미국 원자력발전 개발 현황 및 과제
해외정보분석실 정귀희([email protected])
▶ 미국은 다양한 발전원을 이용해 전력을 생산하며, 주요 발전원으로는 석탄, 천연가스, 수력, 재생에너지, 원자력, 석유 등이 있으며, 화력발전은 미국에서 가장 널리 이용되고 있는 발전원임.
▶ 미국은 원자력발전 개발의 선두주자로서 2015년 세계 원자력발전설비의 25.9%를 미국에서 보유하였으며, 원자력을 이용한 발전량 또한 세계에서 가장 큼.
▶ 2015년 미국에서 99기의 원자로가 가동되었으며, 원자력발전설비용량은 2006년 9만 9,257MW에서 2015년 9만 9,185MW로 소폭 감소해 거의 동일한 수준을 유지하였음.
▶ 미국에서 현재 4기의 원자로가 건설 중에 있으며, 앞으로 4년 안에 가동을 시작할 수 있을 것으로 예상됨.
조지아州에 위치한 Vogtle 원자력발전소의 제3, 4 원자로와 캘리포니아州에 위치한 Virgil C. Summer 원자력발전소의 제2, 3 원자로가 2019년에서 2020년 사이에 가동되면, 4,540MW의 발전용량이 추가될 것임.
▶ 뉴욕州 공공서비스위원회(Public Service Commission)는 2030년까지 전력의 50%를 재생에너지로 공급한다는 내용을 골자로 하는 ‘청정에너지 기준(Clean Energy Standard, CES)’개정안을 지난 8월 1일 통과하면서, 원자력도 청정에너지에 포함하였음.
▶ 미국 원자력협회(Nuclear Energy Institute, NEI)의 Marvin Fertel 회장은 원자력발전의 경제성이 점차 악화되면서 향후 10년 이내에 미국 내 원자로 15~20개의 가동이 중단될 위기에 처했다고 지난 5월 19일 미 에너지부(Department of Energy)가 개최한 회의에서 발표하였음.
▶ Bloomberg와 Platts는 지금까지 발표한 원전 건설 계획 및 조기 운영 중단 결정을 바탕으로 볼 때, 2040년까지 미국 원자력설비용량이 30% 이상 감소할 수 있다고 전망하였음.
1. 미국 전원설비 구성 현황 및 전망
▣전원설비 구성 현황
¡미국은 다양한 발전원을 이용해 전력을 생산하며, 주요 발전원으로는 석탄, 천연 가스, 수력, 재생에너지, 원자력, 석유 등이 있음.
‒ 화력발전은 미국에서 가장 널리 이용되고 있는 기술로, 2015년 미국 발전설비 의 72.8%를 차지하였으며, 천연가스와 석탄은 그 중 각각 42.4%와 26.5%를 차 지하였음.
‒ 그 다음으로 비중이 큰 수력과 원자력은 2015년 발전설비용량의 각각 8.5%와 8.4%를 차지하였음.
‒ 재생에너지 발전설비 비중은 2015년 11.7%에 달하였으며, 그 중 가장 널리 이 용되고 있는 풍력은 전체 발전설비의 6.3%를 차지하고, 그 외 태양광 PV, 집광 형태양열발전, 지열, 바이오전력이 총 5.4%에 달함.
“미국의 주요 발전원으로는 석탄, 천연가스, 수력, 재생에너지, 원자력, 석유 등이 있음”
자료 : GlobalData
< 미국의 발전설비 구성(2015년 VS 2030년) >
¡ 2015년 미국의 발전설비용량은 117만 9,017MW에 달하였음.
‒ 그 중 가장 큰 비중을 차지한 화력발전은 2006년 84만 4,797MW에서 2015년 85만 8,474MW로 증가하였음.
‒ 재생에너지 발전설비는 2006년 4만 3,807MW에서 2015년 13만 8,294MW로 증가해, 연평균 15.5%의 성장률을 보였음.
‒ 2006년부터 2015년까지 원자력발전설비용량은 거의 변함없이 같은 수준을 유
지하였음.
▣전원설비 구성 전망
¡ 화력발전은 계속해서 미국의 주요 발전원이 될 것이나, 2030년 그 비중은 55%
로 감소할 것으로 전망됨.
‒ 수력과 원자력은 2030년까지 소폭 감소하고, 재생에너지 발전설비 비중은 2030 년까지 대폭 증가해 전체의 31%에 달할 것임.
¡ 발전설비용량에서 가장 큰 비중을 차지하는 화력발전은 2030년까지 2030년까지 87만 2,132MW로 증가할 전망임.
‒ 재생에너지 발전설비는 2030년까지 연평균 9.4% 성장할 것으로 전망되며, 원자 력발전설비용량은 2030년까지 연평균 0.4%의 성장률로 증가해, 10만 5,232MW에 달할 것임.
“2015년 미국의 발전설비용량은 117만
9,017MW에 달하였음”
“2030년 화력발전의 비중은 55%로 감소할 것으로 전망됨”
자료 : GlobalData
< 미국의 연료별 발전설비용량(2006~2030년) >
(단위 : MW)
2. 미국 원자력발전 현황 및 개발 계획
▣원자력발전의 경쟁력
¡미국은 원자력발전 개발의 선두주자로서, 2015년 세계 원자력발전설비의 25.9%
를 미국에서 보유함.
2015년 2030년
미국 25.9 19.49
프랑스 16.58 10.92
일본 11.13 8.07
러시아 연방 6.47 5.13
중국 6.40 24.24
한국 5.70 6.21
캐나다 3.54 1.20
우크라이나 3.44 2.43
독일 2.84 0.00
스웨덴 2.37 1.19
기타 15.63 21.09
자료: GlobalData
< 세계 각국의 원자력발전설비용량 비중 >
(단위 : %)
‒ 미국은 원자력을 이용한 발전량 또한 세계에서 가장 높아, 2015년 원자력발전 을 이용한 세계 전력의 약 33.2%가 미국에서 생산됨.
”미국은 원자력발전 개발의 선두주자이자 세계에서 가장 많은 원자력 설비능력을 보유함“
2015년 2030년
미국 32.18 22.20
프랑스 17.16 11.09
러시아 연방 7.03 4.64
중국 6.78 29.30
한국 6.27 6.69
캐나다 4.10 1.15
우크라이나 3.41 2.29
독일 3.32 0.00
스페인 2.31 1.51
영국 2.31 0.70
기타 15.13 20.43
자료: GlobalData
< 세계 각국의 원자력발전을 이용한 전력량 비중 >
(단위 : %)
¡ 2015년 미국에서 99기의 원자로가 가동되었음.
‒ 미국의 원자력발전설비용량은 2006년 9만 9,257MW에서 2015년 9만 9,185MW로 소폭 감소해 거의 동일한 수준을 유지하였음.
･ 원자력발전설비용량은 2030년까지 10만 5,232MW로 증가해 연평균 0.4%의 성장률을 보일 것임.
‒ 2006년 원자력을 이용해 생산한 전력 생산량은 78만 8,312GWh였으며, 2015년 에는 79만 8,012GWh로 소폭 증가하였음.
･ 원자력 발전량은 2030년까지 연평균 0.2%의 성장률로 증가해, 81만 7,578GWh에 달할 것임.
자료 : GlobalData
< 미국의 원자력 전력 발전량 변동 추이 및 전망(2006~2030년) >
(단위 : GWh)
“2015년 미국에서 99기의 원자로가 가동되었음”
▣원전설비 증설 현황
¡미 테네시 강 유역개발공사(Tennessee Valley Authority, TVA)의 Watts Bar 원 자력발전소의 원자로 제2호기가 지난 6월 3일 전력망에 연결되고, 10월 19일부 터 공식적으로 가동되면서, 1996년 同원전의 원자로 제1호기가 가동을 개시한 이래 20년 만에 처음으로 신규 원자로가 가동을 개시함.
‒ Watts Bar의 원자로 제2호기는 테네시 남동부 지역에 전력을 공급할 수 있는
1,150MW의 용량을 갖고 있음.
‒ 원자로 제2호기는 당초 1973년에 건설을 시작했으나, 미국 원자력규제위원회 (Nuclear Regulatory Commission, NRC)의 문제 제기로 1985년 건설이 중단되 었음.
･ 그러나 2007년 8월 재승인을 받아 같은 해 10월부터 다시 건설에 착수하였 으며, 건설에 총 47억 달러가 소요됨.
‒ 2011년 동일본 대지진 발생 이후 NRC가 제정한 신규 규제 기준을 준수하는 첫
번째 원자로임.
자료 : EIA
< 미국의 원전 증설 및 가동 종료 계획 >
(단위 : MW)
¡미국에서 현재 원자로 4기가 건설 중에 있으며, 향후 4년 내 가동을 시작할 수 있을 것으로 예상됨.
‒ 조지아州에 위치한 Vogtle 원자력발전소의 제3, 4 원자로와 캘리포니아州에 위 치한 Virgil C. Summer 원자력발전소의 제2, 3 원자로가 2019년에서 2020년 사이에 가동되면, 4,540MW의 발전용량이 추가될 것임.
¡ 2015년 기준, 미국 내 건설 예정인 원자로는 총 24기(총 2만 8,290MW)로, 그 중 18기(2만 472MW)는 건설 계획을 발표한 상태이며, 1기는(1,600MW) 허가를 완 료하였음.
“Watts Bar 원자력발전소의 원자로 제2호기가 10월 19일부터 공식 가동을 개시함”
”현재 원자로 4기가 건설 중에 있으며, 향후 4년 내 가동을 시작할 수 있을 것으로 예상됨”
원전 용량(MW) 진행상황 가동 개시 년도 사업자
Amarillo 1 1,710 발표 미정 Amarillo Power LLC
Amarillo 2 1,710 발표 미정 Amarillo Power LLC
Fresno 1,710 발표 미정 Fresno Nuclear Energy
Group, LLC
Piketon 1,710 발표 미정 Duke Energy Corporation
Fermi 3 1,600 발표 미정 DTE Energy Company
North Anna 3 1,500 발표 2028 Dominion Resources, Inc.
South Texas 3 1,356 발표 미정 CPS Energy
South Texas 4 1,356 발표 미정 CPS Energy
Green River
(Blue Castle) 1 1,250 발표 2030 Blue Castle Holdings Inc.
Green River
(Blue Castle) 2 1,250 발표 2030 Blue Castle Holdings Inc.
자료: GlobalData
< 미국의 주요 원전 건설 예정 계획 >
▣원전 폐기 계획
¡ Exelon社는 Quad Cities 원전의 원자로 2기(각 908MW)와 Clinton 원전의 원자 로 1기(1,065MW)를 가동 중단하겠다고 지난 6월 2일 발표하였음.
‒ 同기업은 지난 7년 동안 원전운영으로 인해 8억 달러의 손실을 본 바 있어, 일 리노이州 의회로부터 이를 해소할 수 있는 방안을 구하기 위해 오랫동안 노력 해 옴.
･ 일리노이州 상업위원회(Illinois Commerce Commission)에 따르면, Quad Cities와 Clinton 원전의 운영비용은 각각 $39.45/MWh와 $33.82/MWh에 이 르는 것으로 추정됨.
‒ Quad Cities와 Clinton 원전의 운영 허가는 각각 2024년과 2027년에 만료되나, Exelon社는 Clinton은 2017년 6월에, Quad Cities는 2018년 6월에 운영을 중단 하기로 결정하였음.
‒ 이 같은 조기 운영 중단은 천연가스 생산 증가, 전력 수요 감소, 재생에너지에 제공되는 보조금 등으로 경쟁이 심화되면서, 원자력 전력은 생산원가보다 낮은 가격에 판매되고 있기 때문임.
¡ Pacific Gas and Electric社는 캘리포니아州에 위치한 Diablo Canyon 원전의 원자로 2기에 대한 운영 허가 연장 신청을 하지 않고, 각각 2024년, 2025년 운 영 허가가 만료되면 가동을 종료할 것이라고 지난 6월 21일 밝힘.
‒ 이 같은 결정은 캘리포니아 州정부, 노동조합, 환경 단체 등의 공동 제안에 따 른 것으로, 에너지 효율 및 재생에너지, 에너지 저장에 대한 투자를 증가하기 위
“Exelon社는 Quad Cities 원전의 원자로 2기와 Clinton 원전의 원자로 1기를 가동 중단하겠다고 발표함”
･ 캘리포니아州는 2030년까지 재생에너지의무할당제도((Renewable Portfolio Standard) 비율을 50%까지 확대하고, 에너지 효율도 두 배로 증가하고자 함.
‒ 그러나 2035년 이전에 운영 허가가 만료될 예정인 나머지 6기(총 5,600MW 규 모) 중 5기는 이미 가동 연장 신청을 하였음.
‒ Diablo Canyon 원전은 여러 지진 단층에 가까이 위치해 있어 환경단체가 오랫 동안 우려를 표명해 왔으며, 특히 일본 후쿠시마 다이치 플랜트의 원전 사고 이 후 더욱 심화됨.
¡네브래스카州의 오마하 지역전력공사(Omaha Public Power District, OPPD)가 지난 6월 투표를 통해 폐로 결정을 내림에 따라 오마하 인근에 위치한 Fort Calhoun 원전 가동이 종료됨(2016.10.24).
‒ 이에 따라 2016~2017년 네브래스카州에 420MW의 발전설비가 증설될 예정이 며, 신설될 발전설비는 풍력, 천연가스 등의 발전원을 사용할 것임.
‒ 2013년 Crystal River, Kewaunee, Onofre 원전과 2014년 Vermont Yankee 원 전이 가동 종료된데 이어, Fort Calhoun은 지난 5년 동안 폐쇄된 미국 내 다섯 번째 원전이 됨.
원전 위치 내용 용량
(MW)
Watts Bar 2호기 테네시 2016년 10월 19일, 공식 가동 개시 1,150
VC Summer 1, 2호기 사우스캐롤
라이나 2019년 2분기, 가동 개시 예정 2,200
Vogtle 3, 4호기 조지아 2019년 2분기, 가동 개시 예정 2,200
Clinch River 테네시 2016년 5월, 조기부지허가(ESP) 신청 미정
Bellefonte 1호기 앨라배마 취소 1,260
San Onofre 2, 3호기 캘리포니아 2013년 2분기, 영구 운영 중단 2,160
Kewaunee 위스콘신 2013년 2분기, 영구 운영 중단 556
Crystal River 3호기 플로리다 2013년 1분기, 영구 운영 중단 860
Vermont Yankee 버몬트 2014년 4분기, 영구 운영 중단 605
Oyster Creek 뉴저지 2019년, 조기 운영 중단 예정 619
Fitzpatrick 뉴욕 2017년, 조기 운영 중단 예정 813
Pilgrim 1호기 매사추세츠 조기 운영 중단 계획 중 685
Ginna 뉴욕 2017년, 조기 운영 중단 예정 580
Clinton 일리노이 2017년 6월, 조기 운영 중단 예정 1,065
Quad Cities 1, 2호기 일리노이 2018년 6월, 조기 운영 중단 예정 2,006
Fort Calhoun 네브래스카 2016년 10월, 조기 운영 중단 482
Diablo Canyon 1, 2호기 캘리포니아 2024/2025년 허가 만료 2,160
Byron 일리노이 2024/2025년 허가 만료 1,136
Cooper 네브래스카 2034년 운영 허가 만료 770
자료: Bloomberg New Energy Finance
< 주목해야 할 미국 내 주요 원전 >
“네브래스카州의 OPPD는 투표를 통해 Fort Calhoun 원전의 폐로를 결정함”
▣ 뉴욕 州정부의 대원전 정책 기조
¡ 뉴욕州 공공서비스위원회(Public Service Commission)는 2030년까지 전력의 50%를 재생에너지로 공급한다는 내용을 골자로 하는 ‘청정에너지 기준(Clean Energy Standard, CES)’개정안을 지난 8월 1일 통과하면서, 원자력도 청정에너 지에 포함하였음.
‒ 뉴욕州에서 현재 가동 중인 원전은 James A. FitzPatrick 원전, Robert Emmett Ginna(R.E.Ginna) 원전, Nine Mile Point 원전 등임.
‒ 이 중 James A. FitzPatrick의 소유주 Entergy Corp.가 당초 同 원전을 2017년 폐쇄하겠다고 발표해 미국 최대 원전 운영사인 Exelon Corp.가 상기 개정안이 통과되면 FitzPatrick을 인수할 의사를 표명한 바 있음.
‒ Exelon社는 또한 보조금 지원이 결정됨에 따라 상기 원전의 인수 절차를 밟을
것이며, 또한 2억 달러를 투자해 자사의 R.E. Ginna 원전과 Nine Mile Point 원 전을 개･보수하기로 한 약속을 이행할 준비가 되었다고 밝힘.
3. 미국 원전 산업의 당면과제
▣원전의 경제성 악화
¡ 미국 원자력협회(Nuclear Energy Institute, NEI)의 Marvin Fertel 회장은 원자력 발전의 경제성이 점차 악화되면서 향후 10년 이내에 미국 내 원자로 15~20기의 가동이 중단될 위기에 처했다고 지난 5월 19일 미 에너지부(Department of Energy)가 개최한 회의에서 발표하였음.
‒ 경제성 악화의 원인으로는 낮은 전력 가격과 가스화력발전과의 경쟁, 재생에너 지 보조금 등을 지목하였으며, 특히 소규모 원전의 가동이 중단될 위험이 크다 고 덧붙임.
‒ Fertel 회장은 태양광이나 풍력은 간헐성 전원인데 반해 원자력발전은 기저부하
로 이용되고 전력 공급의 안전성 유지에 크게 기여하고 있다며, 원자력의 가치 가 제대로 평가받지 못하고 있다고 우려를 표명함.
･ 원자력과 재생에너지의 발전을 모두 도모해야 하는 것은 사실이나, 둘의 규 모에는 큰 차이가 존재한다는 사실을 간과하고 있다며, 오바마 행정부가 원 자력을 지지하면서도 재생에너지 지원 정책만을 내놓았다고 지적함.
‒ 또한, 미국 Ernest Moriz 에너지부 장관도 Fertel 회장의 발언에 앞서 일부 원전 이 가동 중단 위기에 직면했다고 밝힌 바 있음.
“뉴욕州
공공서비스위원회 는 원자력도 청정에너지에 포함하여 CES 개정안을 발표하였음”
“향후 10년 이내 미국 내 원자로 15~20기가 가동 중단될 위기에 처함”
▣원전 지원 정책 도입의 필요성
¡Bloomberg와 Platts는 지금까지 발표한 원전 건설 계획 및 조기 운영 중단 결정 을 바탕으로 볼 때, 2040년까지 미국 원자력설비용량이 30% 이상 감소할 수 있 다고 전망하였음.
‒ 지난 10월 25일 뉴욕에서 열린 ‘미국 전력 컨퍼런스(US Power Conference)’
의 Bob Mancini 발표자에 의하면, 현재 미국에서 신규로 건설되는 원전보다 조 기 운영 중단되는 원전의 비율이 더 높음.
･ 따라서 원자력 산업 활성화를 위해 정책의 근본적인 변화, 규제 환경 및 원 자력의 경제성 개선 등이 필요함.
‒ 전력발전 투자 전문 기관 Carlyle Power Partners社의 공동대표인 Mancini는 현재 미국에서 건설 중인 4개 원전이 모두 예산을 초과했으며, 건설도 당초 계 획보다 늦어지고 있다고 밝힘.
‒ 그는 또한 지금과 같은 상황이라면 미국 전원믹스에서 원자력이 차지하는 비중 이 현재 19%에서 2050년에는 0%가 될 것이라며, 원자력 발전이 저렴한 천연 가스(약 $3.00/MMBut) 기반 화력발전이나 생산세액공제(production tax credit) 을 지원받는 풍력과 경쟁하는 것은 불가능하다고 피력함.
‒ 그는 뉴욕州의 개정된 청정에너지 기준을 언급하며, 지금과 같은 원전 가동 중 단 추세를 멈추기 위해서는 州정부가 보조금을 지급하는 등의 노력이 필요할 것이라고 지적하였음.
･ 주와 지역에서 강력한 탄소세 부과 하거나 원전 건설을 장려할 수 있는 새 로운 법이나 인센티브를 제정하지 않는다면, 미국에서 원자력발전 이용은 중 단될 것이라고 주장함.
참고문헌
Bloomberg New Energy Finance, Nuclear Research Note, 30 Jun 2016
Daily Energy Insider, “Opening of Tennessee’s Watts Bar 2 reactor contributes to clean air goals,” 31 Oct 2016
EIA, First new U.S. nuclear reactor in almost two decades set to begin operating, 14 Jun 2016
EIA, Fort Calhoun becomes fifth U.S. nuclear plant to retire in past five years, 31 Oct 2016
Environmental Pregress, “Renewables Subsidies Are Killing Nuclear and Threatening Climate Progress, Bloomberg New Energy Finance Study Shows,” 18 Jun 2016
“2040년까지 미국 원자력
설비용량이 30%
이상 감소할 수 있음”
Forbes, “Cuomo Accepts Nuclear Is Clean For Upstate New York,” 2 Aug 2016
GlobalData, Nuclear Power in US, Market Outlook to 2030, Update 2016, Nov 2016
Platts, “Fifteen to 20 nuclear units in US 'at risk' of shutdown: industry official”, 19 May 2016
S&P Global Platts, Energy Economist, Nov 2016
The Hill, “New York approves renewable energy standard”, 1 Aug 2016 USA Today, “Nuclear power gets a boost in New York”, 2 Aug 2016
Washington Post, “It’s the first new U.S. nuclear reactor in decades. And climate change has made that a very big deal”, 17 Jun 2016