핵에너지가 대체연료의 미래일까?

지속 가능한 대체 연료 공급원을 찾아야 하는 필요성이 끊임없이 대두됨에 따라 최고의 연료 공급원을 찾기 위한 경쟁은 확실히 계속되고 있습니다.인류가 미래로 나아가면서 어떤 것이 최선의 선택이 될 수 있는지를 결정하는 데에는 셀 수 없이 많은 요소가 작용합니다.

총 에너지 생산량, 비용, 안전, 지속 가능성, 에너지 생산 및 분배에 사용되는 인프라를 신속하게 확장할 수 있는 능력 등이 모두 가중치가 되는 요소입니다.원자력 에너지가 이러한 조건의 대부분을 충족한다는 것은 증명할 수 있습니다.

일반 대중은 태양열과 풍력을 대체 연료원으로 알고 있을 것이 거의 확실합니다.다양한 주 또는 국가를 가로질러 운전하면서 끝없이 펼쳐진 풍력 발전소나 태양열 발전소를 볼 수 있을 것입니다.

천연 가스는 오랫동안 사용되어 왔으며 상당한 가치 수익률을 보이고 있지만 천연 가스는 또 다른 화석 연료이며 장기적으로 지속 가능하지 않을 수 있는 재생 불가능한 유형의 자원입니다.

에너지 출력을 활용하는 데 사용되는 지열 및 발전소는 언젠가는 원자력에 필적할 수 있습니다.그러나 현재의 어려움에는 지열 발전소가 지각판 근처에 있어야 한다는 필요성, 시추 시 지진의 잠재적 원인, 녹색 에너지원에 대한 전반적인 필요성 등이 포함됩니다.

하지만 2017년에 원자력 발전소가 8050억 킬로와트시의 전기를 생산했다는 사실을 알고 계셨나요?이는 7천 3백만 가구에 전력을 공급하기에 충분한 양입니다.배기가스 배출이 없습니다.사실, 원자력은 이미 유용성이 입증되었으며 지속적으로 개선되고 있습니다.

원자력은 이미 생존 가능한 에너지원으로 사용되고 있습니다

우리 모두는 “핵”이라는 말을 들으면 떠오르는 것이 있습니다.그렇다고 해서 모두 긍정적인 것만은 아닐 수도 있습니다.어떤 것들은 무섭거나 불쾌할 수도 있습니다.하지만 원자력 에너지 생산은 지구에 더 깨끗하고 효율적이며 지속 가능한 에너지를 제공할 수 있는 엄청난 능력을 가지고 있습니다.스포트라이트를 받았든 그렇지 않았든 우리는 이미 수십 년 동안 원자력 발전소를 사용해 왔습니다.

원자력은 핵분열을 통해 전력을 생성합니다.핵분열은 우라늄 원자를 분해하여 에너지를 생산하는 과정입니다.

일부 부정적인 의미에도 불구하고 원자력은 더욱 발전함에 따라 매우 안전해졌습니다.유지보수와 연료 보급 필요성이 낮기 때문에 투자한 비용에 대한 에너지 생산량 측면에서 효율적입니다.또한 이미 미국에서 배출가스 없는 에너지의 50% 를 공급하고 있습니다.

기술의 발전으로 원자력은 머지않아 기능과 연료 공급원을 변화시킬 수 있을 것입니다.대체 연료 공급원 중 원자력 에너지 용량 계수가 이미 상위에 있기 때문에 이는 엄청난 발전이 될 것입니다. 따라서 이 유망한 기술은 점점 더 좋아질 수밖에 없습니다.

원자력이 이미 이렇게 대규모로 활용되고 있으며 그 기여를 계속하기 위해 계속해서 투자될 데에는 여러 가지 이유가 있습니다.

표면적으로는 풍력이나 태양광과 같은 재생 에너지가 쉬운 해답처럼 보일 수 있습니다.원자력은 무섭고 위험해 보일 수 있습니다.하지만 중요한 숫자, 사실, 사건으로 나눠보면 핵은 꽤 깨끗하게 나옵니다.

원자력 에너지는 모든 연료 공급원 중 최고의 용량 계수를 가지고 있습니다

용량 계수는 주어진 기간 동안의 실제 전기 에너지 출력과 해당 기간 동안 가능한 최대 전기 에너지 출력의 비율로 정의됩니다.

즉, 용량 계수는 에너지원이 얼마나 효율적인지를 측정합니다.이상적인 조건에서 최고 성능으로 작동할 때 연료 공급원이 가져야 하는 에너지 출력량을 결정할 수 있습니다.

따라서 해당 에너지원의 실제 출력을 측정할 때 용량 계수 측면에서 얼마나 효율적인지 알 수 있습니다.연료 공급원이 잠재력을 발휘하는 빈도를 측정합니다.

미국 에너지 정보청 (Energy Information Administration) 의 위 그래프에서 볼 수 있듯이, 2년 동안 데이터를 수집한 결과, 산사태가 발생했을 때 원자력 에너지의 성능이 다른 모든 연료원을 능가했습니다.

매년 원자력이 100% 용량 계수에 가까워지는 경우가 있습니다. 즉, 에너지 출력 손실이 거의 없었고 원자력 발전소는 최대한의 잠재력을 발휘할 수 있었습니다.

원자력은 80% 용량 계수 아래로 떨어지는 경우가 거의 없었으며, 다른 어떤 연료 공급원도 용량 계수 80% 에 도달하지 못했습니다.앞서 지적한 바와 같이 지열은 용량 계수 측면에서 일관되게 가장 근접했으며, 둘 다 장기적으로 다른 모든 연료원을 능가했습니다.

태양광 및 풍력 에너지는 모두 100% 재생 가능하고 배출량이 거의 없고 운영 비용이 매우 낮지만 환경 요인과 날씨에 대한 의존도로 인해 용량 출력은 여전히 낮습니다.태양이 비치지 않거나 바람이 불지 않으면 거의 쓸모가 없습니다.

최근 몇 년 동안에도 원자력 기술이 계속 발전함에 따라 용량 계수의 순위표는 변하지 않았습니다.

원자력은 계속해서 모든 것을 능가하고 있습니다.지열은 가장 근접하지만 여전히 용량 계수가 20% 가까이 감소하고 있습니다.

위의 그래프는 태양 에너지가 하루의 1/4에만 최대 잠재적 용량으로 에너지를 생산하고 있음을 보여줍니다.하루 중 반은 태양이 사라지고, 해가 뜨거나 지는 시간도 태양 전지판이 최대 용량으로 작동할 수 없다는 점을 고려하면 이는 완벽한 이치입니다.

원자력 에너지는 설치 면적이 작고 에너지 출력이 큽니다.

원자로가 차지하는 공간은 다른 대체 연료 공급원에서 필요한 작동 공간에 비해 상대적으로 작습니다.원자로를 더 작게 만드는 작업도 이미 많이 진행되었습니다.

원자력연구소 (NEI) 에 따르면 미국에 있는 1,000메가와트 규모의 단일 원자력 시설을 운영하려면 1제곱마일이 조금 넘는 면적이 필요합니다.여기에는 시설 자체뿐만 아니라 안전을 보장하기 위한 주변 토지도 포함됩니다.

NEI는 또한 풍력 발전 단지를 운영하려면 360배 더 많은 면적이 필요하다고 말합니다.이는 풍력 터빈 430개에 해당합니다.또한 태양광 발전소에는 75배 더 많은 공간이 필요합니다.이는 3백만 개 이상의 태양 전지판입니다.

원자력 에너지 배출 및 부산물은 거의 없습니다

원자력 발전소의 토지 면적이 작다는 것은 원자력 발전소의 유리한 생산력의 한 차원에 불과합니다.NEI는 또한 원자력 에너지 하에서 지구 대기로 유입되는 것을 피한 온실가스의 수를 측정했습니다.

원자력 발전소는 부산물로만 증기를 생산하기 때문에 이산화탄소나 기타 유해한 배출물이 없습니다.1995년부터 2016년 사이에 미국에서만 원자력 발전소 사용으로 인한 이산화탄소 배출량을 14,000만 미터톤이나 줄였습니다.

이는 불과 20년 동안 도로에서 30억 대의 자동차를 없애는 것과 같습니다.오늘날 미국 도로에 있는 자동차가 약 2억 8,700만 대에 불과하다는 점을 고려하면 이 수치는 헤아리기 어렵습니다.

수천 톤의 유해한 대기 오염 물질을 대기에서 차단하는 것 외에도 원자력으로 인한 물리적 폐기물도 최소화됩니다.

원자력에는 부인할 수 없는 많은 이점이 있습니다.의심할 여지 없이 주된 이유 중 하나는 인류가 화석 연료에 대한 의존과 그로 인한 해로운 영향에서 벗어나도록 돕는 것입니다.

신뢰할 수 있고 지속적으로 개선되는 원자력 발전소

원자력 발전소를 생각하면 안전을 유지하기 위해서는 지속적인 작업과 많은 인력이 필요하다는 생각이 들 수 있습니다.안전은 매우 중요하고 발전소는 절대 소홀히 여기지 않지만, 사실 다른 많은 옵션에 비해 유지보수가 덜 필요합니다.

원자력 발전소는 연료 보급이 필요하기 전에 훨씬 더 오랜 기간 동안 운영되도록 설계되었습니다.발전소는 일반적으로 연료를 보급한 후 연료를 보급하기 전에 1.5년 또는 2년 동안 가동할 수 있습니다.연료 공급원의 특성과 보안 조치로 인해 연료 보급 과정은 보통 30일 정도 걸린다는 점에 유의할 필요가 있습니다.최소 16일 이내에 완료할 수 있습니다.

원자로는 완전히 정지되었지만 에너지를 생산하지는 않습니다.그러나 일반적으로 정지 시 에너지 출력을 유지하는 데 도움이 되는 전원 공급 장치가 짝을 이룹니다.

실제로 풍력 및 태양광과 같은 에너지원은 일반적으로 원자력과 같은 견고한 케이스로드 전원과 짝을 이룹니다.이 발전기는 정기적으로 바람이나 태양과 같은 연료가 부족하기 때문에 25% 와 같은 낮은 용량 계수로 작동하는 경우가 많다는 점을 기억하세요.

원자력 발전소도 지속적으로 개선되고 있습니다.소형 모듈형 원자로 (SMR) 는 향후 10년 이내에 출시될 것으로 예상됩니다.

이러한 소규모 원자력 발전소 옵션은 위치, 규모 및 개수 측면에서 유연합니다.현재 대형 원자로를 건설할 수 없는 장소에도 설치할 수 있습니다.에너지 수요가 증가하면 더 많이 추가할 수 있습니다.

원자로의 외부뿐만 아니라 내부 작동 방식을 변경하는 작업도 2030년에 이루어질 것으로 예상됩니다.서로 다른 냉각 시스템을 갖춘 원자로 코어는 연료 사용량과 폐기물 발생을 줄이고, 이를 위해 현재 화석 연료를 사용하고 있는 문제를 잠재적으로 해결할 수 있도록 설계되었습니다.

잠재적으로 핵 에너지의 가장 큰 진화는 핵분열을 사용하는 것에서 핵융합을 사용하는 것으로의 전환입니다.핵융합은 근본적으로 정반대의 과정으로, 강한 압력을 받아 가벼운 원자핵을 압축하여 그 과정에서 방출되는 에너지를 포착합니다.

가장 큰 장점은 잠재적인 연료 공급원이자 방사성 우라늄에서 멀어진다는 것입니다.수소 동위원소인 중수소는 바닷물에서 저렴하게 추출할 수 있습니다.해수 1리터에 포함된 중수소의 양은 이론적으로 오일 300리터 만큼의 에너지를 생산할 수 있습니다.

우리 바다에는 수백만 년 동안 인간의 에너지 수요를 충족시키기에 충분한 중수소가 있습니다.