원자력발전의 경제적·사회적 비용을 고려한 적정 전원믹스 연구 전원별 외부 비용 추정

이 연구는 전원별 발전비용 검증의 목적으로 하였으며 특별히 원자력발전비용에 대하여 철저하게 검증하였다. 2011년 발생한 후쿠시마 원전사고를 바탕으로 원자력발전과 관련된 직접 비용 이외에 사고위험 비용 등 지금까지 고려되지 못한 비용을 반영하여 원자력발전비용을 철저히 검증했다는 데 의의가 있다. 이와 더불어 신재생에너지 등 원자력 이외의 전원의 발전비용에 대한 재검증도 시행되었는데 이는 원전 의존도 감소를 전제한 시나리오 검토과정에서 아직 핵심 전원이 아닌 신재생에너지 및 열병합발전 등을 포함한 다른 전원의 장래 가능성을 검증하는 것을 목표로 하였다. 또한 비용 검증 시 사회적 비용을 포함하여 고려하였으며 CO2 대책 비용, 사고위험 대응비용, 정책비용 등 발생할 수 있는 사회적 비용을 추가하였다. 보다 구체적으로 살펴보면, 화석연료를 발전연로로 사용하는 전원에서 발생하는 CO2 대책과 관련된 비용과 원자력발전 중 장래에 발생할 수 있는 사고에 대응하기 위한 비용 그리고 발전 사업자가 발전을 위해 사용하는 직접적 비용은 아니지만 세금으로 충당되는 정책경비를 전원별로 발전에 필요한 사회적 경비로 포함하여 검증하였다. 후생경제학이론에서 시장경제 내 효율적 자원배분은 가격기구에 의하여 이루어진다. 그러나 현실경제에서는 후생경제학이 전제로 삼고 있는 몇 가지 가정을 만족시키지 못하며, 가격기구를 통한 자원의 배분이 파레토 최적(Pareto Optimum)을 달성하지 못하는 경우가 일반적이다. 이처럼 시장이 최적의 자원배분을 달성하지 못하는 상황을 보통 시장실패라 부르는데, 시장실패의 주요인으로 외부효과, 독과점, 공공재, 불완전정보 등을 생각해 볼 수 있다. 외부효과(Externalities)란 어떤 경제주체의 생산 또는 소비활동이 다른 경제주체의 생산 또는 소비에 영향을 주지만 이로부터 발생한 편익이나 비용에 대한 보상이 이루어지지 않은 현상을 의미한다. 외부효과는 다시 편익을 주는 긍정적 외부효과(Positive Externality)와 비용이나 손실을 초래하는 부정적 외부효과(Negative Externality)로 구분되며, 긍정적 외부효과는 외부경제(External Economy)라고도 하고, 부정적 외부효과는 외부비경제(External Diseconomy)라고 부른다. ExternE 프로젝트는 각종 연료 사이클과 관련된 외부비용(에너지소비의 환경오염비용)을 일관된 Bottom-Up 접근방법을 통하여 평가하려는 종합적인 시도라고 정의할 수 있다. 또한 ExternE는 피해함수접근(Damage Function Approach) 또는 영향경로접근(Impact Pathway Approach)방법으로 환경영향을 평가하고 있으며 구체적으로는 직업병과 같은 간단한 통계적 관계의 추정에서부터 산성비나 지구 온난화 같은 복잡한 모형에 이르기까지 그 적용이 다양하다는 특징을 갖는다. ExternE는 1991년 유럽집행위(European Commission)가 미국의 에너지성과 협조하여 ExternE의 개념적인 접근체계를 개발하고, 연료 사이클에 대한 과학적인 정보를 공유함으로써 시작되었다. 초기에는 원자력에너지와 석탄 연구에 주력하였으나 2차 시기에는 JOULE II 프로그램 하에서 연구가 계속되었으며 1996년 1월, 3차 시기에서는 ExternE 프로젝트가 정식으로 발주되었다. 요컨대, 완벽한 정보가 제공될 때 탄소가 1톤 더 배출되면 발생할 피해 비용과 탄소를 1톤 감축하여 오염을 저감하는 비용이 교차하는, 최적의 오염 저감 수준을 설정할 수 있다. 이런 경우 정부의 역할은 단순히 비용 곡선을 산출하고 이를 통해 결정된 목표 가격 또는 배출량을 실행하는 데 머물게 된다. 또한 경제학적 분석을 통하여 산출된 방안이 정책입안자들에게 제시될 것이다. 그러나 정보가 제한적일 때는 경제학보다 투표, 토론, 자문 등을 통한 정치적 결정이 오염에 의한 피해 또는 이에 대처하기 위한 지출의 수용 가능한 수준을 정의한다. 결국 경제학적 분석은 정부가 결정한 피해 정도를 달성하기 위한 비용을 최소화하거나 정부가 설정한 지출을 통하여 생산되는 분량을 최대화하기 위해서만 적용하게 된다. 더불어 경제적인 손실을 초래하는 것은 탄소의 양이 아니라 탄소로 비롯되는 기후 변화이다. 따라서 온실감축정책에 있어 원자력발전의 장점을 측정하기 위해서는 대기 중 온실 가스의 양이 늘어남에 따라 기후 변화에 정확히 어떤 결과가 발생하는지를 분석하여야 한다. 국가적 에너지 독립의 외부효과를 수치화하는 일은 매우 복잡하다. 우선 에너지 부존자원량과 자원 대외 의존도 등의 배경은 국가마다 다양하며, 정량화를 위한 입력자료 역시 충분하지 않다. 결국 지금까지 이루어진 분석은 주로 정성적인 분석 위주였다. 타 발전원 대비 원자력발전의 경제성을 논하는 데 있어 고려해야 할 점은 저렴한 연료비, 친환경성, 기저발전원으로서 장점 등이 있는데, 이 특징들은 결국 원자력발전이 에너지 독립 또는 안보를 강화할 수 있는 배경이 된다. 그 일례로 2008년부터 2009년 사이에 유럽에서 발생한 우크라이나 경유 러시아산 가스 공급난을 들 수 있다. 유럽연합은 필요한 가스 중 3분의 2를 수입하며 주로 러시아에서 가스를 수입하여 왔다. 러시아-우크라이나 가스분쟁으로 유럽에 대한 가스 운송은 거의 3주 동안이나 지연되었다. 폴란드, 헝가리, 불가리아에 거주하는 수백만 명의 사람들이 난방 없이 지냈으며 수백 개의 공장가동도 멈췄다. 당시 폴란드는 원자력발전을 도입하기로 결정하였는데 그 배경이 러시아에 대한 천연가스 의존도를 낮추기 위함이었다는 것은 의심의 여지가 없다. 제2차 에너지기본계획(2014.1)(이하 2차 에기본)에서 민관워킹그룹은 1차 계획 이후 전력수요, 송전계통 여건, 국민 수용성 등의 변화를 고려하여, 원전비중을 22~29% 선에서 결정해 줄 것을 권고하였다. 2차 에기본에서 원전 비중 결정 시 주요 고려사항은 에너지안보, 경제성, 온실가스 감축이었다. 에너지안보 차원에서 수입의존도가 96.4%에 달할 정도로 매우 낮은 자급률을 고려하면 화력발전 등에 편중되기보다는 균형 있는 에너지믹스가 필요한 상황이다. 만약 원전을 급격히 축소하고 석탄․LNG 위주로 전원믹스를 구성할 경우 국제 연료가 격변동위험에 직접 노출될 가능성이 크다. 경제성 측면에서는 고유가 상시화 등 높은 화석연료 가격은 경제전반에 큰 부담으로 작용하고 있는데, 원전은 유가의 영향을 적게 받아 발전단가가 비교적 낮은 편이라는 점을 고려하였다. 이론적 관점에서 오염 물질의 최적 가격 결정 방법은 단순하나 현실적으로 CO2 배출권 거래는 탄소 가격에 의해 결정된다. 이론적 관점에서 오염 저감을 위한 한계가격곡선과 예방된 피해의 한계편익곡선이 교차하는 지점에 최적 가격이 형성될 텐데 이를 위한 입력 자료를 구하기가 쉽지 않다. 시장 가격을 토대로 미래 결정에 대한 현재 결정의 기회비용을 산출할 수 있으므로 탄소시장 분석을 통한 기회비용 산정도 시도해볼만 한다. 2005년부터 유럽은 배출권을 거래할 수 있는 시장을 운영해왔다. 이 시장에서 CO2 1톤에 대한 가격은 2009년에서 2010년까지 15유로 정도에서 변동을 보여 왔다. 석탄을 사용하여 1MWh를 발전하면 CO2 1톤이 발생하기 때문에 석탄 화력 발전소 운영자들은 2009년에서 2010년까지 1MWh 당 평균 11유로를 지불했다. 즉, 다른 조건이 동일할 때 이 기간 동안 석탄화력발전소에서 생산된 1MWh를 원자력발전소에서 생산된 1MWh로 대체하면 11유로를 절약할 수 있었다는 의미이다. 현 인류가 미래에 살고 있다고 가정하고 탄소의 시장 가격이 두 배로 인상된다고 가정할 때 석탄 화력 발전소를 원자력 발전소로 대체하여 전력을 생산하면 1MWh 당 22유로를 절약할 수 있다.