탈핵신문 용어풀이③ _ 발전소의 연료

 

발전소에서 사용하는 연료는 유연탄, LNG, 우라늄 등이 있다. 우리가 흔히 석탄이라고 부르는 물질은 약 3억 6천만 년에서 3억 년 전인 고생대 석탄기 무렵 식물들이 높은 압력과 지열을 받아 생긴 퇴적암의 일종이다. 석탄은 휘발성분 유무에 따라 무연탄과 유연탄으로 나뉜다. 휘발성분이 3~7%로 적은 무연탄은 탄소 함량이 높다. 지금은 수요가 줄었지만, 연탄에 사용하는 연료가 무연탄이다. 하지만 화력발전소의 경우에는 휘발성분이 많은 유연탄을 사용한다. 우리나라의 경우 무연탄은 생산하지만, 유연탄은 거의 전량 수입에 의존하고 있다. 2019년 한 해 동안 우리나라 석탄화력발전소가 소비한 석탄은 8321만 톤으로 하루 평균 22만 8천 톤(25톤 트럭 9120대 분량)을 소비했다.

 

액화천연가스(LNG)는 천연가스를 수송이 용이하도록 영하 162도로 냉각하여 액체로 만든 것을 말한다. 천연가스를 액체로 만들 경우, 부피가 1/600로 줄어들기 때문에 선박 운송이 쉬워진다. 하지만 천연가스를 액체로 만들 때 추가적인 에너지와 비용이 들기 때문에 육상 운송의 경우는 액체로 만들지 않고 가스 상태로 바로 운송한다. 이를 파이프라인 천연가스(PNG)라고 부른다.

 

LNG 상태로 천연가스를 수입하는 나라는 한국, 일본, 대만이 대표적이며, 나머지 국가들은 주로 PNG 상태로 천연가스를 공급받는다. 한편 부피를 줄이기 위해 천연가스를 압축해서 사용하는 경우도 있는데 이를 압축천연가스(CNG)라고 부른다. 최근 미세먼지를 줄이기 위해 시내버스를 CNG 버스로 교체한 것이 대표적이다. CNG는 통상 천연가스를 200기압 이상의 고압으로 압축한 것이다.

 

한편 프로판 가스라고도 불리는 액화석유가스(LPG)는 천연가스와 다르다. 천연가스의 주요 성분이 메테인(메탄)임에 비해 LPG는 프로페인(프로판)과 뷰테인(부탄)의 혼합물이다. 성분이 다르다 보니 천연가스는 공기보다 가벼운 성질을 갖고 있고, LPG는 공기보다 무거워 누출되었을 때의 대비책도 다르다. 천연가스는 그냥 창문을 열어두면 자연스럽게 환기가 되지만, LPG는 바닥에 가라앉아 있어 방석 등을 갖고 빗자루질하듯 쓸어줘야 빠져나간다. 도시가스는 말 그대로 도시지역에서 배관을 통해 공급하는 가스를 통칭하는 말로 대부분 LNG를 뜻하지만, 지역에서 따라 LPG를 도시가스로 쓰고 있는 지역도 있다.

 

핵발전에 사용되는 우라늄의 경우, 우라늄-235와 우라늄-238을 섞어서 사용하고 있는데, 실제 핵분열이 이뤄지는 것은 우라늄-235이다. 핵연료에 사용되는 우라늄-235의 함량은 원자로의 형태와 핵연료의 위치에 따라 다르다. 경수로에서는 우라늄-235 함량이 3~5% 정도 되는 농축우라늄을 사용한다. 같은 원자로라도 핵연료의 위치에 따라 우라늄 농도를 계산하여 농도를 맞추기 때문에 약간의 편차가 있다. 중수로의 경우 우라늄-235 함량이 0.7%의 천연우라늄을 사용한다. 반면 연구용 원자로의 경우 20% 농축우라늄을 사용하고 있다. 이처럼 우라늄 함량이 모두 다른 것은 원자로 특성에 따른 것으로 이에 따라 원자로에서 다 쓰고 꺼낸 사용후핵연료도 모두 다른 물리적 특성을 갖고 있다.

 

이헌석 편집위원

탈핵신문 2021년 6월(89호)

 

 

 

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