력기술개발및원전건설플랫폼구축및실행중임 대형고속로 BN-1200 프로젝트및다목적연구용고속로 MBIR 개발등은지난 60년간러시아의소듐냉각고속로개발및운영의주요성공경험을기반으로하며, 러시아는이로써총 150년이상의원자로운전이력을보유중임 ( 전세계 SFR 운영의 35%) 러시아주요정책현황 혁신형원자로개발을위한러시아원자력공사 (Rosatom) 의전략 - 러시아는아래의 GIF 제4세대형혁신원자로기술을연구개발중임 소듐냉각고속로 (SFR), 납냉각고속로 (LFR 등 ), 초임계압수원자로 (SCWR), 융융염원자로 (MSR), 가스냉각고속로 (GFR) 연방목표프로그램 (FTP) 2010-2015년및 2020년까지의차세대원자력기술전망 - SCWR, MSR 및 GFR은장기적관점에서구상단계이며, SFR과납냉각고속로에중점을두고연구개발진행중임 12
Vol. 2017 - 한국 GIF 사무국 01 한국 GIF 사무국동향보고서 1 단계 : 발전용대형소듐냉각고속로 BN-1200 프로젝트, 납냉각고속실증로 BREST- OD-300 및다목적소듐냉각고속연구로 MBIR를개발함 2 단계 ( 16-20년): 납냉각고속실증로 BREST-OD-300 및다목적소듐냉각고속연구로 MBIR 건설예정임 - 과제규모가커짐에따라 20년까지계획된 FTP이 30년까지연장될가능성이있으며, 연장추진 (FTP-2) 을위한관련사항검토진행중임 GIF 활동 - 러시아원자력공사 (Rosatom) 는 GIF 기본협정 (FA) 연장에서명함 ( 15년 6월 ) - 소듐냉각고속로 (SFR) 선진핵연료프로젝트약정 (PA) 에서명함 ( 15년 10월 ) - 소듐냉각고속로 (SFR) 기기설계및동력변환계통 (CD&BOP) 프로젝트약정 (PA) 서명준비중임 - 초임계압수원자로 (SCWR) 의열수력운영및안전프로젝트약정 (PA) 에참여하기위한제안서준비중임 - 소듐냉각고속로 (SFR) 시스템종합및평가 (SIA) 프로젝트약정 (PA) 에서 4세대원자로요건충족을위한 BN-1200 논의예정임 ( 14년 10월 PA 서명함 ) 러시아의원자력시스템동향 소듐냉각고속로 (SFR) 원자로구분현단계주요진행사항 - 기존수명 30 년에서 40 년으로연장 ( 20 년 3 월까지 ) BN-600 산업용 30 년이상운영 - 이용률 86% 이상기록 ( 총운영기간중최대치 ) - 향후추가로수명연장계획 ( 수명 60년까지연장될가능성이있음 ) BOR-60 연구용 약 46 년운영 - 19년말까지운영연장허가됨 - 소듐냉각고속연구로 MBIR의시운전될시기인 20년말까지운영연장될가능성이있음 konicof.or.kr 13
주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 BN-800 산업용시운전단계 - 벨로야르스크 4 호기는시운전단계이며, 최초임계도달 ( 14 년 6 월 ) - 터빈발전기를전력망에연결 ( 정상출력 35%) 하는것을포함하여 50% 출력에서의연구프로그램이행조건으로가동허가취득 BN-1200 대형상업용 기본설계개발완료 - 연방목표프로그램 (FTP) 체제내 4세대원자력시스템요건을충족하는대형고속로임 - BN-1200을중심으로운영되는벨로야르스크원전 1호기건설논의중임 MBIR 연구용 기본설계개발완료 - BOR-60 대체용으로, 연방목표프로그램 (FTP) 에따라건설인허가승인됨 - 19년운전계획 ( 러시아원자력연구소 RIAR) - 러시아원자력공사 (Rosatom) 는 MBIR을중심으로국제연구센터를설립할계획임 납냉각고속로 (LFR 등 ) - 납냉각고속실증로인 BREST-OD-300 설계개발을완료함 연방목표프로그램 (FTP) 을통해서기술실행가능성확인진행중임 - 실증시설건설을승인함 납냉각고속실증로 BREST-OD-300 및톰스크시베리아화학단지 (SSC) 의핵연료주기를활용하는실증시설건설이승인되었으며, 건설준비중임 14
Vol. 2017 - 한국 GIF 사무국 01 한국 GIF 사무국동향보고서 Ⅴ. 미국제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 오늘날미국의탄소비배출전력생산이 60% 이상이원자력에의한것을고려했을때미국에서의원자력은에너지및환경측면에서중요한역할을하고있음 미에너지부 (DOE) 와원자력규제위원회 (NRC) 의주도아래선진기술연구개발, 인허가전략, 산업체와의교류, 신연료연구개발및원자력인력양성등차세대원자력시스템을위한기반이체계적으로마련되었으며, 이러한점을우리나라가벤치마킹할필요성이있음 미국주요정책현황 버락오바마대통령의청정전력계획 (Clean Power Plan) 수립 ( 15년) - 발전소의탄소배출량을 05년배출량대비 32% 감축목표 ( 30년) - 배출량목표달성관련원자력이타에너지원과의경쟁력관점에서청정전력계획에포함됨 백악관원자력회담 ( 15년) - 상용화목적의선진원자로설계에대한기술적, 규제적및경제적지원 미국에너지부 (DOE) 는소형모듈형원자로에대한인허가기술지원 (SMR- LTS) 프로그램을시작 konicof.or.kr 15
주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 미국원전인허가현황 원전진행내용시점비고 Westinghouse AP1000 가압수형원자로 4 기건설 완공 20 년 - 현재연료장전단계 TVA Watts Bar 2 호기 미원자력규제위원회 (NRC) 로부터운영인허가받음 15 년 - 16년까지상업운전을목표로함 - 96년이후미국내첫건설원자로 ESBWR 페르미 3 호기 (Fermi Unit 3) 미원자력규제위원회 (NRC) 가통합운영인허가 (COL) 를발표함 15 년 DTE 에너지사 ESBWR 노스애너 3 호기 (North Anna Unit 3) 미원자력규제위원회 (NRC) 가통합운영인허가 (COL) 를검토중 진행중 Dominion Resources 사 셔리발전소 (Surry Plant) 도미니언리소시스 (Dominion Resources) 사가 20 년추가연장계속운전의사를밝힘 최종결정은 20 년대초반예정 - 20년연장시총 80년운영 - 다른발전소의선례가될것임 미국의미래원자력시스템동 미에너지부 (DOE) 의선진형비경수로연구개발프로그램은 1고속원자로 2고온원자로 3인허가전략 4선진연구및 5일반적인선진원자로기술부문임 선진기술연구개발 - 새로운시험로 ( 試驗爐 ) 및실증로 ( 實證爐 ) 요건평가를위한연구착수 핵심설계가개발중이며, 평가기준에의해평가하고 16 년 4 월까지완료할예정임 16
Vol. 2017 - 한국 GIF 사무국 01 한국 GIF 사무국동향보고서 인허가전략 - 일반선진원자로설계기준과소듐냉각고속로및고온가스냉각원자로설계기준초안단계 현재미원자력규제위원회 (NRC) 검토중 최종지침서 16년발행예정 - 원자력규제위원회 (NRC) 와에너지부 (DOE) 는워크숍을개최함 ( 15년) 선진원자로공동체 ( 정부, 산업체, 연구팀및관련단체 ) 가혁신적비경수로기술의개발및이용에서규제적 기술적효율성증대요소를연구함 산업체와의교류 - 미에너지부 (DOE) 연구개발프로그램의성과를위한산업체와의교류시행 ( 12년부터) 비용분담연구개발수행을위한총 16.5만 US달러지원 ( 13년 ~ 14년 ) 산업체와의비용분담을위한기금조성 (FOA) 선언 ( 15년) 신연료연구개발 - 극한상황에도견딜수있는고성능차세대핵연료, 사고저항성연료 (ATF) 개발 프랑스 AREVA, 미국 WH사및 GE사가이끌고있는산업체연구팀은 22년까지상업화를목표로하는신연료중성자조사 ( 照射 ) 연구진행중 원자력분야인력양성및지원 - 미에너지부 (DOE) 는차세대원자력기술자및과학자교육을위하여대학의연구활동지원 원자력연구및시설개선을위해총 60만 US달러지원 ( 15년) 대학주도의원자력연구개발프로젝트지원 ( 약 31만 US달러 ) 통합연구프로젝트 (13만 US달러 ) 및사회기반시설지원 ( 약 8만 US달러 ) konicof.or.kr 17
주요국가제 4 세대원자력시스템 R&D 현황 - 미원자력규제위원회 (NRC) 는원자력, 기계공학, 전기공학, 보건물리학및미래인력수요충족관련분야지원 미국통합대학프로그램 (Integrated University Program, IUP) 의일환으로 15년 30여곳이상의교육기관에 15만 US달러지원 프로그램이시작된 07년이후총 138만 US달러지원 18