원자력 발전소 해체 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 원자로 유형별(가압수형 원자로, 가압중로, 비등수형 원자로, 고온가스냉각로, 액체금속고속증식로, 기타 원자로 유형), 용도별(상용 발전용 원자로, 시제품 발전용 원자로, 연구용 원자로), 용량별(100MW 미만, 100~1000MW, 1000MW 이상) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2025-2033년

원자력 발전소 해체 시장 성장 동력

원자력 발전소, 가동 중단 시점에 접어들다

선진국에서 신규 원자력 발전소 건설 속도가 최근 몇 년 동안 급격히 감소하면서 전 세계 원자로의 평균 연령이 증가하고 있습니다. 이는 개발도상국의 발전 용량 증가에도 불구하고 나타나는 현상입니다. 1970년대 초에는 석탄, 석유, 가스가 전력 생산량의 약 80%를 차지했고, 수력은 나머지 20%를 차지했습니다. 선진국에서는 화석 연료 기반 발전 의존도를 줄이기 위해 1970년대와 1980년대에 대부분의 원자력 발전소가 건설되었습니다. 1960년대와 1970년대에는 원자력 발전소 건설이 급증했습니다. 최고조에 달했던 1974~1975년에는 연간 30GW 이상이 설치되었는데, 이는 전 세계 총 전력 소비량의 약 3.5%에 해당하며 재생 에너지원이 생산하는 전력 비율의 약 두 배에 달하는 수치입니다.

국제원자력기구(IAEA)는 2020년 말까지 총 발전용량 256.3GW에 달하는 296기의 원자로가 30년 이상 가동될 것으로 추산하며, 이는 전체 원자로의 약 67%에 해당합니다. 전 세계 원자력 발전 용량의 20%에 해당하는 104기의 원자로는 40년 이상 가동 중이며, 50년 이상 가동 중인 원자로는 1%에 불과합니다. 노후화되고 가동 중단 시점이 가까워짐에 따라 원자로 해체 수요가 증가하고 있으며, 이는 향후 예측 기간 동안 시장 성장을 견인할 것으로 전망됩니다.

시장 제한

더 높은 해체 비용

원자로를 건설, 유지 및 해체하는 데에는 수십억 달러가 소요될 수 있습니다. 원자력 발전소 수명 주기의 마지막 단계인 해체는 발전소 운영 기간의 대부분이 저렴함에도 불구하고 가장 많은 비용이 드는 단계입니다. 해체 프로그램의 여러 단계를 진행하는 순서와 시기가 전체 비용을 결정합니다. 방사능 수치가 점차 감소함에 따라 단계를 연기하면 일반적으로 비용이 절감되지만, 저장 및 감시 비용 증가로 인해 이러한 절감 효과가 상쇄될 수도 있습니다.

따라서 원자력 발전소 운영사들은 해체에 따른 재정적 부담을 30년에서 60년에 걸쳐 분산시키기 위해 수명 연장 계획에 주목하고 있습니다. 또한, 이러한 연장 계획은 해당 기간 동안 수익을 창출하여 예측 기간 동안 시장 조사에 제약을 가합니다.

시장 기회

재생에너지원과의 치열한 경쟁

전 세계적으로 재생에너지의 성장이 폭발적으로 증가하고 있습니다. 그 결과, 일부 지역에서는 원자력 발전 산업에 대한 외국인 직접투자(FDI)와 투자가 감소하고 있습니다. 2020년 말까지 원자력 발전 설비 용량은 2000년 이후 약 40GW, 즉 연평균 2.1GW 증가하여 약 392.61GW에 이를 것으로 예상됩니다. 원자력 발전과 비교해 보면, 2000년 이후 풍력 발전과 태양광 발전 설비 용량은 각각 700GW 이상 증가했습니다.

재생에너지 용량 증가를 촉진하는 또 다른 요인은 정교하고 거대한 중앙집중식 원자력 발전소보다 단순하고 분산된 기술이 더 빠르게 도입될 수 있다는 점입니다. 재생에너지의 성장으로 인해 원자력 발전은 경제적으로 타당성을 잃어가고 있습니다. 이는 예측 기간 동안 원자력 발전소의 조기 폐쇄를 초래할 것으로 예상되며, 결과적으로 해당 시장의 성장을 견인할 것입니다.

세그먼트 분석

전 세계 원자력 발전소 해체 시장은 원자로 유형, 적용 분야 및 용량별로 세분화됩니다.

원자로 유형에 따라

전 세계 원자력 발전소 해체 시장은 가압수형 원자로, 가압중로, 비등수형 원자로, 고온가스냉각로, 액체금속고속증식로 및 기타 원자로 유형으로 구분됩니다.

가압수형 원자로(PWR) 부문은 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 13.2%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 상용 PWR은 일반적으로 원자로 용기(RPV) 내부에 열을 발생시키는 노심을 가지고 있습니다. 핵연료, 감속재, 제어봉, 그리고 고압 액체수로 냉각 및 감속되는 냉각재는 모두 노심 내부에 있으며, 이 노심은 원자로 압력 용기(RPV)라고도 불립니다. 가압기, 제어봉, 원자로 냉각재 펌프, 증기 발생기, 원자로 냉각재 발생기 등의 구성 요소들이 PWR을 구성합니다. PWR은 다른 원자로에 비해 여러 가지 장점을 제공하기 때문에 전 세계에서 가장 널리 사용되는 원자로입니다. 중수와 같은 다른 종류의 냉각재보다 저렴한 경수가 PWR 원자로의 냉각재와 감속재로 사용되어 운영 비용이 저렴합니다. 원자로 노심에 핵분열성 물질이 적을수록 추가적인 핵분열 반응 가능성이 낮아져 원자로 온도가 적정 수준으로 유지되고, 불리한 조건에 직면할 가능성이 줄어들어 원자로가 더욱 안전하고 관리하기 쉬워집니다.

CANDU(Canada Deuterium Uranium) 원자로는 가압중수로(PHWR)의 다른 이름입니다. 캐나다는 1950년대부터 이러한 유형의 원자로를 개발해 왔습니다. 현재 사용 중인 PHWR 원자로의 11% 중 대다수가 캐나다에 있습니다. PHWR은 종종 자연적으로 발생하는 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. PHWR 구조는 가압경수로(PWR) 원자력 발전소와 달리 얇은 벽의 압력관을 사용합니다. 이는 작은 직경의 여러 압력관에 압력 경계를 분산시킬 수 있게 합니다. 따라서 PWR 설계에 비해 압력 장벽의 의도치 않은 파열 가능성이 낮습니다. PHWR 발전소는 PWR 발전소보다 더 안전한 것으로 간주됩니다.

신청서를 기반으로

전 세계 원자력 발전소 해체 시장은 상용 발전용 원자로, 시제품 발전용 원자로, 연구용 원자로로 구분됩니다. 상용 발전용 원자로 부문이 가장 큰 시장 점유율을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 12.90%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 2021년 10월 기준 32개국에서 441개의 상용 원자력 발전소가 가동 중입니다. 미국은 다른 어떤 국가보다 많은 원자력 발전을 생산하며 가장 큰 원자력 발전 용량을 보유하고 있습니다. 프랑스는 두 번째로 큰 원자력 발전 용량을 보유하며 상당한 비중을 차지하고 있습니다. 상용 원자력 발전소는 경제적, 정부적, 사회적 이유를 포함한 다양한 이유로 폐쇄 및 해체됩니다. 원자력 에너지의 비용 경쟁력을 떨어뜨리는 주요 요인은 운영 수명과 태양광 및 풍력과 같은 대체 에너지원의 가격 하락입니다.

더욱이, 재생에너지 기술의 발전과 경제적 타당성 증대로 인해 급속한 성장을 이루었습니다. 전 세계 국가들이 막대한 규모의 재생에너지 인프라를 구축하면서 원자력 발전소의 필요성이 감소했습니다. 또한, 재생에너지원이 원자력 발전을 대체함에 따라 원자력 발전소들이 폐쇄되고 있습니다. 따라서 전 세계 원자력 발전소 해체 산업은 재생에너지 개발의 호황으로부터 상당한 혜택을 받았습니다.

연구용 원자로는 전력 생산에 사용되지 않는 다양한 상업용 및 민간용 원자로로 구성됩니다. 이러한 원자로에서는 의료 산업용 방사성 동위원소 생산, 재료 시험, 연구 개발 등이 수행됩니다. 연구용 원자로의 주요 기능은 연구 및 기타 응용 분야를 위한 중성자 공급입니다. 이러한 원자로는 대부분 전 세계 대학의 연구 개발 시설에 있습니다. 해체는 원자로 수명 주기의 필수적인 요소이며, 규모가 작고 인구 밀집 지역과 가까운 곳에 위치하기 때문에 엄청난 위험을 수반합니다.

또한, 다른 유형의 원자로와 비교했을 때, 연구용 원자로는 핵물리학 연구, 동위원소 생산, 의료 치료, 농업 및 산업 응용 분야 등 다양한 용도로 사용되기 때문에 특별한 해체 서비스가 필요합니다. 일반적인 발전용 원자로는 최대 3000MW의 전력을 생산할 수 있는 반면, 연구용 원자로는 최대 100MW의 전력을 생산할 수 있습니다. 간단히 말해, 이러한 원자로의 용량은 선박 추진용 원자로보다 상당히 낮습니다.

용량을 기준으로

전 세계 원자력 발전소 해체 시장은 100MW 미만과 1000MW 이상으로 나뉩니다. 100~1000MW 부문이 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 13.6%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 1000MWe급 가압수형 원자로를 가동하는 데에는 연간 약 27톤의 우라늄(약 1,800만 개의 연료 펠릿과 5만 개 이상의 연료봉)이 필요합니다. 석탄 발전소는 엄청난 양의 석탄을 필요로 합니다. 놀랍게도 1000MWe급 석탄 발전소는 하루에 9000톤의 석탄을 사용하는데, 이는 열차 한 대 분량(100톤씩 실린 90량짜리 화차)에 해당하는 양입니다. 최첨단 원자로는 킬로와트(kW)당 5,366달러의 비용이 드는 것으로 추산됩니다. 즉, 1기가와트(kW)급 원자로를 건설하려면 금융 비용을 제외하고도 약 54억 달러가 소요될 것입니다. 반면, 새로운 풍력 발전소는 킬로와트당 1,980달러에 불과합니다.

원자력 및 증기 부품의 예상 비용은 와트당 약 4달러입니다. 90%의 가동률로 운영될 경우, 100MW급 원자력 발전소는 약 788,000MWh의 에너지를 생산하여 약 99,000가구에 전력을 공급할 수 있습니다. 이에 비해, 30%의 가동률로 운영되는 100MW급 풍력 발전소는 미국 북동부 지역 약 35,000가구와 미국 남부 지역 약 18,000가구가 소비하는 전력량에 해당합니다.

지역 분석

유럽이 세계 시장을 장악하고 있다

전 세계 원자력 발전소 해체 시장은 북미, 유럽, 아시아 태평양, 그리고 라틴 아메리카 및 중동·아프리카(LAMEA)의 네 지역으로 나뉩니다. 유럽은 가장 큰 매출 기여 지역이며 예측 기간 동안 연평균 14.09%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 정부 지원 확대, 프랑스, ​​리투아니아, 영국, 독일 등에서 환경 문제로 인해 원자력 발전소 폐쇄가 이루어진 점, 독일의 수요 증가, 홍보 활동, 해체 과정을 규제하는 엄격한 정부 규정, 그리고 한국과 일본의 원자력 발전소 수 증가 등이 모두 유럽의 세계 원자력 해체 시장 점유율 성장에 기여하고 있습니다. 원자력 해체 활동을 장려하는 엄격한 정부 규제 덕분에 이 지역은 눈에 띄는 시장 성장을 경험했습니다.

또한 유럽은 전력 생산에 있어 원자력 에너지에 대한 의존도가 매우 높기 때문에 2025년까지 전체 전력 생산에서 원자력 발전 비중을 75%에서 50%로 줄여 에너지 구성을 다변화하고자 합니다. 이러한 요인들은 향후 몇 년 동안 원자력 발전소 해체 산업이 상당한 성장을 경험할 것임을 시사합니다. 유럽의 청정에너지 전환은 많은 원자력 발전소의 해체를 가져왔으며, 따라서 유럽은 원자력 발전소 해체에 있어 가장 큰 시장을 보유하고 있습니다. 독일, 프랑스, ​​영국은 이 분야에서 핵심적인 역할을 하는 국가들입니다.

아시아 태평양 지역의 원자력 시설 해체 시장은 예측 기간 동안 가장 빠른 속도로 성장할 것으로 예상됩니다. 한국과 일본에 다수의 가동 중인 원자력 발전소가 있어 원자력 시설 해체 절차에 대한 수요가 높고, 원자력 시설 해체의 활용도 증가, 지속적인 해체 활동, 그리고 원자력 에너지 감축을 위한 정부 정책 등이 모두 이 지역 시장 성장에 기여하고 있습니다. 아시아 태평양 지역은 최근 세계 원자력 시설 해체 시장에서 강력한 경쟁 지역으로 부상했습니다. 이 지역에는 여러 개의 최신 원자력 발전소가 있어 원자력 시설 해체 과정의 필요성이 더욱 커지고 있습니다. 원자력 발전소 사고 증가와 완공 전 조기 폐쇄를 요구하는 정치적 압력으로 인해 이 지역의 원자력 시설 해체 산업은 더욱 성장하고 있습니다. 최근 아시아 태평양 지역에서 원자력 시설 해체는 한국과 일본에서 활발하게 진행되고 있습니다. 중국과 인도 또한 원자력 발전소의 수명이 다해가고 있는 시점이 가까워짐에 따라 원자력 시설 해체 산업의 유망한 시장으로 주목받고 있습니다.

북미는 전 세계적으로 가동 중인 원자로 수에서 중요한 지역 중 하나입니다. 미국, 캐나다, 멕시코에서 대부분의 수요가 발생함에 따라 원자력 발전소 해체 산업은 상당한 성장을 경험할 것으로 예상됩니다. 2020년 전 세계 원자력 발전량의 31% 이상을 차지한 미국은 주요 원자력 발전 국가 중 하나입니다. 2020년 미국의 원자로는 790TWh의 전력을 생산했는데, 이는 2019년 대비 2.3% 소폭 감소한 수치입니다. 미국 원자력규제위원회(NRC)는 후속 면허 갱신(SLR) 프로그램을 통해 운영 면허를 60년에서 80년 이상으로 연장하는 방안을 검토하고 있습니다. 그러나 최근 일부 발전소 소유주들은 45년에서 50년 사이에 원자력 발전소를 폐쇄하기로 결정했습니다. 또한, 미국은 원자력 발전소 폐쇄 후 규제 감독에서 조기에 벗어날 수 있도록 하는 '가속 해체'라는 새로운 추세를 시행하고 있습니다. 사용후핵연료 건식저장 구역을 제외한 원자력 발전소 부지의 대부분은 아무런 제한 없이 이용 가능하게 됩니다.

아랍에미리트(UAE)는 중동에서 원자력 발전 프로그램을 시작한 최초의 국가 중 하나입니다. 에미리트 원자력 에너지 공사(ENEC)는 2009년에 설립되었으며, 같은 해 12월 한국전력공사(KEPCO)와 아부다비 바라카에 1400메가와트(MW)급 APR-4 원자로 4기를 건설하는 200억 달러 규모의 계약을 체결했습니다. 4기 모두 합쳐 5.6GW의 발전 용량을 확보할 것으로 예상됩니다. 사우디아라비아는 수년간 대형 원자력 발전소 2기와 소형 해수 담수화 시설 건설을 계획해 왔습니다. 이를 위해 중국, 러시아, 프랑스, ​​한국, 미국 등 5개국에 사업 제안서를 요청했습니다. 그러나 막대한 투자 비용 때문에 계획된 원자력 발전소 건설은 계속해서 지연되고 있습니다. 사우디아라비아는 예측 기간 동안 상업 운전을 시작할 원자력 발전 설비를 보유하지 못할 것으로 예상되어, 원자력 발전소 해체 시장에서도 사실상 존재하지 않는 국가입니다.