핵에너지에 대한 '현재' 사례

원문 : https://www.theearthandi.org/post/current-case-for-nuclear-energy

©julof90

1세기 전 토마스 에디슨과 니콜라 테슬라는 직류(DC)와 교류(AC)라는 세계를 바꿀 발명품을 놓고 다투었습니다. 1800년대 중반  뉴욕의 펄 스트리트 역에서 시작된 인공 전기부터 대공황 당시 테네시 밸리 개발청  (TVA), 농촌 협동조합, 개인 소유의 공공 서비스 기관에서 전기를 공급한 것까지, 현대의 전력은 전 세계의 문명에 혁명을 일으켰습니다.

1950년대까지 미국은 지리적 제한에 관계 없이 대도시 인구 중심지에서 농촌 농장에 이르기까지, 개인에서 가족, 기업, 학교에 이르기까지, 해안에서 해안까지 대다수의 인구에게 전기를 공급하는 데 성공했습니다.

다양한 전기 에너지원이 전기를 생성하고, 전기는 전기 분배망(그리드라고 함)을 통해 소비자에게 전달됩니다. 에너지원에는 재생 에너지(태양광, 풍력, 수력 등), 핵 에너지, 화석 연료(천연 가스, 석탄, 석유)가 포함됩니다. 각각 장단점이 있습니다.

그리드 감독 분야의 존경받는 저자이자 전문가인 화학자 메러디스 앵윈은 최근 인터뷰에서 재생 에너지에 밀려 핵 에너지 생산이 간과되는 경우가 많다고 말했습니다.

핵 에너지 생산 사례를 더 잘 이해하려면 그리드에 대한 이해가 필요하며, Angwin은 그리드의 취약성을 제기했습니다. 그녀는 "일반적인 규칙은 그리드에 필요한 양의 10% 이상을 [공급하는] 발전소가 있어서는 안 된다는 것입니다."라고 말했습니다. 예상치 못한 높은 전기 수요가 발생하거나 발전소가 폐쇄되거나 문제가 발생하면 예상치 못한 최대 수요나 부족을 완화하기 위해 근처의 다른 발전소에서 필요한 추가 전기를 수집해야 하기 때문입니다.

전력망에서는 입력과 출력이 일정한 균형을 이루는데, 입력은 생성된 전기이고 출력은 소비자가 사용하는 전기입니다(그림 1).

전기를 생산하기 위해 재생 에너지원을 늘리려는 사회적, 정치적, 환경적 추진은 재생 에너지의 현재 한계에 직면해 있습니다. 재생 에너지원은 날씨에 따라 달라집니다. "재생 에너지가 날씨에 따라 달라지는 한, 우리는 날씨를 통제할 수 없고, 그들은 꺼질 수 있고, 그러면 우리는 꼼짝 못하게 됩니다." Angwin이 말했습니다. "우리는 밤에 100% 재생 에너지를 사용할 수 없습니다." 그리고 지구 어딘가에 어느 시간에 햇빛이 있다 하더라도 그것을 운반할 인프라가 없습니다. "'어딘가는 항상 맑다'는 것은 실행 가능하지 않습니다." 그녀가 말했습니다.

그리드의 민감성은 텍사스에서 2021년 발렌타인 데이 폭풍 동안 분명하게 드러났습니다. Angwin은 "그리드에 대한 요구 사항은 그리드의 전기 가용성보다 높았습니다."라고 말했습니다. 그리드와 입력 및 출력 수요의 균형을 맞추는 것은 에너지원에 관계없이 미국 국민에게 전기를 제공하는 데 중요했습니다.

캘리포니아의 재생 에너지 추진

캘리포니아는 재생 에너지원에 대한 노력을 통해 캘리포니아 플렉스 경고(California Flex Alerts)를 만들었는데, 이를 통해 주와 지방 정부는 시민들에게 불필요한 에너지를 소모하는 장비를 꺼달라고 요청합니다.

Angwin은 "그리드의 60%에 태양광을 사용하면 오리 곡선이 생깁니다."라고 말했습니다. 이는 정상적인 에너지 그리드 수준이 다시 상승하기 전에 불안정한 수준으로 떨어질 수 있는 방식에 대한 업계 설명을 언급하며  , 오리 곡선의 윤곽을 형성합니다.

Angwin은 "오리 곡선은 태양 에너지원으로 인한 그리드 불균형에서 비롯됩니다."라고 말했습니다. "많은 그리드가 가장 많은 수요를 갖는 시간인 일몰 시간에 바로 해가 집니다. 사람들은 집에 돌아와서 전등과 TV를 켜고 저녁을 요리합니다. 그런데도 많은 사업체는 여전히 운영 중입니다. 그래프로 표시하면 오리 모양과 비슷합니다. … 전체 지역이 한꺼번에 태양열을 잃습니다."

"정오에 그리드의 100%를 공급할 만큼 충분한 태양광이 그리드에 있다면, 오후 4시에는 무엇을 할 것인가요?" Angwin에 따르면, 태양광의 50%는 오후 4시에 공급될 수 있지만, 여전히 필요한 나머지 50%는 다른 발전소에서 공급해야 합니다.

재생 에너지원으로서의 태양열은 어느 정도 예측 가능합니다. 아무도 날씨를 통제할 수는 없지만, 구름 덮개를 더하거나 빼고 지구의 지리적 위치를 감안할 때, 햇빛의 예측 정확도에는 일관성이 있습니다.

반면 풍력 발전은 일관된 일정이 없지만, 다른 지역보다 지속적으로 바람이 더 강한 지역이 있어 예측 예측이 제한적입니다. 예를 들어, 아일랜드 해안, 캘리포니아 알타몬트 고개의 회랑 , 텍사스, 오클라호마, 아이오와, 일리노이, 캔자스와 같은 주 에는 강풍 조건이 있습니다 .

원자력은 전기 기저부하를 제공합니다

"핵 에너지가 엄청나게 중요한 이유는 핵 [에너지]가 기저부하를 제공하는 매우 깨끗한 그리드를 가질 수 있기 때문입니다."라고 Angwin은 말했습니다. 기저부하는 1년 내내, 하루 24시간 필요한 것이며(그림 2), 원자력 발전소는 중단 없이 그 기저부하 수요를 지속적으로 공급할 수 있습니다.

원자력 에너지는 날씨와 달리 통제가 가능하기 때문에 재생 에너지는 기저부하를 공급하는 데 있어 원자력 에너지와 경쟁할 수 없습니다.

뉴욕시와 같은 경우, 기저부하는 종종 최대 일일 평균 전기 소비량의 거의 절반을 차지합니다. "잠들지 않는 도시"에서 야간 행사와 활동은 태양열로 지원하기 어려울 것입니다. 여름에는 뉴욕도 6월부터 9월까지 에어컨 수요가 높습니다.

에너지 투자자이자 기후 옹호자인 Isuru Seneviratne이 NYISO 데이터(2021)에서 준비한 그래프. (Meredith Angwin이 허가를 받아 공유)

핵은 핵폐기물을 생성하기 때문에 완벽하지 않으며 이를 주의 깊게 폐기해야 합니다. 폐기해야 합니다  방사성 특성 때문입니다. 그러나 생산되는 에너지 양에 있어서 비재생 에너지보다 환경적으로 더 바람직합니다. 미국 원자력 에너지 사무소에 따르면, 원자력 에너지는 대기 질을 보호하고, 토지 면적이 작으며, 폐기물을 최소화합니다.

생산되는 에너지의 양에 대해 재생 에너지는 토지 사용과 생산되는 폐기물에서 실제 발자국을 파악하기 위해 더 많은 연구가 필요합니다. 태양광 패널과 풍력 터빈은 수명이 있으며 이미 매립지에 버려지고 있습니다.

그리드에 대한 이해가 거의 없거나 전혀 없는 새로운 세대의 시민들은 대안이 없는 100% 재생 에너지원을 열렬히 추진하고 있습니다. 재생 에너지가 날씨에 의존하지 않고 완전히 제어될 때까지 핵 에너지 발전은 21세기 초반의 우리의 라이프스타일을 지원하는 가장 좋은 에너지원입니다.

*Christopher Olson is an environmental engineer, working on his Ph.D. in numerical modeling.

Source: Interview with Meredith Angwin, a specialist in grid oversight and governance, instructor at Osher at Dartmouth (formerly ILEAD) and the owner of Carnot Communications.

See also "Promises and Pitfalls: The Future of Nuclear Energy, " The Earth & I, August/September 2022, and "UK and France Promise Nuclear Energy Resurgence," The Earth & I, December/January 2021-2022.