[독투불패]원전 마피아계의 대부들(godfathers) <2> 2014. 07. 25. 금요일 행방불패  에너지전환 편집부 주 이 글은  행방불패 에서 납치되었습니다. 지난 기사 [원전 마피아계의 대부들(gotfathers) <1>] 대영제국, 부시의 푸들이 되다 결론부터 말한다면 영국은 흑연감속가스냉각로를 개발해 국내에 44 기의 원전을 짓지만 수렁에 빠져 허덕이다가 결국 1970 년대 말 백기 투항해 .   사실 영국은 미국보다 먼저 핵무기를 손에 넣을 기회가 있었어 . 제 2 차 세계대전 발발 직전인 1939 년 9 월, 독일의 과학자 루돌프 파이알즈와 오토 프리쉬가 영국으로 망명하는데 , 얘들이 순수한 우라늄 -235 1kg 만 있으면 강력한 폭탄을 만들 수 있다는 비밀각서를 정부에 제출해 . 1940 년 봄 영국 정부는 유수한 물리학자들을 불러 모아 ( 모드위원회 ) 원폭개발 가능성을 검토해 . 게다가 그해 6 월 히틀러가 파리를 침공하자 프랑스의 과학자 할반과 코왈스키가 중수 185kg 을 싣고 영국으로 와 . 중수는 프랑스도 노르웨이의 화학회사로부터 어렵게 구했던 거거든 .   1941 년 7 월 모드위원회는 역사적인 보고서를 발표해 . 우라늄농축기술을 개발하면 3 년 내에 원폭 제조가 가능하고 , 중수를 이용해 핵분열 연쇄반응을 조절하면 발전용으로도 쓸 수 있다는 내용이었지 . 농축기술이 개발되면 경수 사용도 가능하다는 전망도 담겼어 .   영국은 이 보고서를 바탕으로 ‘ 튜브 알로이 ’ 라는 원폭개발 비밀계획을 추진하지만 곧 중단돼 . 히틀러의 폭격기가 런던까지 날아온 거야 . 영국은 눈물을 머금고 할반과 코왈스키 등과 중수를 캐나다도 보내 .   그런 와중에 원폭 개발은 미국이 선점해.  종전 협상을 하는 과정에서 얄타회담에 참석한 처칠은 이제 자신이 루스벨트와 스탈린 사이에 한낱 조역임을 실감해야 했어 . 산업혁명을 이끌며 세계의 선두 국가로서 ‘ 해가 지지 않는 대영제국 ’ 의 자부심은 미소 양 대국을 필두로 한 새로운 국제 질서에서 무너져 내린 거야 . 브라질 월드컵에서 16 강에도 못올라가고 짐을 싼 축구 종가 잉글랜드 팀과 같은 신세라고나 할까 . 졸라 빡치는 상황이었지만 워쪄 , 적응하고 살아야지 .       "내가 웃는 게 웃는 게 아냐"  대영제국의 수상 처칠은 해가 기운 걸 실감했다. 전후 영국은 핵무기 개발에 총력을 기울여 . 대영제국의 자부심을 다시 세울 유일한 길로 보였지 .  하지만 미국은 다른 넘들이 이 어마무시한 걸 갖는 걸 원치 않았어 . 개발 과정에서는 영국의 과학자들과 협력하는 듯 하더니 지들이 갖고 난 후에는 입을 싹 닦은 거야 . 기술은 물론 농축우라늄을 나눠줄 생각도 네버 ~! 영국은 자체 개발에 나서야 했지 . 발전은 나중 문제고 우선 핵무기 ! 우리도 한방 가져야 유엔 안전보장이사회에서 큰소리 칠 수 있다구 ! 가장 먼저 할 일은 플루토늄 제조 . 천연우라늄에서 플루토늄을 생산하려면 감속재로 흑연이나 중수를 써야 해 .  그런데 중수는 화학공정을 거쳐 만들어 내야 하거든 . 흑연은 쉽게 구할 수 있지 . 다급한 영국은 감속재로 흑연을 선택해 . 근데 문제가 또 하나 있더라구 . 미국의 플루토늄 생산 시설은 워싱턴 주의 시골 구석 핸포드에 있어 . 핸포드 원자로는 흑연감속 경수냉각형으로 플루토늄을 생산했고 이 넘으로 나가사키에 떨어진 팻맨이 태어났었지 . 하지만 좁은 영국 땅엔 그런 오지가 없는 거야 . 그래서 스코틀랜드 북단의 한적한 곳을 고려했으나 이번에는 물 공급이 원활하지 않은 거야 . 그래서 영국은 공기를 냉각재로 쓰게 되었지 . 영국의 흑연감속가스냉각식은 이렇게 시작된 거야 .   암튼 , 열라 빡친 잉글랜드 축구팀은 졸라게 연습했으나 모스크마 월드컵에서도 또 다시 16 강 문턱을 넘지 못하고 열라 빡친 영국은 윈즈케일에 설치한 흑연감속가스냉각로를 졸라게 돌려 플루토늄을 생산하고 마침내 1952 년 호주 북서부 조그만 섬에서 핵실험에 성공해 . 미국 , 소련에 이어 세 번째 . 체면 치레는 한 셈이야 . 원폭 동메달에 한껏 고무된 영국 아해들은 발전용 개발에도 착수해 1953 년 윈즈케일 건너편 콜더홀에 플루토늄 생산과 발전을 동시에 할 수 있는 원자로 4 기의 건설을 시작해 . 윈즈케일 원자로는 플루토늄만 생산하는 거라 냉각 효율이 낮은 걍 공랭식이었지만 발전을 위해서는 냉각효율을 높여야 했지 . 그래서 냉각재로 탄산가스를 써 . 그리고 알루미늄으로 만들었던 연료 피복관을 마그네슘 합금으로 바꾸는데 이렇게 해서 영국형 흑연감속 탄산가스로는 마그녹스로라는 이름을 얻게 되지 .   60MW 급 콜더홀 원전은 1956 년 10 월 가동을 시작해 . 소련이 1954 년 발전에 성공한 오브닌스크 원자로는 5MW 로 용량이 작으니까 영국은 자기네 것이 세계 최초의 상업용 원전이라고 주장해 . 미국은 1957 년 가동한 쉬핑필드 원전이 세계 최초의 민간 상업용 원전이라고 주장하고 . 서로 지들이 세계 최초라고 주장들 하지만 우리가 보기에는 어쨌든 소련 - 영국 - 미국이 금은동이야.  2007년 9월, 해체작업에 들어간 콜더홀 원전 플루토늄 생산을 위해 천연우라늄을 원료로 쓰는 흑연감속식 , 여기에 가스냉각 방식은 발전용 원자로로서는 최악의 조합인 셈이었지 . 하지만 원폭 동메달, 원전 은메달 ( 자칭 금메달 ) 에 현혹된 영국의 자존심은 훗날 원전 마피아계에서 4 강은커녕 8 강에도 간신히 턱걸이 하는 수준이 돼.   시작은 괜찮았어 . 1957 년 발족한 일본원자력발전㈜이 첫 도입 원자로로 영국의 마그녹스로를 선정해 . 1965 년 발전을 시작한 이바라키현 도카이무라 원전이 바로 이넘이야 .( 그 배경은 일본편에서 살펴보기로 하자. ) 하지만 세계 시장에서 마그녹스로는 곧 벽에 부닥쳐 .   마그녹스로는 경수로에 비해 설비가 크고 열 전달 효율이 낮아서 연료의 출력밀도는 낮고 건설원가는 높았지 . 여기다 미국 정부가 ‘ 평화를 위한 원자력 ’ 선언 이후 농축우라늄의 해외 공급에 대한 제한을 풀어 버려 . 그러자 세계 시장의 관심은 경수로로 쏠리게 돼 .   암튼 , 독자적인 기술로 세계 시장에 나서고 싶었던 영국은 마그녹스로의 기술적 문제 해결에 불알 두쪽을 다 걸어 . 경수로에 한눈 파는 건 마피아가 아니라 양아치나 할 짓이라고 여겼지 .   일단 마그녹스로의 덩치를 줄이기 위해 연료의 온도를 높여 열효율을 향상시키는 연구를 진행해 . 나름 성과가 있어 2% 저농축우라늄을 연료로 쓰고, 연료 피복관을 마그네슘에서 스테인레스강으로 바꾼 개량형 가스로를 1962 년에 개발해 .   하지만 개량형 가스로의 보급이 순조롭진 않았어 . 우선 이넘을 갖다 써야 하는 중앙전력청이 자꾸 미쿡의 경수로에 곁눈질을 하는 거야 . 뭐 , 넘의 여자가 이뻐보여서라기보단 몇십 년 이넘들하구 씨름을 해야 하는 며느리 입장에서는 건설비 , 효율 , 안전성이 두루 신경 쓰이잖아 .   또 하나 문제는 원전 은메달에 고무된 영국 정부가 세계 시장에 진출하겠다고 마그녹스로 제작 콘소시엄을 5 개나 발족시킨 거지 . 막상 수출도 안되는 데다 좁아터진 국내 시장만 나눠먹다 보니 설계의 표준화나 기술 축적이 제대로 이루어지지 않는 거야 . 1970 년대 영국은 원전 발주가 거의 없는 상태에서 영국의 독자적인 기술이냐 미쿡의 경수로 도입이냐로 입씨름 하며 세월을 보내 . 자존심을 세우는 원자력공사와 실용주의 중앙전력청 사이의 힘겨루기는 1974 년 양측의 체면을 살리는 선에서 증기발생중수로로 방향을 잡아 . 하지만 100MW 실증로로 달랑 하나 있던 증기발생중수로는 결국 대형 원자로로 빛을 보지 못하고 , 1978 년 영국 정부는 증기발생중수로의 개발 포기를 선언해 .   이후 영국 1980 년에 개량형 가스로 4 기 , 1988 년에 가압경수로 1 기를 발주하고 원전은 땡이야 .   이렇게 원전으로 다시 자존심을 찾아보려던 영국의 헛발질은 속절없이 막을 내리고 , 훗날 영국의 총리 블레어는 미쿡의 부시 앞에서 꼬랑지 치는 푸들이 되었더라는 슬픈 이야기 .  뭐래 . 캐나다의 My Way 1789 년 독일의 화학자 마르틴 클라프로트가 처음 우라늄을 발견했을 때 , 우라늄은 보헤미아 지방에서 세라믹 장식용으로 쓰이고 있었대 . 그 화합물은 주황 , 노랑 , 파랑 등 유약 제조에 사용되었으며 , 나중에는 사진 윤택 강화제로도 쓰였다는구먼 .   우라늄광이 본격적으로 채굴된 것은 1905 년 퀴리 부인이 개발한 방사능 치료법에 쓰이는 라듐을 추출하기 위해서였대 . 그러자 채광지역도 보헤미아뿐만 아니라 미국 , 캐나다 등지로 확대되었고 . 하지만 1913 년 벨기에령 콩고광산 ( 현 자이레공화국 소재 ) 에서 초순도 우라늄광이 발견되면서 다른 지역의 우라늄 광산은 파장 분위기였지 .   그런데 미국이 1939 년 맨해튼계획에 착수하면서 캐나다의 우라늄 광산에는 다시 불이 켜지고 , 1942 년 캐나다 북부에 있는 포트 라듐광산에서 채광이 재개돼 . 1944 년 캐나다와 미국 , 영국 3 개 정부는 연합개발청을 만들어 우라늄 구매를 관장하고 새로운 광산을 개발하지 . 캐나다 온타리오 주에만 11 개 종합광산에서 우라늄이 채굴되었대 .   하지만 구슬이 서 말이라도 꿰어야 보배라고 기술이 있어야 우라늄을 직접 사용할 수 있는 것 . 이런 면에서 캐나다 역시 2 차 대전의 덕을 톡톡히 보았지 . 독일의 위협을 피해 1942 년 여름 영국의 원자력 연구진이 캐나다로 트레이드돼 와 . 캐나다는 이적비 한 푼 안 주고 메시급 선수들을 대거 영입하게 된 거지 . 영국은 당초 시설과 자금이 풍부한 미국을 원했지만 맨해튼계획을 추진하고 있던 미국이 프랑스 출신 연구진과 공동으로 연구하기를 기피했기 때문이래 . 캐나다는 국립연구협의회 산하에 이들을 거두고 몬트리올에 연구소를 설치하고 , 연구의 책임은 프랑스에서 중수를 가져온 할반에게 맡겨 . 그런데 뭐 , 움직이면 돈이잖아 . 전시에 연구 자금을 댈 수 없었던 영국은 미국이 물주가 되기를 바래 . 마침 캐나다 국립연구회와 몬트리올 연구소는 미국 맨해튼관구와 협의하여 플루토늄 생산을 위한 중수로를 건설하기로 얘기가 오가던 중이야 . 중수로로 채택된 것은 중수를 이용해 핵분열연쇄반응에 성공한 프랑스 과학자 할반과 코왈스키의 연구 덕이었지 . 1944 년 8 월에 시작된 시험로 (NRX) 의 건설은 1947 년 운전에 성공했는데 , 미국 밖에서 건설된 것으로는 세계 최초의 원자로였어. 그런데 탁상 연구의 실증에 성공한 영국 연구진들이 히틀러의 자살 이후 본국으로 돌아가고 , 미국은 처음부터 중수로를 활용할 생각이 없었던 터라 이 원자로는 영국과 미국의 선물로 캐나다에 남겨져 . 하여간 되는 넘은 뭘 해도 되는가 봐 . 살짝 건드렸는데 걍 자빠져 버린 거지 . 이제 캐나다는 자력으로 원자력발전에 나서 . 하지만 1952 년 NRX 가 사고로 폐쇄되는 어려움을 겪어야 했어 . NRX 는 감속재로 중수를 썼지만 냉각재는 경수를 사용했는데 , 이번엔 감속재 , 냉각재 모두 중수를 사용하는 두 번째 시험로 NRU 의 개발에 나서 1957 년에 운전을 개시할 수 있게 돼 .   1954년. 앞의 것이 NRX, 뒤에 짓는 넘이 NRU. 원래 캐나다는 핵무기 개발엔 관심이 없었어 . 미국의 뒤통수에서 그짓을 했다가는 좋게 될 게 뻔하니까 . 캐나다는  1952 년 국영산업체인 캐나다원자력공사 (AECL) 를 설립하여 원자력발전 개발 체제를 정비해 .   한편 실수요자인 온타리오 주영 전력회사인 온타리오하이드로사의 기술진이 1954 년 천연우라늄 중수로가 발전용원자로로써 가능성이 있다는 결론을 내려 . 그리곤 갑 캐나다원자력공사와 을 온타리오하이드로사는 공동으로 20MW 의 소형 천연우라늄 - 중수감속 - 중수냉각형 실증로 (NPD) 건설에 착수하지 .   1956 년 9 월에 개시된 NPD 의 개발은 몇 가지 해결해야 할 문제들이 있었어 . 우선 압력용기가 문제였지 . 시험로는 용량이 작아서 가능했지만 캐나다에선  200MW 이상의 상업용 원자로에서 사용할 수 있는 크기의 압력용기를 만들 기술이 부족했거든 . 또 하나 문제는 연료 교환 . 우라늄 -235 의 함유량이 적은 천연우라늄을 연료로 사용하는 상황에서 연료를 교환할 때마다 원자로의 운전을 중지한다면 가동률이 떨어질 수밖에 없잖아 . 첫 번째 문제를 해결하기 위해 연구진은 압력관을 도입해 . 고압의 냉각재만을 압력용기로 싸는 방법도 생각해 봤지만 열을 전달해야 하는 냉각재가 노심과 분리되어 의미가 없었어 . 그래서 나온 방법이 연료봉과 그 주위를 흐르는 냉각재를 함께 가느다란 관속에 넣되 , 그 관을 고압에 견딜 수 있는 강한 압력관으로 만드는 거야 . 때마침 미국에서 잠수함용 가압경수로의 연료피복관으로 사용하기 위해 지르코늄합금을 개발했지 . 이 지르칼로이는 중성자 흡수율이 작고 , 고압에 견디며 고온에서도 부식에 강한 성질을 갖고 있어 압력관으로써 최적이었던 거야 .   압력관의 선택은 두 번째 문제도 자동빵으로 해결해 주었어 . 연료봉을 50cm 길이의 카트리지에 담은 뒤 수직이 아니라 수평으로 놓인 압력관의 한쪽에서 밀어 넣으면 오래된 카트리지부터 밀려나오는 거야 . 이렇게 해서 중수로는 원자로를 가동하는 상태에서 연료 교체가 가능하게 되었지 . 가동률을 높임으로써 가격이 높은 중수를 사용하는 경제성의 단점을 보완할 수 있게 된 거야 . 1962 년 6 월 건설을 완료하고 운전을 개시한 이 독특한 원자로는 캐나다의 중수 우라늄로라는 뜻의 CANDU(Canada Deuterium Uranium) 라고 불렸어 . 캔두는 ‘나두 할 수 있지롱 ~(Can Do)' 의 중의적 표현이기도 해 .  CANDU 개념도. 나두 할 수 있지롱. 이후 캐나다는 국내에 22 기를 건설하고 해외에도 수출하는 성과를 거두어 . 동네에서 응큼한 생각을 가진 넘들은 모두 캔두에 러브콜을 보내는데 , 인도와 파키스탄 , 아르헨티나 , 한국 뭐 이런 넘들이지 . 얘들이 왜 중수로를 러브했을까 ?   그러췌 ~ 바로 플루토늄 때문이야 . 중수형 캔두에서 나온 사용후 핵연료에서는 경수로에 비해 플루토늄의 생산이 용이하거든 . 인도는 캔두를 도입하면서 받은 실험로 (CIRUS) 를 통해 획득한 플루토늄으로 1974 년 핵실험에 성공하여 골목대장들 ( 핵보유국 : 미국 , 소련 , 영국 , 프랑스 , 중국 ) 을 긴장시켜 . 심심하면 투닥거리던 이웃사촌 파키스탄이 대응 핵무기를 보유하게 된 시발점이기도 했지 . 비싼 중수를 써야 하는 단점과 핵무기 확산에 대한 우려로 캐나다의 중수로는 세계 시장에서 쇠퇴하게 돼 . 1979 년 스리마일 원전 사고와 1986 년 체르노빌 원전 사고로 세계 원자력 시장이 완전 찬물을 뒤집어 쓴 곧휴가 된 상태에서 캔두가 설 자리는 없었다고 봐야지 . 캐나다로 떠나는 현경호 박사에게 최형섭 장관이 은밀하게 말했다.  "각하께서 중수로에 특별한 관심을 갖고 계신다는 걸 꼭 기억하세요" To be continued 행방불패  에너지전환 편집 : 보리삼촌