The system analysis for Korean nuclear power reactor option is made on the basis of reliability, cost minimization, finite uranium resource availability and nuclear engineering manpower supply constraints. The reference reactor scenarios are developed considering the future electricity demand, nuclear share, current nuclear power plant standardization program and manufacturing capacity. The levelized power generation cost, uranium requirement and nuclear engineering professionals demand are estimated for each reference reactor scenarios and nuclear fuel cycle options from the year 1990 up to the year 2030.
Based on the outcomes of the analysis, uranium resource utilization, reliability and nuclear engineering manpower requirements are sensitive to the nuclear reactor strategy and associated fuel cycle whereas the system cost is not. PWR, CANDU-FBR strategy is to be the best option for Korea. However, APWR, CANDU-Passive Safe Reactor(PSR)-FBR strategy should be also considered as a contingency for growing national concerns on nuclear safety and public acceptance deterioration in the future.
FBR development and establishment of related fuel cycle should be started as soon as possible considering the uranium shortage anticipated between 2007 and 2032. It should be noted that the increasing use of nuclear energy to minimize the greenhouse effects in the early 21st century would accelerate the uranium resource depletion. The study also concludes that the current level of nuclear engineering professionals employment is not sufficient until 2010 for the establishment of nuclear infrastructure.
본 연구에서는 2030년까지의 전력수요, 전력생산중 원자력발전의 비중, 기존 원전표준화 계획, 국내제작 능력을 반영하여 개량형 경수로와 중수로(CANDU)에 대한 참조 시나리오를 도출하고 각 참조 시나리오와 핵연료주기 전략별 핵연료주기 비용, 원자력 발전 단가, 우라늄 소요량, 인력 소요량을 계산하였다. 참조 시나리오들에 대한 분석을 한 결과 우라늄 자원활용, 원전안전성, 인력활용 측면이 노형 전략수립의 주요인자로 작용하며 발전단가는 전략별로 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
세계의 우라늄 생산량과 가채매장량, 우리나라의 세계경제 기여도, 우리나라 원전시설의 규모를 반영하여 우리나라가 21세기 초에 확보 가능한 우라늄의 양을 평가하였다. 이를 2030년까지 각 참조 시나리오와 핵연료주기 전략별 우라늄 소요량과 비교한 결과 WOCA 공급량 기준으로는 2000년도부터, WOCA 매장량 기준으로는 2007년에서 2032년 사이에 우라늄 공급에 지장이 올 것으로 예상된다. 특히 온실효과에 대한 대응방안으로 세계적으로 원자력 이용이 급속히 증가할 경우 우라늄 공급지장 시점은 2007년에서 2015년 사이로 앞당겨 질 것으로 예상된다. 이러한 관점에서 우라늄 이용 효율 증대를 위한 고속증식로의 조기 상업화가 요구된다. 우라늄 수급측면과 국제적인 상용화 전망을 고려할 때 고속증식로 최초호기의 상용화 및 관련 핵연료주기 확립시점은 2020년경이 적합할 것으로 판단된다.
연구를 통하여 정량화된 변수들을 참고로 할 때 우리나라에서는 개량경수로와 중수로에 이은 고속증식로의 이용이 가장 적합하다. 그러나 원전 안전성확보가 차세대 원전의 주 목표가 되어 있는 국제적인 추세에 비추어 볼 때 피동형 원자로의 이용 또한 무시할 수가 없을 것이다.
원자력 전공인력 수급 측면에서는 2010년까지는 기존의 공급추세로 문제가 없을 것으로 일견 보이나, 2010년까지 발전, 건설, 핵연료주기, 인허가 규제, 폐기물관리, 연구개발등 원자력 전분야에 걸친 자립기반을 달성해야 하는 우리의 여건상 각 대학에서 배출하고 있는 원자력 전공인력을 보다 적극적으로 원자력계가 수용하여야 할 것이다.
핵연료주기 측면에서는 경수로 재순환이 기존 계획대로 2013년에 가능하더라도 상업화 초기의 생산 규모를 감안할 때 경수로 재순환이 우라늄 이용 효율증대에 본격적으로 기여하기 이전에 우라늄 공급지장 시점이 도래할 것이다. 따라서 고속증식로 핵연료주기 개발과 중수로 탄뎀 핵연료주기 개발에 큰 비중을 두어야 할 것이다.
