한미 원자력협정, ‘일본 모델’ 향한 실질 진전…농축·재처리 권한 확대 가시권

1. 왜 지금 ‘원자력협정’인가

국내 원전 생태계는 수출 확대, 차세대 원자로 개발, 연료 안정성 강화라는 세 가지 과제를 동시에 풀어야 하는 국면에 서 있다. 글로벌 에너지 시장은 탄소중립을 향해 재편되고 있고, 우크라이나 전쟁 이후 연료 공급망의 취약성이 드러나며 원전 연료의 자립성과 다양화가 다시 중요해졌다. 이런 배경에서 한미 원자력협정의 개정은 단순한 외교 현안이 아니라, 산업 경쟁력과 에너지 안보를 좌우하는 구조적 이슈다.

특히 우라늄 농축과 사용후핵연료 재처리 권한은 ‘핵연료 주기’를 어디까지 국내에서 소화할 수 있느냐를 결정한다. 지금까지는 제한이 뚜렷했지만, 이번 협의가 진전되면 국내 기업과 연구기관이 다룰 수 있는 기술의 범주와 깊이가 확장되고, 장기 계약 구조도 달라진다.

2. 일본 모델이 의미하는 것

협상 문맥에서 거론되는 ‘일본 모델’은 두 가지 함의를 가진다. 첫째, 민수 목적의 농축·재처리 활동을 국제 비확산 규범과 철저히 결부해 투명하게 운영한다는 점이다. 둘째, 국가가 아닌 민간·공공의 혼합 구조로 연료 공급망을 분산하고, 경제성 검증을 병행한다는 운영 철학이다.

일본은 상업 재처리 시설과 MOX(혼합산화물) 연료 이용 계획을 병행하며, 국제원자력기구(IAEA) 포괄적 안전조치 하에 강도 높은 사찰과 계량관리 체계를 운영해 왔다. 우리에게 시사하는 바는, 기술적 권한 확대와 별개로 제도·감시·기술보안의 세 축이 함께 움직여야 실효성을 확보할 수 있다는 점이다.

3. 현행 한미 협정의 한계와 개정 논의의 핵심

2015년 개정된 현행 협정은 평화적 이용 원칙에 기반해 협력 범위를 넓혔지만, 농축 허용 범위와 재처리 승인 절차는 여전히 높았다. 실무에서는 사전 동의, 사후 보고, 기술·설비 수준의 관리 등 촘촘한 절차가 있어 연구·실증 단계에서 속도가 느릴 수밖에 없었다.

이번 개정 논의의 핵심은 두 갈래다. 첫째, 농축 상한과 적용 범위의 상향 조정 또는 별도 카테고리 신설을 통해 연구·상용 모두에 예측 가능한 룰을 만드는 것. 둘째, 사용후핵연료의 처리·재활용을 위한 재처리 또는 파이로프로세싱 등 대체기술의 실증과 상용화를 제도권에서 단계적으로 허용하는 것이다. 이 과정에서 ‘핵무장과의 철저한 절연’ 원칙을 분명히 하되, 산업적 효용을 극대화하는 설계가 관건이다.

4. 농축·재처리 권한 확대 시 변화할 것들

4-1. 연료조달의 선택지가 넓어진다

장기적으로 저농축우라늄(LEU)에서 고성능 연료형태(예: 고농밀도 펠릿, 고농축 저농축 범주 내 특수연료)까지 검토 폭이 넓어진다. 국내외 광산·정련·전환·농축 기업과의 계약 포트폴리오를 다변화할 수 있어, 지정학적 충격에 대한 완충 능력이 커진다.

4-2. 수출 패키지 경쟁력이 올라간다

원자로 설계와 운영 경험에 더해 연료공급·연료주기 서비스까지 묶은 ‘패키지 수출’은 수주 경쟁에서 차별화 포인트가 된다. 특히 신규 원전 도입국은 운영 초반 안정적인 연료공급과 사용후핵연료 관리 옵션을 중요하게 본다. 권한 확대는 이러한 요구에 대한 신뢰도 있는 제안을 가능하게 한다.

4-3. 연구개발의 시계가 빨라진다

고온가스로·소형모듈원전(SMR)·고속로 등 차세대 개념은 설계 단계에서 연료사이클 가정이 필수다. 국내에서 파일럿 수준의 농축·후행주기 실증이 가능해지면 R&D-실증-표준화의 선순환이 열린다. 이는 관련 소재, 기기, 계측·제어 산업으로 파급된다.

5. 산업·경제적 파급효과: 연료, 기술, 공급망

연료 단가 자체를 절대적으로 낮추는 것은 쉽지 않다. 다만 조달 위험을 줄이면 금융비용과 보험성 비용이 낮아지고, 장기 계약에서 협상력이 높아진다. 또한 국내 가공·정비·검사 역량이 확장되면 고부가가치 서비스 매출이 늘어난다.

포인트: 권한 확대가 ‘즉각적 비용 절감’으로 직결되진 않는다. 대신 조달 안정성과 기술자립도가 올라가며, 수출 패키지 경쟁력과 금융 측 비용 절감 효과가 누적된다.

6. 안전·비확산 원칙과 국제 규범

민수 원자력에서 안전과 비확산은 협상력의 기반이자 전제다. 국내 규제체계는 다층방호, 안전문화, 운영투명성, 실시간 계량관리 같은 요소를 이미 제도화하고 있다. 권한 확대 논의는 이 체계 위에서 국제원자력기구(IAEA) 사찰과 상호 검증, 실시간 감시 기술(예: 온라인 계측, 봉인·감시장치 통합)을 더 촘촘히 설계하는 방향으로 진행될 가능성이 높다.

핵심은 ‘산업적 이익’과 ‘비확산 신뢰’의 동시 달성이다. 일본 모델이 자주 거론되는 것도 이 균형을 제도 설계로 구현했기 때문이다. 우리에게 요구되는 것도 투명한 데이터 공개, 시설 접근성, 국제협의 절차의 신속성과 반복성 보장이다.

7. 관세·안보 패키지와 외교적 변수

이번 협상은 안보 이슈와 통상 이슈가 맞물린다. 관세와 안보를 동시에 정리해 발표하려 했으나, 통상 파트의 세부 조율이 길어지며 발표 시점이 가늠되고 있다. 다만 안보 분야 문안은 상당 부분 정리된 것으로 알려져 있어, 원자력협정 개정이 먼저 공표되고 뒤이어 후속 절차로 넘어갈 수도 있다.

외교 관점에서 보면, 방위비·역할 분담 등 넓은 맥락 속에서 상호 신뢰가 형성될수록 민감한 기술 협의도 탄력을 받는다. 원자력은 파급력이 크기 때문에 ‘일괄타결’보다 ‘단계적 공표-후속 작업’의 방식을 택할 가능성도 상존한다.

8. 국내 에너지 전략과 사용후핵연료 로드맵

권한 확대는 곧 로드맵의 압축을 뜻한다. 사용후핵연료를 두고는 중간저장, 건식처리, 최종처분, 재활용 등 여러 경로가 있다. 실무적으로는 안전성·경제성을 검증하면서 사회적 수용성까지 확보해야 한다.

우선순위 제안

• 중간저장 설비의 안전·보안 설계 고도화와 지역 협의의 상시화.
• 건식처리·파이로 기반 전주기 평가: 공학적 실증과 규제 프레임 병행.
• 최종처분 후보지 탐색과 지질데이터 축적의 장기화 전략.
• SMR 전용 연료주기 옵션 검토: 고성능 연료, 장주기 운전 연구 병행.

사회적 신뢰를 위해선 기술 논의와 별개로 ‘정보 공개의 일상화’가 중요하다. 공청회, 데이터 포털, 설명 가능한 안전 기준을 병행해야 한다.

9. 해외 사례 비교: 일본·EU·캐나다

일본은 상업 재처리와 MOX 활용을 제도권에서 관리하며, 국제 사찰과 투명한 운영을 병행해 왔다. 유럽은 국가별로 농축·재처리 권한과 전략이 다르지만, 연합 차원에서 규격·안전기준을 통일하는 경향이 있다. 캐나다는 천연우라늄·중수로 전통에서 출발해 최근 SMR로 포지션을 넓히며, 연료·부품 공급망을 리뉴얼하고 있다.

공통점은 세 가지다. 첫째, 장기적 시계에서 연료주기 정책을 고정하지 않고 기술 성숙도에 따라 조정한다. 둘째, 비확산·안전 데이터의 투명성을 경쟁력 요소로 삼는다. 셋째, 산업계-규제기관-연구계의 삼각 협력으로 실증과 제도를 맞물린다.

10. 앞으로의 일정과 체크포인트

단기 체크

• 공표 형식: 원자력협정 개정의 단독 발표 여부.
• 농축 상한·범주: 연구·상용 구분과 단계적 확대의 로드맵 유무.
• 재처리 트랙: 습식/건식/대체공정의 실증 범위와 사찰 프로토콜.

중기 체크

• 국내 규정 정비: 계량관리, 사이버·물리보안, 환경영향 평가 고도화.
• 산업 인력 양성: 핵연료·후행주기·방사화학 특화 트랙 확대.
• 수출 전략: 연료공급·사용후핵연료 관리 옵션을 포함한 패키지 구조.

장기 체크

• 최종처분 인프라: 후보지, 공학적 방벽, 장기 모니터링 체계.
• SMR-대형원전 조합: 수요지 분산과 그리드 안정화 전략.
• 국제 공조: 공동 비축, 합작 농축·가공 허브 참여 여부.

요약하자면, 이번 개정은 ‘기술권한의 확장’ 그 자체보다 ‘신뢰를 기반으로 한 산업 플랫폼’으로의 전환을 뜻한다. 투명성과 안전, 경제성의 균형을 잡는 설계가 성공의 조건이다.