원자력 산업 개요

우크라이나 원자력 산업은 Chernobyl 원자력 발전소를 포함하여 총 5개의 원자력 발전소가 있었다. 그러나 1986년, 체르노빌 원전사고로 인해 우크라이나 전체는 큰 타격을 입고 Khmelnytsky, Zaporizhzhia, Rivne, South-Ukriane 원자력 발전소도 가동을 중단하게 됐다. 그 후 차츰 원자력 발전소를 재가동하게 되어 2021년 기준, 우크라이나 전체 전력 생산의 약 55%를 차지하며 지금까지 우크라이나 전력 산업의 중요한 부분을 차지하고 있다.

<우크라이나 원자력 발전소 분포도>

[자료: Energoatom]

1) 원자력 발전소

2021년 기준, 우크라이나는 15기의 원자력 발전소를 운영하고 있다. 이 중 6기는 Zaporizhzhia 지역에 위치해 있고 4기는 Rivne지역, 3기는 Mykolaiv지역, 2기는 Khmelnytsky지역에 위치해 있다. 이중 설비 용량이 6000MW 인 Zaporizhzhia 원자력 발전소는 우크라이나 전력의 20~25%를 생산하고 유럽에서 가장 큰 규모의 원자력 발전소이다.

<우크라이나 원자력 발전소 목록>

[자료: Energoatom]

러시아는 2006년 1월에 우크라이나와 가스 가격 분쟁으로 천연가스 공급을 중단했다. 이로 인해 에너지 안보 강화의 필요성이 높아짐에 따라 우크라이나는 원자력 산업에 높은 관심을 갖기 시작했다. 2030년까지 원자력 용량을 두 배 이상 늘리기 위해 총 용량 16.5GW의 신규 원자로 11기를 건설하고 시운전하는 원자력 전략을 세웠다.

그중 하나가 Khmelnytsky 원자력 발전소 3, 4기 건설계획이다. 3기는 1985년, 4기는 1986년에 건설이 시작됐지만 현재까지 미완성 단계에 있다. 2008년 입찰을 통해 러시아 회사 Atomstroyexport사가 선정됐지만, 2014년 러시아와의 관계가 악화되면서 협상이 중단됐다. 그후 2016년 한국과 원자로 건설관련 협력 관련 협정을 체결하기도 했으며, 2021년에는 미국 Westinghouse사와 협정 체결이 이뤄졌다.

전문가들은 Khmelnytsky 원자력 발전소 3, 4기 완공에 대해서 회의적이다. Khmelnytsky 원자력 발전소가 소련 설계 VVER-1000 원자로용으로 설계됐기 때문에 Westinghouse AP1000 원자로는 적합하지 않기 때문이라고 한다. 2022년 6월 Energoatom사에 따르면, 미국 Westinghouse사가 Khmelnytsky 원자력 발전소 3, 4기가 아닌 새로운 원자로 건설을 준비하고 있다고 한다.

2) 핵연료

우크라이나는 지난 2000년 이전에는 원자력 발전소의 전체 핵연료를 러시아 TVEL사로부터 공급을 받았다. 2000년 이후부터는 연료 공급의 다양화를 위해 Westinghouse사와 협력하게 됐다. 우크라이나는 러시아와 관계가 급격히 악화되면서 현재 러시아 핵연료 공급을 완전히 중단했다. 국가 원자력 규제 위원회(State Atomic Energy Regulatory Commission)에 따르면 Rivne 및 Khmelnytsky 원자력 발전소의 모든 동력 장치, Zaporizhzhia 발전소에 2개, South Ukraine발전소에 1개가 러시아 연료로 작동이 되고 있다고 한다. 나머지 6개는 Westinghouse사의 연료를 사용하고 있다.

2022년 6월, 우크라이나는 향후 4년 안에 우크라이나 모든 원자로 연료를 미국산 연료로 대체/공급받기로 Westinghouse사와 계약을 체결했다. 이를 위해서 먼저 Westinghouse사의 연료가 모든 원자로에 사용이 가능한지에 대한 적합성 테스트가 필요하다. Westinghouse사 연료는 VVER 1000원자로형에만 사용되었기 때문에 VVER 440원자로형에 적합한지에 대한 테스트가 필요하다. 테스트기간은 약1년 반정도로 예상하고 있다. 현재 2년 동안 사용할 수 있는 양의 러시아 핵연료가 남아있기 때문에 테스트 기간은 충분할 것으로 보고 있다.

3) 사용 후 핵연료 처리

우크라이나는 사용 후 핵연료를 러시아에 반환하고 폐기 비용으로 매년 약 2억 달러를 지불했다. Zaporizhzhia 원자력 발전소만 사용 후 핵연료를 저장할 저장 시설을 갖추고 있다. 러시아와의 관계가 악화되면서 우크라이나는 미국 Holtec International사와 함께 체르노빌 지역에 사용후핵연료를 저장할 저장시설을 건설했다. 저장소의 수명 주기는 최소 100년이라고 한다.

Energoatom은 Rivne, Khmelnytsky, South Ukraine 3개 우크라이나 원자력 발전소의 사용 후 핵연료를 철도를 통해 체르노빌 특수 저장 시설로 운반하여 핵연료를 처리할 계획이다.

산업 수급 현황

1)원자력 발전소 전력 생산

우크라이나 원자력 발전소 전력 생산량을 살펴보면, 2017~2019년 800억 kWh 대를 유지하다가 2020년에는 762억 kWh를 생산한 것을 볼 수 있다. 이는 긴급 수리로 인해 생산이 중단되었기 때문이라고 한다. 특히 2020년 5월에 SOUTH-UKRAINE 원자력 발전소 3기가 비상보수로 가동이 중단되어 원자력 발전소 총 설비 용량이 6780MW로 감소했다고 한다. 이는 우크라이나 역사상 한 번도 없던 최소 설비 용량이라고 한다. 2021년 다시 전력 생산량이 증가했지만, 대부분 설계 수명이 끝난 원자로를 연장한 것이 많아 계속적인 수리와 보수가 필요한 상황이다.

<최근 5년 우크라이나 원자력 발전소 전력 생산량>

(단위: 10억 kWh)

[자료: Proconsulting, 우크라이나 에너지부]

2) 우라늄 생산

세계원자력협회 자료에 따르면, 2021년 기준 전세계 15개국에서만 1차 우라늄(Natural Uranium), 즉 우라늄정광(uranium ore concerate)를 생산하고 있다고 한다. 그중 우크라이나는 9위로 전체 우라늄 생산량의 0.9% 차지한다. 우크라이나는 2021년에 우라늄 정광을 455톤 생산했다.

<세계 우라늄 생산량 >

(단위: tonnes U)

[자료: 세계 원자력 협회]

우크라이나는 우라늄을 생산하는 국가이지만 아직까지는 우라늄을 농축하여 핵연료를 생산하기는 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 핵연료 생산할 기술이 아직 부족하고 공장을 건설하고 유지하는데 막대한 자금 또한 필요하기 때문이다.

Eastern Mining and Processing Plant(https://vostgok.com.ua/about)은 천연 우라늄 추출 및 생산하는 유일한 기업으로 Dnipropetrovsk와 Kirovograd 지역에 우라늄 광산이 있다. Eastern Mining and Processing Plant 에 따르면, 3개의 우라늄 광산과 우라늄 정제 시설을 갖추고 있다고 한다. 이 회사에서 우라늄의 1 차 농축이 가능하며 이 1차로 농축된 원료는 우라늄 농축 및 핵연료 생산이 가능한 러시아로 수출됐다.

<우크라이나 우라늄 채굴 지역>

[자료: SSTCNRS]

세계원자력협회에서 발표한 자료를 살펴보면, 최근 몇 년 동안 우크라이나의 우라늄 생산량은 연간 500톤~800톤 사이였다. 일반적으로 우크라이나 원자력 발전소에 필요한 핵연료 생산하기 위해서 우라늄 정광이 연간 약 2500톤이 필요하다고 한다. 우크라이나는 러시아와 카자흐스탄으로부터 수입을 통해 자체 우라늄 부족량을 충당했고 Westinghouse 회사로부터 핵연료를 구매했다.

2019년 기준 State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety (SSTCNRS)에 따르면, 우크라이나는 총 21개 광산에 0.1% 우라늄 함유 광석이 상당량 매장되어 있다고 한다. 그중 Novokostiantyniv 광산 매장량은 유럽에서 가장 큰 세계 10위 안에 드는 것으로 추정된다. 매장량은 약 7만6000톤에 달하며 이 중 최소 7만 톤은 기술적으로 채굴이 가능하다고 한다.

우라늄 생산 관련 첫번째 과제는 Novokostiantyniv 개발을 통해 우라늄 광석 추출량을 늘리는 것이었다. 그러나 우라늄 채굴 산업은 생산 개발 및 확장을 위해 상당한 자금 지원이 필요한 상황이다. 생산한 우라늄 정광은 국내 시장의 필요에 부분적으로 사용되고 부분적으로 다른 국가로 수출된다고 한다.

3) 수출 현황

우크라이나는 전력을 생산하여 국내에 필요한 만큼을 소비하고 잉여 전력은 해외로 수출했다. 처음에는 «Burshtyn Energy Island»을 통해 수출이 이뤄졌다. Ivan Frankiv 에 위치해 있는 «Burshtyn Energy Island»는 우크라이나에서 유일하게 EU 국가의 전력망에 연결되어 있었기 때문이다.

2022년 3월 16일, 유럽의 송전 시스템 운영 네트워크인 ENTSO-E가 우크라이나와 전체에 연결이 됐다. ENTSO-E의 우크라이나와의 연결은 우크라이나뿐 아니라 유럽에도 큰 이익을 줄 수 있을 것으로 예상했다. Market Operator 에 따르면, 2023년 초 하루 전 장(DAM:Day-Ahead Market) 우크라이나 전력 가격은 83.27 EUR/MWh이다. Slovoidilo 조사에 따르면, 우크라이나 주변 유럽국가의 전력 가격은 루마니아 136.30EUR/MWh, 헝가리 148.80EUR/MWh, 폴란드 132.59 EUR/MWh 등으로 우크라이나 전력 가격보다 훨씬 가격이 높은 것으로 확인된다.

<2023년초 EU국가 하루 전 장(DAM:Day-Ahead Market) 전력 가격 >

(단위: Euro/MWh)

[자료: Slovoidilo] 

우크라이나 에너지부에 따르면, 우크라이나의 대유럽 전력 수출로 러시아가 유럽연합으로 수출하는 가스의 17%를 대체할 수 있을 것으로 추정했다.

주요 기업 현황

우크라이나 원자력 산업에 종사하는 유일한 기업은 Energoatom사이다. Energoatom사는 Energoatom사는 우크라이나가 구 소련에 속해 있을 때부터 단일 기업(Unitary enterprise) 형태로 100% 국가에 속한 기업이다. 단일 기업이란 구소련부터 있던 기업 형태로, 정부 소유 기업으로 운영하는 자산에 대한 소유권이 없다. "단일"이라는 용어는 자산을 분할할 수 없다는 것을 말로 자회사를 설립할 권리도 없다. 이 기업은 경제 및 안보에 전력적으로 중요한 기업 목록을 정해져 민영화할 수 없다.

Energoatom사는 4개의 원자력 발전소(Zaporizhzhia, Rivne, Southukukukuk 및 Khmelnytsky)의 운영자이며 Tashlytska 수력발전소(453MW), Oleksandrivska 수력발전소(25MW)를 관리하고 있다. 체르노빌 지역의 사용 후 핵연료 중앙 저장소를 관리하고 있다. Energoatom사는 국가 GDP의 약 4%를 형성하고 세계 5대 원자력 발전소 운영기업 중 하나라고 한다.

  <2021년 Energoatom 사 활동 주요 지표>

[자료: ENERGOATOM]

과거 Energoatom사의 민영화 가능성에 대한 얘기가 나온 적이 있다. 2012년 대통령 Viktor Yanukovych가 Energoatom의 주식회사 형태로의 변경을 승인한 후부터 다. 2014년에 Energoatom사의 민영화 가능성을 언급하며 지분 40%를 외국 투자자가 매각할 수 있도록 입법화했다. 그러나 결국, 2020년 정부는 에너지 부문에 종사하는 기업을 전략적으로 중요한 기업 목록에 포함시켜 Energoatom사를 민영화할 수 없도록 했다.

최근 Energoatom사에 큰 변화가 있었다. Energoatom사를 단일 기업에서 주식회사 형태로 변경하기로 확정한 것이다. Energoatom사에 따르면, «단일 기업»의 형태는 해외 파트너들이 이해하기 어려운 회사 형태이며, 주식회사 형태로의 변경은 IMF 차관 발행 조건으로 양해각서에 포함돼 있는 조건 중에 하나라고 한다.

주식회사 형태로의 변경은 국영기업을 민영화하는 것이 아닌, 기업 지배 구조를 개선하고 활동의 효율성을 높이기 위함이라고 한다. 또한 주식회사 변경은 국영 기업의 투명성을 보장하고, 자회사를 만들 수도 있다고 한다. 법적 형식의 명확성은 외국인 투자 유치를 가능하게 하고, 국가보증 없이 대출을 받을 수 있을 것으로 기대하고 있다.

그러나 과거 주식회사 형태로의 변경과 함께 민영화 가능성에 대한 시도가 있었던 만큼, 앞으로 Energoatom사에 어떤 변화가 일어날지는 알 수 없다.

주요 이슈 및 러-우 사태로 인한 원자력 산업 피해 현황

원자력 산업에서 가장 큰 이슈는 2022년 2월 24일부터 시작된 러-우 사태다. 이로 인해 원자력 발전소의 발전 용량44% 잃었다고 한다. 무엇보다 2022년 3월 초부터 러시아군이 Zaporizhzhia 원자력 발전소를 점령했다. Zaporizhzhia 원자력 발전소는 2022년 9월부터 가동 정지되었고, 상시 모드로 100MW를 소비하고 있다.

Energoatom사에 따르면, 러-우 사태로 파괴된 재산 가치를 계산했을 때 약 320억 흐리브나(약 8억7507만 달러)에 달한다고 한다. 이는 일시적으로 점령된 Zaporizhzhia 원자력 발전소와 그 외 Energoatom시설이 손상되거나 파괴된 부동산, 건물, 구조물 및 인프라 시설의 재산 가치를 계산한 것이다. 유엔개발계획(UNDP)-세계은행 공동 평가에서 원자력 발전소 피해는 약 7억7000만 달러라고 한다.

세계원전사업자협회(WANO: World Association of Nuclear Operators) 협회가 창설된 1989년 이래로 우크라이나 원전은 모스크바 센터에 속해 있었다. 그러나 본격적인 러시아-우크라이나 사태가 시작된 지 한 달 후인 2022년 3월 31일에 세계원전사업자협회는 우크라이나 원전을 파리센터로 이전했다.

진출 전략

1) SWOT 

2) 전망

원자력 산업은 러시아의 침공으로 시설이 손상되거나 전력 생산량이 감소한 것뿐 아니라, 다른 전력 산업보다 피해가 훨씬 크다. 앞에서 살펴본 바와 같이 원자력 산업은 러시아와 밀접한 관계를 맺고 있기 때문이다. 구 소련식 모델인 원자력 발전소, 연료와 핵연료 사용 후 처리까지 러시아 의존도가 높은 산업이다. 러-우사태로 말미암아 우크라이나 원자력 산업은 러시아 의존에서 벗어난 새로운 도약이 필요하다.

우크라이나가 원자력 산업 발전을 위해 실행 중이거나 계획하고 있는 것을 구체적으로 살펴보면, 첫번째는 핵연료 생산 계획이다. Energoatom사에 따르면, 우크라이나는 자체 핵연료 생산을 위해 노력하고 있으며, 3년 안에 국내 원자력 발전소 수요의 절반을 생산할 계획이라고 한다. 우크라이나는 연료 50%를 자체 생산하고 나머지 50%는 Westinghouse사로부터 구매할 예정이라고 한다.

Energoatom사는 Westinghouse사와 핵연료 생산설비 관련 계약을 체결하여 핵연료 생산 라인을 구축하고자 준비하고 있다. 우크라이나는 이미 VVER-1000 연료 장치의 구성 요소 생산을 시작했으며 나중에 VVER-440 장치용 연료 생산을 시작할 것이라고 한다. 2년 안에 완료 예정이며 투자액은 약 2000만~3000만 달러로 예상하고 있다. 2023년 3월 16일 Energoatom 보고에 따르면, 국내 원자력 발전소용 핵연료 부품은 우크라이나 남부의 Atomenergomash 기업에서 생산될 예정이라고 한다.

또한 최근 우크라이나 Energoatom사는 캐나다 회사 Cameco사와 우라늄 계약에 서명했다. 러-우 사태로 우라늄을 러시아로 보낼 수 없게 되면서 우크라이나에서 생산된 우라늄을 캐나다에 공급할 계획이다. 캐나다는 국내 원자력 발전소용 핵연료 생산에 적합한 핵연료 생산에 사용될 천연 육불화 우라늄을 우크라이나에 공급할 예정이라고 한다.

그러나 전문가들은 최근 우라늄 채굴량이 감소하고 있어 우크라이나가 체결한 협정을 충분히 활용할 수 있을지에 대해 우려를 표명하기도 했다.

둘째, 러시아연료를 대체할 수 있는 핵연료 공급회사를 찾고 있다. 2022년 4월부터 우크라이나는 러시아 핵연료 수입을 완전히 중단해 핵연료 공급회사를 찾는 것이 시급한 문제다. 우크라이나 Energoatom사는 영국의 농축 우라늄 공급 회사인 Urenco사와 농축 우라늄 공급 관련하여 논의했다. 미국 웨스팅하우스사와는 2024~2025년 농축 우라늄 공급량을 늘리는 것에 대해 논의하고, Urenco사와는 2026년부터 농축 우라늄을 공급하는 것에 대해서 합의했다.

셋째는 소형 모듈 원자로 20개 건설 계획이다. 우크라이나 에너지부 장관에 따르면, 소형 모듈식 원자로 건설은 국가의 에너지 안보 강화에 기여할 뿐만 아니라 러시아의 공격으로 파괴된 화력 발전소를 대체하고 탈탄소화 목표를 달성할 수 있는 기회를 제공할 것이라고 한다.

이를 위해 미국 Holtec International사와 소형 모듈 원자로 SMR-160용 부품 제조할 공장을 우크라이나에 건설할 가능성을 고려하고 있다. 2029년 3월까지 최대 20기의 SMR-160 건설할 예정이라고 한다. 일본과도 소형 모듈 원자로 건설에 협력하기로 했다. 영국 Rolls-Royce사와 SMR(소형 모듈 원자로)공급 및 첨단 에너지 장비 공급에 대해서도 논의했다. 470MW 용량의 전형적인 원자로 프로젝트를 만들 계획이며, Rolls-Royce MMR의 장점은 빠른 설치 및 작동(약 500일)과 일반 운송을 통해 어느 곳이든 배송이 가능하다는 점이다.

넷째는 1000메가와트 용량의 대형 발전소 9기 건설 계획을 갖고 있다. 미국 웨스팅하우스(Westinghouse)사의 3세대 원전 'AP 1000'을 모델로 우크라이나 총 9기 를 건설할 예정이며 비용은 1원자로 당 약 50억 달러가 필요할 것으로 예상하고 있다. 그 중 하나는 Khmelnytsky 원자력 발전소에 건설할 예정이다.

3) 수출 유망품목

Energoatom사가 독점했던 원자력 산업은 최근 러-우사태로 많은 변화를 가져오고 있다. 주식회사 형태로의 변경관련 법안은 3월 17일 대통령이 서명을 끝낸 상태다. Energoatom사의 주식회사 형태로의 변경이 원자력 산업에 어떠한 변화가 있을지 알 수 없다. 전력 산업에 종사하고 있는 관계자에 따르면, 원자력 산업에 진입 장벽에 변화가 있을 수 있으며 Energoatom사 뿐 아니라 다른 기업이 사업권을 가질 가능성도 배제할 수 없다고 한다.

또한 한 에너지부 관계자에 따르면, 소형 모듈 원자로는 실제 상용화한 나라가 없고 실증사례가 없기 때문에, 건설 계획이 현실화될 수 있을지 미지수라고 한다. 그러나 현재 미국이 소형 모듈 원자로 SMR-160용 부품 제조할 공장을 우크라이나에 건설할 계획을 갖고 있어 미국 소형 모듈 원자로 개발에 참여하고 있는 한국 기업의 진출도 기대 해 볼만하다.

또한 소형 모듈 원자로 건설 보다 대형 원자력 발전소를 빠른 시간내에 건설하는 것이 현실적인 방안일 수 있다고 한다. 오데사 근처 원자력 발전소 건설 가능성에 대해서 언급했다. 발전소 공사 기간이 다른 나라보다 짧고 오버나이트 코스트가 프랑스, 미국대비 낮은 한국기업의 참여에 관심을 보였다. 다른 전문가들도 이 지역에 원자력 발전소를 건설하는 것이 적절하다고 추천하고 있다.

Odesa 주 Teplodar시에 미완성된 원자력 발전소가 있기 때문이다. 이 발전소는 2개의 VVER-1000 원자로를 건설하여 Odesa 지역에 전력을 생산하고 Odesa, Chornomorsk 및 Teplodar시에 열을 공급하기로 계획되어 있었다. 계획된 전력 전력 용량은 2000MW, 열 용량은 6000MW이다. 1980년대에 원자력 발전소를 건설하기로 했으나 체르노빌 원자력 발전소 사고 이후 건설을 중단했다. Khmelnytsky 원자력 발전소는 미국이 5, 6기를 건설하기로 협의됐지만, 오데사 지역의 원자력 발전소 건설은 한국 기업이 진출할 가능성이 있다고 한다.

미국은 우크라이나 원자력 산업에 많은 참여를 하고 있다. 그러나 Energoatom사의 향후 변화 가능성, 다른 기업이 사업권을 가질 가능성 등을 볼때 미국과 원자력 산업 관련 많은 협력을 한국 기업이 독자적으로든, 미국과의 협력을 통해서든 원자력 산업 진출 가능성이 있을 것으로 본다.

자료: Ukrinform, Energoatom, Epravda, Naurok, 경제부, 에너지부, Interfax, Shotam, Slovoidilo, Shepetivka, Unian, Uatom, 세계 원자력 협회, KOTRA 키이우무역관 자료 종합