경북대 이영재 교수
최대전력 사용량이 해마다 사상 최고치를 경신하고 있으며 공급예비율은 작년 여름으로 사상 최저치를 기록했다. 반복되는 전력위기는 일시적 현상이 아니라 전력수급의 구조적 문제에 기인한 것이어서 근본적 해결책이 요구된 시점이다. 지난 10년간 우리나라의 전력 수요는 연평균 5.3% 증가했다. 용도별 연평균 증가율은 일반용 5.9%, 산업용 5.5%, 기타 4.6%, 주택용 4.2% 순이었다. 2012년 기준 용도별 점유율은 산업용 55.3%, 일반용 21.8%, 주택용 14.0%, 기타 8.9% 순으로 나타났다. 이에 반해 지난 10년 간 발전설비 용량은 연평균 3.7% 증가했다. 전원별 연평균 증가율은 수력 5.2%, 복합화력 5.0%, 기타 4.4%, 기력 3.1%, 원자력 2.8% 순이었다. 2012년 기준 전원별 점유율은 기력 34.3%, 원자력 24.2%, 복합화력 23.1%, 수력 7.5%, 기타 10.9% 순이었다. 전력 소비량은 경제발전 및 생활수준 향상에 따라 증가하는 것이 당연하나 우리나라는 증가 속도가 매우 빠른 상황이라는 것도 영향을 끼친다.
우리나라의 전력시스템은 지방의 대용량 발전소에서 전력을 대량생산해 원거리 소비지역으로 송전하는 방식으로 경제적 효율성을 추구해왔다. 입지가 유리한 지역이 대용량 발전소를 건설함으로써 전력의 생산단가를 낮추고 공급량을 확대하는 데 주력하는 한편 원거리 송전에 따르는 전력 손실을 절감하기 위해 고전압 대용량 송·변전 설비를 지속적으로 확대했다. 환경과 안전에 대한 국민들의 눈높이가 높아져 이제는 지방에서는 원전 및 대용량 화력발전소 등 발전설비 신설이 쉽지 않은 상황이다. 또한 최근 밀양 송전탑 건설을 둘러싼 갈등에서 볼 수 있듯이 원거리 고압 송전설비 확충도 난관을 겪고 있다.
이에 따라 전력을 소비하는 만큼 생산에 대한 책임도 분담하는 차원에서 지역별 전력자급률을 높여야 한다는 문제의식이 확산되고 있다. 각 지역의 전력소비량 대비 전력생산량의 비율, 즉 지역별 전력자급률이 높아지면 발전시설에 대한 주민 수용성 향상, 송·변전 설비 건설비용 절감, 자발적 에너지 절약 유도 등의 효과가 기대된다. 우리나라의 연료원별 전력 생산량 비중은 석탄 45.2%, 원자력 29.1%, 천연가스 21.2%, 석유 2.9%, 수력 0.9%, 기타 0.6% 순이다. OECD 평균 연료원별 전력 생산량 비중은 석탄 34.5%, 원자력 19.1%, 천연가스 23.9%, 석유2.8%, 수력 13%, 기타 6.6% 순으로 나타났다. 일부 연료에 대한 과도한 편중 현상은 에너지 자원의 가격 변동 리스크가 분산되지 못하는 실정이다.
신재생에너지 발전은 폐기물 소각 등의 비중이 50% 이상이다. 폐기물 소각, 매립가스, 바이오가스, 바이오매스, 연료전지 발전설비 등의 용량은 1737MW로 신재생에너지 발전설비의 51.2%를 차지하고 있으며 그 다음으로 태양광 발전설비 28.7%, 풍력 15.1%, 소수력 5% 순으로 나타났다. 비산유국인 국내 여건은 석유, 석탄, 천연가스 등의 에너지원을 수입에 의존하고 있는 것은 향후 해결 과제이다. 원자력 발전은 연료비가 싸기 때문에 유리한 점이 있으나 급변하는 지구온난화 등의 영향으로 더욱 빈번해진 지진이나 쓰나미 발생의 위협으로 부터는 안정성을 담보하기가 현실적으로 불가능하다.
원자력발전소는 보통 100개 이상의 개별적 기능을 가진 계통으로 구성된다.
우리나라에는 2017년 2월 기준 25기의 원전을 운전 중이고 3기를 건설중에 있고, 2기가 건설준비 중에 있다. 원자력발전 설비용량의 높은 이용률을 바탕으로 국내 전력생산량의 31.5%를 담당하고 있다. 발전정지 건수 또한 1기당 0.3건으로 세계적인 수준이다.
원자력 발전소의 구성요건은 원자로 격납건물과 노심분야 등으로 대별되어 있는데 필자가 수년전부터 현재 원자로 격납건물과 관계되는 하드웨어인 외벽의 텐돔 55개로 설계된 프리스트레스콘크리트의 벽체의 내구성 증진을 위하여 50개 및 60개로 전환을 시도하는 공법을 국내 최초로 연구해왔다. 20년이상 프리스트레스 구조공학을 강의하면서 국제적으로 공인된 최첨단 구조전용 소프트웨어에 의한 보완사항을 최초로 제안한 바 있다.
격납건물은 어떠한 경우라도 균열을 허용할 수 없기 때문에 몇년전 원전 관련 시험서 조작 등으로 사회를 어지럽게 한 파렴치범들의 반성 없는 작태를 본다면 수명이 완료된 원전 시설은 즉시 폐기처분하는 절차만이 금수강산을 지키는 지름길이다. 프리스트레스 구조의 기본 공법은 미리 압축강도를 가해 인장응력을 상쇄하는 원리이다. 또한 프리스트레스 구조공학은 프리텐션과 포스트텐션으로 세분화할 수 있다. 한국의 모든 원전의 시공 설계방법은 대부분 포스트텐션으로 설계되고 시공되어 있는 실정이다.
대경일보
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