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우라늄 5g으로 4인 가구가 8개월 쓸 전력을 생산한다?

  • 2014.05.08.
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영웅이나 초능력자가 등장하는 영화 가운데 ‘원자력’을 소재로 하는 것이 많습니다. ‘아이언맨’은 가슴 속에 박힌 아크로 원자로로 초고속 비행이나 가공할 파워를 발산하고, ‘헐크’와 ‘닌자 거북이’, ‘판타스틱4’의 주인공들은 방사성 동위원소나 감마선 등의 유전자 변이로 초능력을 얻어 맹활약합니다.

원자력이 이런 초능력의 원천이 되는 것은 바로 우라늄 때문입니다. 우라늄은 석탄, 석유, 천연가스보다 훨씬 적은 양으로도 어마어마한 에너지를 발생시킵니다.

오늘은 원자력발전의 에너지원인 우라늄에 대해 알아보겠습니다.

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원자번호 92번의 우라늄(Uranium)은 천연으로 얻어지는 원소 중 원자번호가 가장 크답니다. ‘92’라는 고유번호는 우라늄이 그만큼 크고 무겁다는 것을 뜻합니다. 원자가 크고 무겁다는 것을 달리 말하면 원자에 양성자와 중성자의 숫자가 그만큼 많다는 뜻이 됩니다.

우라늄의 힘도 바로 여기서 비롯됩니다. 우라늄 원자 안에 들어 있는 양성자들은 서로를 밀어내는데, 여기에 중성자가 충격을 가하면 핵분열이 일어나면서 엄청난 에너지가 발생하게 되는 것입니다.

양성자가 서로를 밀어내는 것은, 자석이 같은 극끼리 만났을 때 서로 밀어내는 것과 같은 원리입니다.

 

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앞서 말씀드렸듯이 중성자는 ‘핵분열’을 일으키는 역할을 합니다. 양성자가 서로를 밀어내는 상태에서 중성자를 충돌시키면 핵분열을 일으키는데, 우라늄은 핵분열을 하면 0.1%정도 질량이 감소합니다. 이때 사라지는 질량이 바로 에너지로 바뀌면서 엄청난 힘이 분출됩니다.

자연에서 얻을 수 있는 우라늄은 우라늄-238로 전체 우라늄의 99.27%를 차지합니다. 핵분열을 일으키는 우라늄은 전체 우라늄 기운데 0.72%를 차지하는 우라늄-235인데, 원자력발전의 연료는 우라늄-235의 양을 2~5%까지 높인 농축우라늄을 사용합니다.

 

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우라늄은 전 세계 전기의 16% 가량을 만들어 냅니다. 우라늄은 1789년 독일 화학자 클라프로스(Klaproth)에 의해 발견됐습니다.

우라늄이라는 이름은 이 원소보다 8년 먼저 발견된 행성 ‘천왕성(Uranus)’의 이름에서 따온 것이라고 합니다. 금속 형태의 우라늄은 1741년 프랑스 화학자 페리고가 사염화우라늄을 포타슘과 반응시켜 최초로 얻어냈습니다.

1895년에는 빌헬름 뢴트겐이 X선, 1898년엔 퀴리부인이 라듐, 1902년에 러더퍼드가 원자핵, 1911년 프레데릭 소디가 방사성 동위원소를 발견하면서 각각 원자력을 학문적으로 발전시켜 왔습니다.

이들 외에도 엔리코 페르미, 오토 한, 프리츠 슈트라스만 등 원자력의 발전에 큰 공헌을 한 과학자들은 상당히 많습니다.

 

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우라늄 농축을 통해 만들어내는 원통형 펠릿은 개당 무게가 5g정도 나갑니다.

원자력발전소에서는 이 펠릿을 여러 다발로 묶어 사용하는데, 이 조그만 펠릿 하나가 생산할 수 있는 전력은 무려 1,600kW에 달합니다. 이는 우리나라 4인 가족이 약 8개월 동안 사용할 수 있는 양이라고 합니다.

우라늄의 위력은 발전원에 사용되는 다른 에너지원들과 비교하면 더욱 분명하게 알 수 있습니다. 한국광물자원공사에 따르면 설치용량이 100만kW급인 발전소에서 1년간 사용되는 연료량을 비교하면 석탄 235만 톤, 석유 155만 톤, 천연가스 95만 톤, 우라늄 21톤입니다.

즉, 우라늄은 석탄의 약 10만분의 1만 있어도 동일한 양의 전력을 얻을 수 있는 것입니다.

 

전 세계 천연 우라늄의 매장량은 2011년 기준 710만 톤이며, 우라늄 생산량은 2012년 기준 5만9,216톤이라고 합니다. 이는 석탄, 석유, 천연가스의 매장량에 비하면 무척 많은 양이라고 합니다.

영국 석유전문회사 BP가 발표한 자료에 따르면 석유의 매장량은 54.2년, 천연가스는 63.6년, 석탄은 112년, 우라늄은 283+@년을 사용할 수 있습니다. 이를 보면 우라늄이 다른 연료보다 몇 배 이상 오래 쓸 수 있다는 사실을 알 수 있습니다.

저희 한수원은 이처럼 세계에서 가장 강력한 천연 에너지원인 우라늄이 계속해서 인류에게 유익한 자원으로 사용되길 바라고 있습니다.

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코멘트(10)

  • 222 2 년 전에

    제발.. 단위좀 잘 써요.. 한수원이라는 곳에서 이렇게 멍청한 단위를 쓰면 어쩌자는 건지…전력량을 말하면서.. 시간은 왜 뺍니까.. 시간없이 전력량이 합계가 어떻게 나오는지..
    그리고.. 뭐 100KW 급 발전소요? 기가막혀서 .. 뭐 한강다리 하나 가로등 키시게요? 한수원이라는 곳에서 전력단위를 이렇게 쓰니.. 우리나라 과학발전에 무슨 미래가 있고.. 어떤 정부기관인들 신뢰할 수 있겠습니까.. 제발 기상청 기우제 지내는 소리 그만했으면…

    그리고.. 뭔 의견 남기는데 실명을 남기라는 엉뚱한.. 정 말 한심하기가 그지 없습니다.

    • 운영자

      운영자 2 년 전에

      안녕하세요. kW는 일률의 단위로 기기나 설비가 전기를 생산할 수 있는 용량을 의미(생산전력)하며, kWh는 기기나 설비가 일정 시간동안 가동하였을 때 소비한 전기의 총량(kW×h) (소비전력량)을 의미합니다. 단위에 대한 오기가 있었던 점 사과드리며 한수원에 관심가져주셔서 감사합니다.

  • 학생 3 년 전에

    우리나라는 예전에 거의 미국의 원자력기술을 사왔고. 그걸 변형하여 한국식 원자력기술을 보유하게 되었습니다. 핵자체를 다루는 기술 또한 미국의 협회나 단체에서 전세계의 핵기술을 통제하고 있기 때문에 우리나라는 마음대로 재처리를 할 수가 없습니다. 마음대로 한다면 우리나라도 핵을 보유하고 마음대로 만들 수 있기 때문이죠. 반면 핵을 가진 나라라던지 이미 기술을 보유한 나라들은 재처리를 하고 있는 곳도 있답니다.

  • 손님 3 년 전에

    벌전용 우라늄 235를 다 태우고 남은 찌꺼기를 재처리하면 플루토늄 239가 된다는데 이걸로 발전한다면 동일한 양의 우라늄의 최소 20배 이상으로 오래 쓸 수 있다고 들었습니다. 플루토늄 발전에 대해 향후 계획은 없는지요?

    • 운영자

      운영자 3 년 전에

      일본, 프랑스 등의 나라에서는 플로토늄 239를 연료로 사용할 수 있는 원자로를 연구중에 있습니다. 우리나라는 현재 핵확산금지조약[Nuclear nonproliferation treaty(NPT), 核擴散禁止條約]에 의해 재처리가 불가능합니다.

  • 손님 3 년 전에

    사용할 때는 안전이 문제이고 원전이 수명이 다하고 나면 발생하는 비용이 문제지요. 원전에 문제가 생겨서 사고가 나면 인력으로는 감당이 안되는 부분이기 때문에 효율보다는 안전을 먼저 생각해야 되지 않을까 합니다. 원전 비리에 대한 기사를 보았는데 잘 못 하면 나라 망하는 결과 나올겁니다. 환율 10원 떨어진다고 난린데 일본을 보면 원전 사고 후 1500원에 육박하던 엔화가 1000원이 되었잖아요. 일본은 벌어논 돈이라도 많으니 견디지만 우리나라는 힘들다고 봅니다. 수명 다한 원전은 제발 그만 씁시다. 우리나라보다 안전에 더욱 신경 쓰는 일본에 막지 못한게 원전 사고 입니다. 일본은 해상사고 인명 구제율이 100%에 가까운데 우리나라 말 안해도 알잖아요. 그런 나라에서도 원전 사고 일어나니 우리나라는 원전 수명 다한 원자로는 어서어서 가동 중단 시킵시다. 원전 의존율도 줄여야 하지 않을까 합니다.

  • 손님 3 년 전에

    좋은점만 올렸군요. 좋은것만 있으면 얼마나 좋겠어요. 부작용이라던지 사고가 나면 어케되는지등도 같이 올려주셔야지요?

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