브라질 원전 산업 개요

브라질은 세계 7위 우라늄 매장량을 가지고 있으며 중남미에서 멕시코, 아르헨티나와 함께 원자력 발전소를 운영하는 국가 중 하나이다. 원자력 발전소 개수로는 아르헨티나 3기, 멕시코 2기, 브라질 2기로 아르헨티나가 가장 많지만 발전량 기준으로는 브라질 1990MW, 멕시코 1640MW, 아르헨티나 1627MW로 브라질이 가장 많다.

2023년 5월 기준 브라질 전력 총량은 21만2473MW이며 그중 원자력 발전은 1990MW로 약 0.9%를 차지하고 있다. 세계 7위의 우라늄 매장량에도 불구하고 브라질 원자력 발전량은 큰 비중을 차지하지 않고 있으나 최근 Angra 원전 3호기 건설을 재개하고 북부 Ceara주에 대규모 우라늄 광산을 개발하는 등 원자력 산업이 다시 활기를 띠고 있다.

<브라질 전력 에너지 매트릭스>

[자료: 브라질전력공사(ANEEL), 브라질태양열협회(ABSOLAR), 2023.5.]

브라질의 원자력 산업은 1930년 상파울루 대학교(Universidade de Sao Paulo, USP)에서 이론적인 연구에서부터 시작됐다. 1940년대에는 미국의 ‘맨해튼 프로젝트’에 필요한 모나자이트, 토륨, 우라늄 등 방사성 금속이 포함된 광물을 공급했다. 1947년 해군 장교이자 원자력 열성론자였던 Avaro Alberto da Mota e Silva가 작성한 원자력 정책이 국가안전보장위원회(Conselho de Seguranca Nacional,CSN)의 승인을 받았다. 해당 계획에 따라 1951년 원자력 관련 광물, 산업 및 에너지 생산을 연구하는 국가연구위원회(Conselho Nacional de Pesquisa, CNP)가 설립되었다.

브라질은 방사성 금속이 포함된 광물을 수출하는 대가로 외국의 원자력 기술을 받기를 원했지만 매우 제한적이었고 미국 과학자들과 학술적인 교류가 일부 있었다.

1965년에는 리우데자네이루에 원자력기술연구소(Instituto de Engenharia Nuclar, IEN)가 설립되었다. 1960~1970년대 군부 정권은 원자력 발전소 및 원자력 산업 육성을 위한 정책을 추진했다. 경제 발전으로 전력 수요가 증가하자 브라질은 첫 번째 원자력 발전소 건설을 위해 해외 기업들과 접촉했다. 5개의 제안서를 받은 브라질 정부는 미국의 웨스팅하우스와 계약을 체결하고 1972년부터 Angra 원전 1호기 건설을 시작했다.

1970년대 브라질 정부는 국제협력을 통해 원자력 산업 전 주기를 자국화하기 위해 노력했다. 이에 1974년 원자력공사(Embresas Nucleares Brasilerias S/A, Nuclebras)를 설립하여 원자력 산업 생태계 조성을 추진했다. 1975년 브라질은 서독과 우라늄 탐사 및 채굴, 우라늄 농축, 우라늄 연료봉 생산 및 재활용 기술 이전에 관한 협약을 체결했다. 협약에 따라 1976년부터 Angra 원전 2호기 건설이 시작됐다.

1988년 원자력공사(Nuclebras)는 핵연료공사(Industria Nucleares do Brasil, INB)로 명칭이 바뀌면서 우라늄 추출, 가공, 연료화 공정을 책임지게 됐다. 같은 해 해군 산하의 Aramar 연구소(Centro Experimental Aramar, CEA)가 설립되었고 원자로, 우라늄 농축 기술에 대한 연구를 진행했다.

1980년대부터 시작된 브라질 경제위기는 90년대까지 이어졌고 핵추진 잠수함 및 원전 2개에 대한 건설 계획이 모두 중단됐다. 2000년대 1기 룰라 정부부터 원자력 산업정책이 다시 추진됐다. 2004년 원자력산업공사(INB) 산하의 Resende 원자력 연료 공장(Fabrica de Combustivel Nuclear de Resende, FCN)이 건설되었고 상업용 우라늄 연료를 생산하기 시작했다.

2007년 브라질 정부는 국가에너지정책 2030(Plano Nacional de Energia 2030, PNE 2030)을 발표하였고, 2030년까지 5345MW 규모의 원자력 발전을 위해 4기의 원전 건설 내용이 포함되었다. PNE2030에 따라 2010년부터 Angra 원전 3호기 건설이 추진되었다.

2013년 브라질 정부는 아마존아줄국방기술연구소(Amanzonia Azul Tecnologias de Defesa, Amazul) 설립을 발표하였고 핵추진 잠수함 원자로 기술 연구를 하겠다고 밝혔다.

현재 브라질은 핵융합 연구도 지속하고 있다. 브라질은 핵융합 연구를 위한 Tokamak(플라스마 상태로 변하는 핵융합 발전용 연로기체를 담아두는 용기) 3기를 보유하고 있다. 원자력에너지위원회(Comissao Nacional de Energia Nuclear, CNEN), 브라질원자력발전위원회(Comite de Desenvolvimento do Programa Nuclear Brasileiro, CDPNB), 연방정부 과학기술통신부, 에너지자원부, 국방부, 외교부, 핵연료공사(INB) 등의 기관들이 브라질 원자력 산업 및 기술 개발을 위해 협력하고 있다.

원자력 발전소 및 관련 기관 현황

1) 앙그라 1,2호기 

현재 브라질에는 앙그라1(Angra1)과 앙그라2(Angra2) 등 2기의 원자력 발전소가 가동되고 있다. 앙그라1은 리우데자네이루 앙그라 두스 헤이스(Angra dos Reis)에 위치하며 1972년 완공됐다. 미국기업 웨스팅 하우스가 주도해 건설했고 1984년에 CNEN의 허가를 받아 가동을 시작했다. 앙그라2 발전소도 앙그라 두스 헤이스에 위치하며 브라질-독일 간 협력에 따라 Siemens사가 2000년 공사를 완공했다.

<브라질 내 가동 중인 원자력 발전소>

[자료: Eletronuclear, 2023.5.]

앙그라 1, 2호기 운영사인 Eletronuclear의 정비 감독관 Ronaldo Cardoso에 따르면, 브라질 정부는 현재 앙그라 1호기의 수명을 20년 연장하여 지속 사용할 계획을 가지고 있다. 이에 따라 각종 정비 및 시스템 업그레이드가 필요할 예정이다. 2023년 하반기 앙그라 2호기 밸브 정비, 냉각제펌프(RCP) 정비가 예정돼 있다. 또한, 앙그라 1, 2호기 연료재장전(Reactor Floor) 공사도 실시할 예정이다. 앙그라 1호기를 향후 20년간 사용하기 위해서는 현재 아날로그 운영시스템을 디지털로 업그레이드해야 하지만 구체적인 계획은 수립 중이다.

2) 앙그라 3호기

앙그라 3호기는 독일 Siemens사와 프랑스 Framatome사의 컨소시엄과 계약을 체결하고 1984년 공사가 시작됐으나 재원 부족으로 2년 만에 공사가 중단됐다. 2008년 광물에너지부가 주도해 공사를 재개했으나 재원 부족 및 운영사 Eletronuclear의 정치자금 비리 연루로 2015년 공사가 재차 중단됐다. 2022년 11월 Eletronuclear는 2027년 완공을 목표로 공사 재개를 발표했다. 앙그라 3호기는 1405MW 발전용량으로 설계됐으며, 브라질리아와 벨루오리존치의 전력수요를 충족할 수 있을 것으로 예상된다.

3) 앙그라 4호기

국가에너지정책 2050(PNE 2050)에 따르면 브라질 정부는 원전을 추가로 건설할 장기 계획을 가지고 있다. 브라질전력공사(Eletrobras)가 민영화된 후 민영화가 불가능한 Itaipu 수력발전소와 앙그라 원전 운영사인 Eletronuclear를 관리, 감독하기 위해 탄생한 브라질수력원자력발전공사(Empresa Brasileira de Participações em Energia Nuclear e Binacional, ENBPar) 사장 Ney Zanella는 2022년 11월 러시아 소치에서 개최된 AtomExpo에서 브라질은 네 번째 원자력발전소를 리우데자네이루 앙그라두스헤이스에 건설할 계획이다. 구체적인 계획은 앙그라 3호기가 완공되는 2027년 이후에 발표될 것이라고 밝혔다. Ney Zanella는 가능하다면 2032년까지 4번째 원자력 발전소를 완공하기를 원한다고 밝혔다.

기타 원자력 시설

1) 핵연료공장

브라질핵연료공사(INB)는 리우데자네이루주 내륙 도시인 Resende시에 핵연료공장(Fábrica de Combustível Nuclear de Resende, FCN)을 운영하고 있다. 공장은 연간 280톤의 우라늄 생산능력을 가지고 있으며 핵연료봉과 원자로 연료부품들을 생산한다. 2022년 11월 브라질핵연료공사(INB)는 FCN에 10번째 초원심분리길를 설치하였다. 이로 인해 FCN은 앙그라 1호기의 연간 연료의 70%를 생산할 수 있게 되었으며, 핵연료 대외의존도를 낮출 수 있게 되었다. INB는 FCN의 시설 업그레이드 및 증설을 통해 2033년까지 핵연료를 100% 국산화하여 앙그라 1,2호기 연료를 공급하고 2037년까지 앙그라 3호기 연료를 공급하려는 계획을 가지고 있다.

2) Amzul 연구소

'아마조니아 아줄국방기술(AMAZUL)’은 2013년에 개설된 연방정부 산하 연구소로 브라질 핵기술 개발 프로그램(PNB), 브라질 해군 핵 프로그램(PNM), 브라질 잠수함개발 프로그램(PROSUB)에 필요한 기술을 연구하기 위한 목적으로 설립됐다. 연구소는 ‘앙그라1 발전소 수명연장 프로젝트’, ‘다목적 반응로를 활용한 산업, 농업, 의료 등 분야 원자력 기술 적용사업’도 진행하고 있다.

3) 상파울루 해군기술센터

상파울루 해군기술센터(CTMSP)는 브라질 잠수함개발 프로젝트(PROSUB), 브라질 해군 핵 프로그램(PNM) 관련 기술개발을 담당하며 우라늄 농축용 초원심분리기를 생산해 브라질 핵연료공사(INB)에 납품하고 있다. 해군기술센터는 상파울루주 이페로(Iperó)시에 있으며 최근 연구센터 내 랩젠(LABGENE)이라는 원자력 추진 잠수함 육상용 프로토타입을 제작했다. 랩젠은 브라질이 개발하는 핵추진잠수함 SN-BR과 같은 사이즈로 제작됐으며 시험용 원자로 등이 실제 크기로 부착돼 있다.

정책

2022년 11월 브라질 연방 하원의회는 지금까지 금지되었던 민간기업의 우라늄 채굴 및 조사 참여를 승인했다. 법령에 따르면 우라늄 채굴 및 조사는 여전히 브라질핵연료공사(INB)가 독점하지만 실질적으로는 INB가 민간 기업과 협력할 수 있는 방안을 허용한 것이며, 광물 뿐만 아니라 핵연료 제조, 기술 연구도 허용한 것으로 해석된다. INB는 민간기업과의 협력이 가능하게 되면 브라질 원자력 산업이 빠르게 발전할 것으로 기대한다.

INB는 이미 민간기업인 Galvani와 비료 제조에 사용되는 인산염과 우라늄이 풍부한 Santa Quiteria 광산을 개발 중이다. 현재 브라질에서 우라늄이 채굴되는 광산은 바이아주의 Engenho 광산이 유일하다. Engenho 광산은 현재 연간 약 260톤의 우라늄을 생산하는데 이는 앙그라 1,2호기 사용량을 충족하지 못하는 수준이다. Santa Quiteria 광산에서 우라늄 채굴이 시작되면 연간 2300톤의 우라늄을 생산할 수 있을 것으로 예상되며 이는 앙그라 1,2,3호기 사용량을 충족하고도 남아 우라늄 수출이 가능할 것으로 예상된다.

<우라늄 광산별 생산 시나리오>

[자료: 브라질 국가에너지정책 2050(PNE 2050), 2023.6.]

시사점

브라질의 원자력 산업은 잠재력에 비해 아직 충분한 발전을 이루지 못했다. 하지만 우라늄 매장량 세계 7위, 여러 정부가 동일하게 유지한 원자력 산업 발전 의지를 고려하면 충분히 발전 가능성이 있다. 앙그라 원자력발전소 운영기관인 Eletronuclear의 정비감독관 Ronaldo Cardoso씨는 무역관과의 인터뷰에서 "기존 앙그라 1,2호기 수명 연장과 건설 중인 3호기, 건설 계획을 수립 중인 4호기를 고려하면 원자력 산업 관련 한국 기업들에 다양한 사업 참여 기회가 생길 것으로 예상된다"며 "한국은 이미 앙그라 원전 정비를 수주한 경험이 있으며 한국 기업의 우수한 기술, 품질, 안정성을 알고 있어 협력을 희망한다"고 밝혔다. 

자료: 브라질전력공사(ANEEL), 브라질태양열협회(ABSOLAR), 브라질 국가에너지정책 2050(PNE 2050), KOTRA 상파울루 무역관 보유 자료 조합