시사, 이슈
전기를 만드는 원자력 발전소
나와봄
2023. 5. 22. 17:20
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전기는 어디에서 만들어지는 걸까?
온실가스를 배출하는 화석 연료를 대체할 수 있는 원자력 발전소.
원자력 발전의 원리.
일본 후쿠시마 원자력 발전소 사고.
전기는 어디에서 만들어지는 걸까?
석유나 석탄을 태워서 전기를 만드는 화력발전소, 수력발전소, 풍력발전소, 태양열 발전소, 조력발전소, 원자력 발전소 등 많은 곳에서 전기를 만들어낸다.
화력 발전소와 원자력 발전소의 문제점에 대해 알아보자.
화력 발전소에서는 국내 전력 60% 이상이 생산, 발전 과정에서 먼지, 황산화물, 질소 산화물 등의 대기 오염물질과 폐수 발전 부산물 등의 폐기물이 발생한다. 또한 지구온난화를 일으키는 온실가스를 배출한다.
원자력 발전소, 전국 해안가에 위치한 원전에서 한 해 동안 발생하는 약 700톤의 고준위 방사능 폐기물. 고준휘 방사능 폐기물은 10만 년 동안 격리되어야 하는 고준위 방사성 폐기물로 현재 각 원전에서 임시로 저장 중이다.
원자력과 화력 발전소들이 있는 곳은 인구와 전력 소비가 적은 지방에 위치한다.
생산지에서 전력 소비가 많은 곳으로 이동하는 전기. 송전 전압이 높아질수록 대용량 전기를 효율적으로 전송하기 때문에 이동시 발생되는 전력 손실을 줄이기 위해 초고압으로 전압을 높인다. 고압선을 타고 농촌과 산간지역을 지나 소비자와 가까운 지역에서 22,900볼트로 낮추고, 다시 가정에 220볼트로 공급된다.
- 발전: 전기를 일으킴
- 부산물: 어떤 일을 행할 때 부수적으로 일어나는 일이나 현상
- 고준위: 높은 에너지를 지닌 상태.
- 전압: 전기의 흐름.
원자력 발전의 원리
우라늄 1킬로그램이 연쇄 핵분열을 할 때 나오는 에너지는 석탄 230만 톤을 동시에 태울 때 나오는 에너지와 같으니까 어마어마한 양이다. 이렇게 연쇄 반응으로 핵 분열하는 원소는 우라늄 외에 플루토늄이 있다.
우라늄과 플루토늄에는 인공 방사능 물질이 들어 있다.
연쇄핵분열은 너무 빠르게 일어나기 때문에 에너지가 폭발적으로 만들어진다. 이것을 이용한 무기가 원자폭탄이다.
원자폭탄은 한 도시로 없앨 정도로 무서운 파괴력을 지닌다.
그래서 과학자 페르미는 연쇄핵분열에서 나오는 에너지를 조금씩 사용할 수 없을까 생각했다. 그는 우라늄 2개의 원자핵으로 쪼개지는 반응이 천천히 일어나는 방법을 연구했고, 중성자가 물속에서 느리게 움직인다는 것을 알아내낸 후, 물속에서 반응을 시켰더니 에너지가 천천히 만들어졌다.
이 에너지로 물의 온도를 올려서 이때 생기는 열 에너지로 터번을 돌리면 전기를 만들 수 있다는 원리를 이용한 것이 바로 원자력 발전이다. 이렇게 속도를 다르게 하면 무시무시한 원자폭탄도 전기를 만들어내는 원자력 발전소로 바뀌는 것이다.
- 핵분열: 방사성 원소인 우라늄 원자핵에 중성자를 충돌시키면 원자핵이 돌로 쪼개지면서 많은 양의 에너지를 방출한다.
- 연쇄 반응: 핵 분열대 방출된 중성자들이 다시 옆에 있는 다른 원자에게 충돌하여 핵 분열 반응이 연속적으로 일어나는데 이것을 연쇄 반응이라고 한다.
- 원자력 발전: 원자로 안에서 우라늄의 원자핵을 연쇄 반응시켜 이때 나오는 핵 분열 에너지로 물을 끓여 얻은 수증기로 터빈을 돌려 전기를 생산한다.
원자력 발전소 내부 원리
원자로 안에서 물을 끓이면 끓여진 물에서 나오는 증기가 터빈을 돌리고 터빈이 발전기에 영향을 줘서 전기가 생산되고 공급된다. 핵 연료의 분열로 인해 열이 발생하는데 이 열을 이용해 원자로 안에서 물을 끓인다.
끓여진 물은 증기 발생기에 공급되는 물에 열을 전달하고 다시 원자로 안으로 돌아간다.
2차 냉각제로 불리는 물은 증기가 되어 터빈을 돌리고 터빈과 연결된 발전기를 돌려 전기가 생산되고 공급된다.
우라늄 1 그램이 펙 분열할 때 나오는 에너지는 석유 9 드럼 석탄 3톤을 태울 때 나오는 에너지와 맞먹는 양 원자력 발전소는 다른 발전소보다 더 많은 전력을 생산할 수 있고, 온실가스의 주범인 이산화탄소를 거의 배출하지 않는다. 한 곳의 원자력에서 하루 동안 만든 전기의 양은 광역시 한 곳에서 하루 사용하는 전기 소비량과 비슷하다.
이렇듯 원자력 발전소의 장점은 온실 가스를 배출하지 않아 지구 온난화에 미치는 영향이 적다. 또한 연료 가격이 저렴하고 전력 생산량이 많다. 그러나 원전 사고의 경우 그 피해가 크기 때문에 충분히 주위를 기울인다 하더라도 사고에 대한 사회적 불안감이 큰 편이다. 또한 초기 건설 비용이나 운전 중 배출되는 여러 가지 방사능 폐기물의 처리 문제(플라토늄 하나가 완전히 사라지는데는 21,000년이 걸리고 깨끗이 사라지는데는 10만 년이 지나가도 힘들다), 그리고 수명이 다한 원전에 대한 철거 비용, 원전에서 이용된 후 다시 바다로 나오는 33도까지 데펴진 폐수로 인해 주변 생태계(산소 부족으로 물고기가 살기 힘들다)가 영향을 받는 등 문제가 지속적으로 제기된다.
후쿠시마 원자력 발전소의 사고
원자력 발전소가 폭발하면 왜 위험할까? 어마어마한 방사능 물질이 쏟아져 바다와 땅이 오염된다. 또한 공기도 마찬가지다.
바닷속에서 살아가는 많은 생물이 죽고, 땅에서 자라는 식물 그리고 그 식물을 먹고 자라는 동물까지도 죽거나 아프다. 결국 그것을 소비하는 우리도 피해자이다. 그래서 오랫동안 그곳에서 생산되는 것을 이용할 수 없다.
앞에서도 언급한 것처럼 원자력 발전소는 물이 반드시 필요하다. 그래서 바닷가에 짓는 거다.
안전을 위해서는 해발 35 미터 위에 지어야 하지만, 쓰나미가 몰려올 확률은 1,000,000분에 1의 확률로
일어나지 않을 거라고 생각해서 후쿠시마 원전은 해발 10 미터 위에 지었다.
그러나 2011년 쓰나미가 15미터 높이로 3일 간 발생했고, 이로 인해 후쿠시마 원전은 폭발했다. 확실한 인재 임에도 불구하고 아무도 책임지지 않았다.
피해는 그곳에서 사는 이들에게 돌아갔다. 그들뿐만 아니라 모두에게 여전히 불안감을 조성한다.
