09ㆍ2030년 미래 변화의 4가지 키워드

The promise of nuclear.  Smaller.

미래 대 예측. 향후, 인류의 미래는 어떻게 바뀔까요? 무엇이 주도할까요? TIME은 2030년 미래 변화를 주도할 4가지의 Keyword를 던집니다.
 - 원자력
 - Metaverse
 - Online creator
 - Robot
그중 원자력의 미래에 대해서 함께 고민해 봅니다

       < TIME Review Dated on 17th. Jan >

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탄소중립(net zero)을 위한 원자력의 미래

1986년 체르노빌, 2011년 3월 11일 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 원전에 공포와 불신은 반 인류, 반 친환경 연료로 깊이 인식되어 왔다. 프랑스, 독일 등에서 원전 폐쇄가 잇달았고 일본, 미국 등에서도 원전에 대한 중단이 이어졌다.

그러나, 최근 원전에 대한 의존도를 줄여왔던 프랑스는 14개 원전 중단 조치를 완화했고 영국도 운영을 지원하고 나섰다. 작년 Glasgow UN summits에서 유엔은 폴란드, 케냐, 우크라이나, 브라질, 루마니아, 인도네시아 등에서 원전 개발을 지원한다고 공표하였고, 유럽 연합도 원전을 "green"에너지로 확인 하였다. 미국 공화당, 민주당 양당 모두 원전 지원에 나선다고 확인 하였다.

원전에 대한 인식이 바뀌기 시작한 것이다.

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원전이 작아지고 있다ㆍNuclear power goes small.

MIT 출신인 Jacob DeWitte (36), Caroline Cochran은 2009년 MIT에서 원자력을 가르치다가, 2011년 결혼 후, 2013년 "Oklo"를 창업하였다. DeWitte는 start-up 브리핑에서 zirconium과 uranium으로 만들어진 맥주캔 크기의 tub가 약 1.5 megawatts 전기를 생산하고, 더구나 재충전도 없이, 또한 탄소도 내뿜지 않는 (emit no carbon) 제품을 만들 수 있다고 브리핑 했다. 조심스럽게 "금속 열 발산 배터리(metallic thermal battery)"라고 얘기 했지만, 또 다른 이름으로 "원자로(nuclear reactor)"라고 불렀다. 발상의 전환을 통해서 (flip the switch) 2023년을 목표로 테슬라가 전기차 분야에서 해낸 것처럼 작지만 싸고 큰 효율성을 가진 "소형 원자로(microreactor)"를 만들겠다고 천명했다.

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작은 원자력은 게임 체인져(game changer)가 될 수 있을까?

세계 기후 정상 회의에서 원자력은 탄소 감소 계획(carbon-reduction plan)의 가장 뜨거운 감자(the contentious keystone)로 떠올랐다. 누구나 그 필요성은 알고 있다. 하지만, 사고의 기억을 떠올리고, 엄청난 건설기간, 비용, 폐기물을 생각하면 누구도 섣불리 그 필요성을 제기하지 못했다. Oklo는 이러한 문제를 해결할 몇 안 되는 회사 중 하나다. 원자로를 내장함으로써 보다 안전하고, 건설하기 쉽고, 작은 크기로 만드는 것이다( putting reactors inside safer, easier-to-build, smaller packages). 과연, 화석 연료로부터 벗어날 수 있는 게임 체인져(game changer)가 될 수 있을까? 기존의 1,000-metawatte 발전소는 2리터 사이다병 크기인데 비해서 Oklo의 원자력은 작은 맥주캔 정도의 크기다. 차세대 원자력은 보다 유연성이 있고 수요와 공급에 대처가 가능하다(more flexible, able to respond quickly to ups and downs in supply and demand). 핵분열 (fission)은 낡았고, 걱정 투성이 분야(old, fraught)로 인식되고,  값싼 천연가스, 바람, 태양열 에너지와 경쟁해야 하지만 최근 많은 인식 변화를 이루고 있다. 프랑스, 영국, 독일등 친환경 선호국가들도 원자력의 재운영, 신규 건설을 포함한 다각적인 대책을 얘기하기 시작한다.

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미국에는 93개의 원전이 가동 중이고 총에너지의 20%, 무탄소 전력의 50%를 충당하고 있다. 원자력이 기후 문제에 대해서 기술적 분야든 경제적 분야든 해결자가 되어야 한다. 40년 이상 현재의 원자력이 별문제 없이 가동되어 왔지만, 새로운 차세대 틈새기업(niche player)의 출현은 10년 이상 걸릴 듯하다. 누구나, 화석연료에 더 이상 의존하지 않고 안정적인 전력 공급을 원한다. 원자력은 역설적으로 바로 손 앞에 있기도 먼 미래의 얘기이기도 하다(Nuclear is paradoxically right at hand and out of reach). 이러한, 변화의 시점에서 오래된 원전이 사라지기 전에 새로운 원전이 나와야 한다. 최첨단 기업이라 하더라도 환경재앙을 피하는 데는 큰 역할을 못하고 있고 때론 너무 늦다. 이러한 관점에 있어서 원자력 허가권을 가진 NRC(Nuclear Regulatory Commission)는 작은 원자력에 대한 질문을 던진다.

작은 원전이 안정적이고, 안전하게, 상황에 대처할 수 있는지, 너무 비싸고, 너무 위험하고, 너무 오래 걸려서 퇴출될지? ( Can a stable, safe, known source of energy rise to the occasion, or will nuclear be cast aside as too expensive, too risky and too late?).

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미래 원자력, 작은 원자력을 향한 바쁜 발걸음

DeWitte, Cochran은 미래 원자력 브레인스토밍을 위해 MIT 동료들을 소집했다. 각자의 방법에 고집을 내세웠지만 그들은 다른 방법에도 열린 시각을 가지고 있었다(stayed agnostic). 작은 변화가 큰 결과를 가져오리라는 예감이 있었다( a hunch that marginal improvements might yield major results). 그들은 2013년, 작은 AirBnB 공간에서 start-up을 시작했다. 그들의 독특한 기질은 기존의 전문가들을 놀라게 했고(That maverick streak raised eyebrows among nuclear veterans), AirBnB, Instacart가 출발 했었던 Y-Combinator로부터 격려를 받고, 실리콘 밸리 벤처로 투자를 유치했다.  Oklo는 '좀 더 작게, 좀 더 빠르게'를 모토로 스스로를 차별화하고 있다.

이러한 게임에는 이미 다른 경쟁자들도 함께 뛰고 있다.

- "NuScale"는 오레곤주에 바탕을 두고 소형 원자로를 상용화하는데 노력 중이고, 77-megawatte 모듈을 건설 중이다. 12월에 $1.9 billion 규모의 상장을 준비 중이다.

- 'TerraPower'는 Bill Gates 가 2006년 세웠다. 터빈을 돌리는 방식보다는 저장 에너지 열을 사용하는 방식을 채택하고 있다. 이것은 유연성(pliability)의 측면에서 보다 탄력성 있는 방식이다.

- 'X-energy'는 메릴랜드주에 근거를 두고 미정부 에너지부로부터 실질적인 자금 지원을 받았다. 80-megawatt 원전을 만들고 있다.

NRC는 2020년 Oklo의 제안을 받아들였고, 2023년에 아이다오 국가 연구소에서 그 첫 원자력을 선보일 예정이다.

하지만, 이 모든 것이 말처럼 쉬운 것은 아니다(all that was easier said than done). 2005년 NRC로부터 승인받은 WestingHoues's AP1000은 오바마 정부의 원전 르네상스를 이끌  대표 기술(flagship technology)로 주목 받았었고, 2012년 승인되고, 2016년까지 약 $14 billion 예산으로 완성할 수 있다고 공언했지만, 비용은 $25 billion으로 늘어났고(balloon), 2022년에야 마침내 첫 원전을 건설한다. Oklo는 경쟁자들과는 다르다고 얘기한다. 하지만, 증명을 해 보여 야만 한다. 아직, 하나의 원자로도 만들어 본 적이 없다. 따라서, 아직 실패했다는 근거도 없다(So there's no evidence of our failure).

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원자력이냐? 태양열이냐의 이분법이 아니다

( The future won't be decided by choosing between nuclear and solar power )

세계적으로 많은 국가들은 주어진 문제 해결에 여념이 없다 (Globally, nations are struggling with the same equation). 후쿠시마 사고 이후, 독일은 원전을 멈추고 러시아로부터 수입한 더러운 화석과 천연가스(dirty coal and natural gas)에 의존하고, 일본도 10월부터 원전 재가동을 선언하였다. "지구 온난화에 대처하기 위해 원자력은 필수적이다( Nuclear power is indispensable... while addressing climate change). 중국은 2030년까지 약 150개의 원자로를 만든다. 미국을 제치고 세계 1위 원자력 시스템을 갖추게 된다. 미래는 원자력이냐? 태양력이냐? 의 선택의 문제가 아니라, 기술적으로 경제적으로 안정적인 전력 공급을 위해 재생에너지(renewable energy)와 조화를 이루느냐의 과제이다(complicated balance of adding as much renewable energy as possible).

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새로운 원자력의 agenda,  "탄력성(flexibility)"

지난 20년 동안 원자력은 새로운 과제를 안고왔다. 그것의 대표적인 단어는 "탄력성(flexibility)"이다. 그것은 기존의 원자력뿐만 아니라 앞으로 다가올 새로운 원자력에도 적용되어야 한다. 특히, renewable energy를 보완하고 함께 공존할 수 있는 방향으로 나아가야 한다. "작은 발전소(small plants)"는 효율적일 뿐만 아니라, 필요로 하는 곳에, 예를 들어 공장, 담수 장치 등, 직접적으로 에너지를 공급할 수도 있다. 작은 발전소를 만들고 운용하는 것은 간단한 일이 아니다. 만드는 것도, 디자인도, 운영도, 건설하는 것도 어렵다(Bring those small plants into operation could be worth it, but it won't be easy).

하지만, 그것 없이는 살아갈 수 없다는 결론에 이른다(Equally obvious conclusion is we can no longer live without it).

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기후 변화에 대처하고 에너지의 효율적인 이용의 두 마리를 동시에 잡는 숙제는 오랜 인류의 숙제이다. 특히나, 저탄소, 친환경, 무탄소를 향한 과제는 먼 미래가 아닌 발등의 불이 되었고, 우리의 일상에 밀접하게 영향을 미치고 있다. 2018년 파리협약 이후, 2030년까지 탄소 사용량을 30% 줄이고, 평균 온도1.5도 낮추는 것은 전 세계적인 과제이고 인류 생존을 위한 필수사항이다.

원자력에 대한 인식은 호불호가 극명하게 나누어져 왔다. 안전성, 막대한 건설비용, 유지 보수 비용, 폐기물 처리 등에 대한 의문은 원자력을 향해 과학적으로 접근해야 함에도 불구하고 때론 정치적인 이슈로 전환되어 버렸다. 이제, 원자력의 진보된 형태인, '작은 원자력'에 대한 연구와 개발이 한창이다. 향후 10년 후, 2023년 무렵이면 가시적인 성과물도 예상된다. 원자력은 천연가스, 바람, 물, 태양등의 재생에너지 (renewable energy)와 더불어 공존해야 할 필수불가결의 축이다. 더 이상 정치적인 논쟁의 대상이 되어서는 안 된다.

Net zero를 향한 작은 원자력의 미래는 인류의 미래와 궤를 같이 한다.

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#thefutureofenergy