2015년 6월 정부는 2030년 온실가스 감축목표를 담은 INDC(Intended Nationally Determined Contribution)을 UNFCCC에 제출하였다. 우리나라가 제출한 INDC의 핵심 내용은 2030년 온실가스 배출량을 배출전망량(Business-As-Usual, BAU) 대비 37% 감축한다는 것으로, 이를 달성하기 위하여 25.7%는 국내에서 자체적으로, 나머지는 소위 국제시장 메커니즘(International Market Mechanism)을 이용하여 감축한다고 밝히고 있다.
우리나라 INDC 상의 온실가스 감축목표를 달성하기 위해서는 기존의 에너지 공급 및 소비 패턴에 커다란 변화가 있어야 함을 의미한다. 특히 온실가스 배출의 핵심이라고 할 수 있는 발전부문에서 가능한 빠른 시간 안에 화석연료의 비중을 대폭 줄이고 저탄소 발전원을 확대해야 한다. 신기후체제 하에서 발전부문은 적절한 가격 하에서 전력의 안정적 공급과 함께 온실가스 감축이라는 쉽지 않은 두 가지 도전에 직면하고 있다.
이러한 도전을 극복하기 위한 실용적인 대안으로 가장 많이 논의되는 것은 원자력 발전이다. 기후변화 대응 수단으로서 원자력 발전을 지지하는 주요 근거는 원자력발전은 현재 이용 가능한, 이미 상용화된 기술이고, 온실가스 배출이 거의 없으며, 대용량의 에너지를 지속적으로 공급할 수 있다는 점이다. 원자력 발전 시 생애주기에 걸쳐 발생하는 온실가스는 매우 극소량으로 수력 혹은 풍력발전과 비슷한 수준이다. 또한 원자력 에너지는 에너지의 안정적 공급과 관련된 우려를 해소하는데 일조할 수 있다. 최근 몇 년간 화석연료 가격이 하락하였지만 언제든지 반등할 가능성이 있으며, 화석연료 주요 공급 지역의 정치적 불안정성에 대한 근본적인 우려는 여전하다. 그러나 우라늄의 경우 안정적인 공급처가 전 세계에 분포되어 있으며, 원자력 발전비용에서 우라늄이 차지하는 비중은 매우 작기 때문에 원자력 에너지는 에너지의 안정적 공급에 핵심적 역할을 할 수 있다.
또한 원자력 발전은 경제적이라는 평가를 받고 있다. 최근 연구에 따르면 화석연료기반기술에 US $30/t CO2 탄소비용을 가정할 경우, 원자력발전의 균등화발전단가(LCOE)는 3% 할인율 적용 시 US $26-64/MWh로서 석탄발전과 가스발전의 LCOE인 US$65-95/MWh와 US$61-133/MWh보다 낮다. 신재생에너지의 LCOE는 현재 감소하는 추세에 있기는 하지만, 기존의 발전원의 LCOE와 비교했을 때 아직도 상당히 높은 수준으로 지금 당장 경제성을 확보하기는 어렵다.
그러나 원자력 에너지와 관련한 방사능 위험, 폐기물관리 및 핵무기확산에 대한 우려는 결코 간과되어서는 안 된다. 우리나라는 세계적으로 유례를 찾기 힘들 정도로 일부 지역에 원전이 집중되어 있으며, 2016년 9월 12일 발생한 경주 지진을 통하여 해당 지역이 지진으로부터 안전하지 않음이 실제로 확인되었다. 만약 원전의 잠재적 위험이 앞서 언급한 원전의 장점을 모두 압도할 정도로 크다면 가능한 이른 시기에 폐기하는 것이 사회적으로 최적이다. 따라서 원자력의 장점과 단점을 면밀히 비교하여 우리 사회가 감당할 수 있는 위험 수준에 관한 합의를 이끌어내고, 이러한 합의를 바탕으로 원자력에 관한 정책이 결정되어야 한다.
이러한 문제의식을 바탕으로 본 연구는 기후변화라는 측면에서 원자력 발전의 장단점을 면밀히 검토한다. 원자력 발전의 필요성을 주로 기후변화와 에너지의 안정적 공급이라는 측면에서 살펴보았으며, 동시에 원자력의 치명적인 단점에 대하여 논의하였다.
이어서 실제로 온실가스 감축 측면에서 원자력 발전이 과연 효과적인지 그 여부를 실증적으로 분석한다. 이는 환경 쿠즈네츠 곡선(Environmental Kuznets Curve, EKC) 가설에 원자력 발전 비중을 나타내는 변수를 추가하여 원자력 발전 비중 변화에 따른 CO2 배출량 변화를 살펴봄으로써 가능하다. 2016년 10월 현재 원자로 4개 이상을 운영하는 총 18개 국가 자료를 이용하였으며, 분석 결과 장기적으로 원자력 발전 비중이 1% 증가할 때 1인당 CO2 배출량은 0.26-0.32% 감소하는 것으로 추정되었다.
아울러 원자력 발전의 사회적 편익을 추정하기 위하여 온실가스 감축목표 하에 원전 사고를 고려한 중기적 관점에서의 최적 전원 구성을 도출하기 위한 불확실성 하에서의 최적화 모형(stochastic optimization model)을 구축하였다. 제7차 기본수급 계획과 같이 2029년까지를 고려하였고, 해당 계획에서 주어진 예상 전력수요를 기반으로 하였다. 원전 숫자가 그대로 유지되고, 신재생에너지 증설 비용에 큰 변화가 없는 경우를 기본 시나리오로 상정하였는데, 이 시나리오 하에서 원전 1기 단위 증설시 얻는 편익은 17.7조원, 1기 단위 감소 시 비용 증가분은 14.7조원로 나타났다. 신재생에너지 비용이 획기적으로 감소하는 시나리오의 경우, 원전 1기 증가 시 편익은 12.3조이며 원전 1기 감소 시 비용 증가는 13.1조원으로 추정되었다. 그리고 원전 가동연장을 하지 않는 시나리오의 경우 원전 1기 증가 시 편익은 약 20.0조이며 원전 1기 용량 감소 시 비용 증가는 13.5조로 나타났다. 종합하면, 원전 1단위가 주는 사회적 편익은 약 13~20조원으로 나타났다. 하지만 해당 수치는 원전 증설·폐쇄 비용이 포함되지 않은 것으로, 원전의 사회적 순편익을 계산할 때에는 해당 비용을 반드시 고려해야 할 것이다.