원자력 발전 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 응용 분야별(에너지, 국방, 기타), 원자로 유형별(가압수형 원자로, 가압중수로, 비등수형 원자로, 고온가스냉각로, 액체금속고속증식로, 기타 원자로 유형) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아태평양, 중동 및 아프리카, 라틴아메리카) 예측, 2024-2032년

원자력 발전 시장 성장 요인

청정에너지에 대한 수요 증가

탄소 배출량 증가는 지구에 악영향을 미쳤고, 그 결과 전 세계 국가들은 탄소 발자국을 줄이기 위한 조치를 취하기 시작했습니다. 유엔기후변화협약(UNFCCC)에 따라 2016년에 체결된 파리 협정은 탄소 배출량 감축을 목표로 하며, 재정 지원, 적응, 온실가스 감축을 포괄합니다. 기후 변화의 위험한 영향을 완화하기 위해서는 전 세계 온실가스(GHG) 배출량을 대폭 줄여야 합니다. 화력 발전소를 통한 전력 생산이 전체 탄소 배출량에서 상당 부분을 차지하는 만큼, 원자력 발전소에 대한 수요 증가는 탄소 배출량 증가를 억제하는 데 기여할 것으로 예상됩니다.

제약 요인

재생에너지 자원의 치열한 경쟁

전 세계적으로 재생에너지의 성장이 폭발적으로 증가하고 있습니다. 그 결과, 여러 지역에서 원자력 발전 산업에 대한 외국인 직접투자(FDI)와 투자가 감소하고 있습니다. 2020년 말 기준, 원자력 발전 설비 용량은 2000년 이후 약 40GW, 즉 연평균 2.1GW 증가하여 약 392.61GW에 달했습니다. 원자력 발전과 비교해 보면, 700GW 이상의 설비 용량이 추가된 셈입니다.풍력 발전2000년 이후 700GW의 태양광 발전 용량이 추가되었습니다.

복잡하고 거대한 중앙 집중식 원자력 발전 시설과 비교했을 때, 단순하고 분산된 기술은 더 빠르게 도입될 수 있다는 점이 재생 에너지 발전 용량 개발에 기여하는 또 다른 요인입니다. 세계 원자력 발전 시장을 선도하는 국가 중 하나인 중국이 2020년에 추가된 원자력 발전 용량은 약 2.01GW에 불과했지만, 같은 기간 동안 약 136GW의 신규 재생 에너지 발전 용량이 가동되었습니다.

시장 기회

평생 연장 및 긍정적 정책을 시행하는 식물

점점 더 많은 원자력 발전소가 여러 국가에서 장기 운영 및 노후화 관리 프로그램을 진행하고 있습니다. 이는 원자로의 수명을 원래 설계 수명 이상으로 연장하여, 여러 국가의 우호적인 정책 지원을 통해 지속적이고 안전하며 안정적인 운영을 보장하는 데 기여합니다. 경제협력개발기구(OECD) 회원국에서는 원자력 발전소 수명 연장이 일반적인 관행이 되었습니다. 대부분의 운영사는 연장 운영 허가를 신청할 때 기술 발전, 안전성 향상, 연료 성능 개선, 특성 변경, 재장전 일정 및 준비 기간 등을 계획합니다.

대부분의 원자로는 처음에는 25~40년 정도만 가동될 것으로 예상되었지만, 공학적 분석을 통해 그보다 더 오래 가동할 수 있다는 결론이 나왔습니다. 미국에서는 85개 이상의 원자로가 원자력규제위원회(NRC)로부터 운영 수명 연장 허가를 받아 2016년 말까지 40년에서 60년으로 수명이 연장되었습니다. 프랑스의 에너지 정책 또한 기존 원자로의 운영 수명을 40년 이상으로 연장하고, 전력 생산에서 원자력 발전 비중을 줄이려는 계획의 진행 속도를 늦추는 방향으로 변경되었습니다.

원자력 발전 시장 세분화 분석

신청을 통해

에너지 부문은 시장의 주요 구성 요소이며 예측 기간 동안 연평균 2.90%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 핵에너지는 원자핵을 구성하는 양성자와 중성자에서 방출되는 에너지입니다. 원자핵은 핵분열을 통해 여러 조각으로 분열되거나 핵융합을 통해 융합될 수 있습니다. 핵융합 기술은 아직 연구 개발(R&D) 단계에 있는 반면, 핵분열은 현재 전력 생산에 사용되고 있습니다. 향후 몇 년 동안 세계 도시화는 인구 증가 및 경제 성장과 함께 가속화될 것으로 예상됩니다.

국방 분야에서 원자력 발전은 장기간 재급유 없이 해상에 머무르는 해군 함정이나 잠수함 추진에 가장 적합합니다. 미 육군 원자력 발전 프로그램(ANPP)은 1954년 원자력 위원회와 미 육군 공병대가 외딴 지역이나 접근이 어려운 지역에서 전력을 생산하고 난방을 제공하기 위한 소형 가압수형 및 비등수형 원자로를 개발하기 위해 설립되었습니다. 최초의 원자력 잠수함인 USS 노틸러스는 1955년에 진수되었습니다. 1960년대에 노틸러스는 단일 가압수형 원자로를 탑재한 잠수함과 8개의 웨스팅하우스 원자로를 장착한 항공모함 USS 엔터프라이즈의 개발에 중요한 발판을 마련했습니다.

원자로 유형별

가압수형 원자로(PWR) 부문은 시장의 주요 구성 요소이며 예측 기간 동안 연평균 3.05%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 원자로 설계는 가압수형 원자로(PWR)입니다. PWR에서는 고압의 물이 원자로 노심으로 공급되어 노심에서 방출되는 에너지에 의해 가열됩니다. 핵분열로 인해 발생하는 열은 증기를 생산하는 데 사용됩니다. 중앙 터빈 장치는 터빈 발전기를 회전시켜 냉각수와 감속수 사이의 열교환으로 생성된 증기를 이용하여 전기를 생산합니다. 증기는 증기 발생기에서 수집되어 중앙 터빈 장치로 전달됩니다.

CANDU(Canada Deuterium Uranium) 원자로는 가압중수로(PHWR)의 다른 이름입니다. 이러한 유형의 원자로는 1950년대부터 캐나다에서 개발되어 왔습니다. 국제원자력기구(IAEA)는 2020년 12월 기준으로 총 순 용량 23.9GW에 달하는 48개의 PHWR 원자로가 가동 중이며, 대부분이 캐나다에 위치해 있다고 추산합니다. PHWR은 일반적으로 자연 발생의 비강화 산화우라늄을 연료로 사용하기 때문에 냉각재로 더욱 효율적인 중수를 필요로 합니다. 중수는 연료 농축 시설 없이 원자로를 가동할 수 있게 하고 중성자 효율을 향상시켜 대체 연료 주기를 사용할 수 있도록 합니다. PWR 원자로와 달리 PHWR 설계는 얇은 벽의 압력관을 요구합니다. 이는 압력 경계를 넓게 펼치고 직경이 작은 압력관의 압력을 무시할 수 있도록 합니다.

전기를 생산하는 또 다른 형태의 원자로는 비등수형 원자로(BWR)입니다. 가압경수로(PWR)에 이어 전 세계 시장 점유율 2위를 차지하고 있습니다. BWR은 경수를 이용해 증기를 발생시키는 PWR과 유사하지만, 증기 발생기의 작동 방식에 차이가 있습니다. BWR에서는 원자로 노심이 직접 물을 가열하여 증기를 생성합니다. 증기 분리기는 증기를 여과한 후 터빈으로 보내 전력을 생산하는 데 사용합니다. 새로 생성된 증기는 응축기로 보내져 PWR과 마찬가지로 물로 응축됩니다. 여러 대의 펌프를 이용하여 응축기에서 재생수를 빼내 가열한 후 다시 원자로 노심으로 보냅니다.디젤 발전기전력망 장애 발생 시 전기 펌프를 가동합니다.

우라늄을 연료로, 흑연을 감속재로, 헬륨 ​​가스를 냉각재로 사용하는 원자로는 고온 가스냉각로(HTGR)라고 합니다. 이 원자로는 에너지를 생산하며 최대 열 출력은 950°C에 달합니다. HTGR은 이전 세대의 가스냉각로를 현대적으로 개량한 형태로, 특히 영국에서 널리 상업적으로 사용되고 있습니다. 2020년 12월 기준, 영국은 가동 중인 15개의 GCR 원자로 중 14개를 보유하고 있으며 순 발전 용량은 약 7725MW에 달해 GCR의 최대 시장이었습니다. 영국 원자력 발전량의 대부분은 EDF 에너지의 2세대 영국식 가스냉각로인 7개의 AGR(Advanced Gas-Cooled Reactor)에서 생산되며, 이 원자로들은 이산화탄소를 냉각재로, 흑연을 중성자 감속재로 사용합니다.

액체 금속 고속 증식로(LMFBR)에서는 냉각재로 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 수은, 납, 납-비스무트, 주석 등 다양한 액체 금속을 사용합니다. 이러한 냉각재를 사용함으로써 우라늄 자원을 더욱 효율적으로 활용하여 전력을 생산할 수 있습니다. LMFBR은 기존의 모든 원자력 발전소와 달리 핵분열을 일으키지 않지만 99.3%의 천연 우라늄을 함유하는 우라늄-238을 사용합니다. 중성자 흡수법을 이용하면 우라늄-238로부터 플루토늄-239를 생성할 수 있습니다. LMFBR의 특징 중 하나는 에너지를 생산하는 동안 소비하는 것보다 더 많은 핵분열성 물질을 생성한다는 것입니다. 원자로는 크게 다섯 부분으로 구성됩니다.열교환기원자로는 증기 발생기, 증기 터빈, 응축기로 구성됩니다. 원자로 노심을 이루는 플루토늄과 우라늄 산화물 혼합물은 열과 방사선을 방출합니다. 발생한 열은 액체 나트륨에 의해 흡수되어 두 번째 나트륨 순환 고리를 데운 후 물을 가열하는 데 사용됩니다. 생성된 증기가 증기 발생기를 가동시킵니다.

지역별 분석

북미: 3.00% 성장률을 기록한 주요 지역

북미는 가장 중요한 주요 기여 지역이며 예측 기간 동안 연평균 3.00%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 북미에서는 원자력 에너지가 주요 관심사입니다. 미국과 캐나다는 소형 모듈형 원자로(CMR)의 잠재력을 연구하는 동시에 원자력 발전소의 수명 연장에 집중하고 있습니다. 2021년 11월 기준, 미국은 전 세계 30여 개 주에 걸쳐 93기의 원자로를 운영하며 총 95.5GW의 발전 용량을 보유하여 세계 최대 규모의 원자력 발전소를 운영하고 있습니다. 2020년 전 세계 원자력 발전량의 31% 이상을 차지한 미국은 세계 최대 원자력 발전국 중 하나입니다. 2020년 미국의 원자력 발전소는 790TWh의 전력을 생산했는데, 이는 2019년 대비 2.3% 감소한 수치입니다.

유럽에서 원자력 에너지는 2020년 전체 에너지 구성에서 22% 이상을 차지하며 가장 중요한 에너지원 중 하나였습니다. 그러나 향후 몇 년 안에 독일, 프랑스, ​​스페인 등 주요 국가 정부들은 일부 원자력 발전소를 폐쇄할 계획입니다. 원자력 발전소는 일반적으로 30년에서 40년 정도 가동됩니다. 유럽의 원자로 대부분은 1960년대와 1970년대에 건설되었기 때문에 이 수명에 가까워지고 있으며, 개선 및 수명 연장이 필요할 것입니다. 유럽 원자력 발전 시장은 신규 발전 용량 증설 측면에서 소폭 감소세를 보일 것으로 예상됩니다. 또한, 물 부족과 재생 에너지 분야 투자 확대 등의 요인들이 원자력 산업 성장을 제약할 것으로 전망됩니다.

중국은 2021년까지 세계에서 가장 광범위한 신규 원자력 발전 프로그램을 보유하게 될 것입니다. 탄탄한 프로젝트 파이프라인은 중국 원자력 발전 시장의 전망을 개선할 것으로 기대됩니다. 중국 원자력 발전 시장은 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 정부가 원자력 발전소 건설 계획 재검토가 완료될 때까지 승인을 중단하면서 규제 문제에 직면했던 바 있습니다. 중국은 최첨단 기술과 엄격한 기준을 적용하여 원자력 발전 시설을 개발하고 있습니다. 설계부터 건설, 운영, 해체에 이르기까지 원자력 발전소의 모든 단계를 철저히 관리합니다. 2021년 12월 기준, 중국은 총 49.77GWe의 발전 용량을 가진 52개의 원자력 발전소를 운영하고 있습니다.

1960년대 브라질과 아르헨티나 정부가 원자력 발전 생산에 중점을 두고 출범하면서 남미에서 원자력 에너지 프로젝트가 처음으로 주목받게 되었습니다. 양국 모두 향후 몇 년 동안 추가 원자로 건설을 추진함에 따라 이 지역의 원자력 발전 시장은 성장할 것으로 예상됩니다. 브라질은 탈탄소화 목표 강화와 에너지 수요 급증으로 원자력 발전량이 소폭 증가할 것으로 전망됩니다. 브라질은 2021년 8월 기준 두 개의 원자력 발전소를 보유하고 있으며, 이를 통해 국가 전력의 약 3%를 생산하고 있습니다. 1982년에는 최초의 상업용 원자력 발전소가 가동을 시작했습니다. 브라질의 전력 회사인 일레트로브라스와 웨스팅하우스는 2020년 2월, 최초의 원자력 발전소인 앙그라 1호기의 운영 수명을 40년에서 60년으로 연장하기 위해 협력했습니다.