그린 에너지로의 전환에 걸림돌 방지

몇 년 전에 저는 스크러버가 어떻게 생겼는지 알게 되었습니다. 석탄 화력 발전소에 익숙한 사람들은 스크러버 기술에 대해 알고 있지만, 저와 같이 전기 산업에 종사하지 않는 사람들에게는 낯선 내용입니다. 그래서 석탄 발전소의 배기가스에서 오염 물질을 정화하기 위해 추가되는 스크러버 시설이 일반적으로 원래 석탄 발전소보다 더 크다는 사실을 알고 놀랐습니다. 스크러버는 으스러진 석회석과 결합된 고운 물방울을 사용하여 공장 배기가스가 대기에 도달하기 전에 유황을 추출합니다.

쉽게 말해서, 스크러버 설치는 비용이 많이 들기 때문에 현재 미국에서 운영 중인 240개 석탄 화력 발전소의 약 30%에서만 스크러버를 설치하고 있습니다. 하지만 투자할 가치가 있습니다. 스크러버 굴뚝에서는 기본적으로 오염 물질이 없는 증기만 배출됩니다.

안타깝게도 스크러버는 배기가스에서 이산화탄소를 정화하지 못하며 이는 온실가스를 대기 중에 배출할 때 염려되는 문제입니다. 따라서 미국의 많은 석탄 발전소가 몇 년 이내에 퇴출될 예정이며, 지난 몇 년 동안 약 157개 석탄 발전소가 문을 닫았습니다.

이 대규모 운영 중단을 계기로 미국 에너지부에서는 가동 중단된 석탄 발전소를 소형 모듈식 원자로(SMR) 및 고급 비경수로 원자로(AR)로 전환하는 것의 실현 가능성을 살펴보게 되었습니다.

(이미지 출처: Crouzet Controls)

수십 년에 걸쳐 두 기술을 모두 조사했습니다. 두 기술은 모두 인간의 개입 없이 운영되는 수동 안전 조치를 사용하며 Microsoft 설립자 Bill Gates도 SMR 스타트업에 자금을 지원할 정도로 매력적인 투자 가치가 있습니다. 또한 대부분의 소형 리액터는 테러리스트의 위협을 감안하여 지하에 실장하도록 설계되었습니다. 조사에 따르면 두 기술은 주로 높은 표면적 대 부피(및 코어 열) 비율 덕분에 대형 리액터만큼 많은 안전 설비가 필요하지 않습니다.

DoE 연구자에 따르면 새로운 리액터를 폐 석탄 화력 발전소와 동일한 장소에 설계할 때의 장점 중 하나는 석탄 발전소는 90% 이상이 500MWe 이하이고, 일부는 50MWe 이하일 정도로 대부분 크지 않다는 것입니다. SMR은 일반적으로 300MWe 이하로 기존 원자로 크기의 약 1/3에 불과하여 훨씬 적은 공간을 차지합니다. 또한 원자력 발전소 프로젝트는 폐 석탄 발전소 주변 지역의 경험 있는 기존 인력을 유지하는 데에도 도움이 됩니다. 많은 전직 석탄 발전소 직원들은 원자력 발전소에서 일하는 데 유용한 기술 및 지식을 이미 보유하고 있습니다.

또한 DoE는 기존 석탄 인프라를 새 AR에 활용하면 15% ~ 35%의 건축 비용을 절감할 수 있다는 사실은 발견했습니다. 기존 그리드 연결, 사무실 건물, 전기 장비(예: 송전 연결 및 스위치야드), 토목 인프라 등을 재사용하여 총 수백만 달러의 선행 투자 비용을 절감할 수 있습니다.

모든 조건이 좋아 보이지만 SMR 및 AR을 기존 석탄 발전소 시설에 설치하는 것이 유리하다는 주된 주장은 그리드 연결 재사용에 근거할 수 있습니다. 프린스턴 대학의 Jesse Jenkins 교수가 주도하는 프로젝트인 REPEAT(Rapid Energy Policy Evaluation and Analysis Toolkit)에서 실시한 최근의 분석에서 그런 느낌을 받을 수 있습니다. 이 분석에서는 인플레이션 감축법(IRA)으로 알려진 최근에 통과된 연방법, 특히 청정 에너지 생산을 목표로 하는 법의 일부를 살펴보았습니다.

REPEAT에서는 처음에 이 법에서 허용되는 투자로 2005년 기준 순배출량을 42%(현재 정책의 경우 27%) 줄일 수 있다고 예상했습니다. 하지만 최근에 REPEAT은 미국에서 지난 10년 동안과 같은 느린 속도(연간 약 1%)로 송전선을 계속 건설할 경우 2030년의 배출량이 IRA가 없는 경우와 크게 다르지 않을 것이라는 사실을 발견했습니다. 이는 IRA가 전기 수요를 증가시키는 전기 자동차 및 다른 형태의 전기화에 대한 인센티브를 포함하고 있기 때문입니다.

송전 확장을 연 1%로 제한할 경우 천연 가스 사용이 2030년에는 2021년에 비해 4% 상승하여 2035년까지 상승세가 지속될 것으로 REPEAT는 예상했습니다. 또한 미국에서 2030년에는 IRA가 없는 경우에 비해 1억 1천만 톤의 석탄이 더 소비될 것입니다. 이러한 상황을 피하기 위해 미국은 그리드 인프라 건설 노력을 두 배로 확대해야 하는 데 그럴 일은 거의 없을 것 입니다.

IRA의 제정을 기후 친화적인 제스처로 본 사람들에게 이러한 예측은 굴욕적일 수도 있습니다. 하지만 REPEAT이 최근 보고서에서 발표한 수치와 증거들에 약간의 좋은 소식도 있습니다. 그룹의 전기 발전 예측 그래프를 보면 원자력 전기 발전이 2035년까지 증가하지 않고 일부 시나리오에서는 실제로 하락하는 것을 알 수 있습니다. 분명히 AR 또는 SMR의 상승을 예측하지 않았습니다.

의외로 새로운 원자력 기술은 배출량과 그리드 인프라 문제를 모두 해결할 수 있는 잠재력과 기회가 있습니다.