한미 원자력 협정 협상 전략: 선택지 개발 및 최적 차선책 모색

이찬송 세종연구소 연구위원

핵심요약

■ 한국의 핵연료 주기 달성에 대한 대안적 접근

❍ 우라늄 농축 및 사용후핵연료 재처리를 위해 한국이 취할 수 있는 차선책들은 무엇인가? 핵연료 완전 주기에 대한 협상 결렬 시 활용 가능한 전략적 옵션은 무엇인가?

❍ 한국은 에너지 안보, 산업 경쟁력, 기후변화, 환경 안보, 지정학적 차원에서 우라늄 농축 및 사용후핵연료 재처리(재활용) 권한 필요

❍ 2015년 한-미 원자력 협정의 고위급 위원회를 이용하거나, 협정을 개정하거나, 새로운 협정을 맺어서 한국의 핵연료 주기 달성 가능. 차선책은 모든 경우에 마련될 필요

 - 농축 및 재처리를 포함 원자력의 평화적 이용은 핵확산금지조약(Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons, NPT) 제4조가 명시하는 불가양의 권리(inalienable right). 한국이 

   핵연료 주기 달성에 있어서 주권을 보유하지만, 미국의 핵확산 우려를 덜기 위해 그 행사에 있어서 스스로 제약

 - 2015년 발표된 “대한민국 정부와 미합중국 정부 간의 원자력의 평화적 이용에 관한 협력 협정(이하 한미 원자력 협정)”은 양자 차관급 상설 협의체인 고위급 위원회(High-Level Bilateral

   Commission, HLBC)를 통해 한국의 핵연료 주기 논의 진행하도록 설계

 - 핵확산을 우려한 미국의 소극적 태도, 한국 정부의 반원전 정책, 사우디 및 폴란드 원전 수출 과정에서 한수원과 웨스팅하우스 지식재산권 분쟁 여파 등으로 2018년 8월 2차 회의 이후 HLBC 중단 

 - HLBC를 이용하든, 협정을 개정하든, 아니면 새로운 협정을 맺든, 미국과의 협상 시 차선책(a second-best alternative) 혹은 하한선(a fallback line) 마련 필요 

❍ 로버트 퍼트남(Robert Putnam)의 양면 게임(Two-level Game) 이론은 국가 간 협상을 설명하는 적절한 분석틀 제공

 - 상대국의 윈셋을 늘리고 자국의 윈셋을 줄이는 것이 상대적 이익을 높일 수 있으며, 한국은 차선책들을 통해 미국의 정책 연합 형성의 변화를 유도하여 내재적으로 미국의 윈셋 변화를 추구하고 한국

   의 선호가 반영될 수 있는 거래 공간 확보

 - 2015년 협상은 당시 미국의 완강함 속에 미래 정책 조합의 변화 가능성을 구성하여 파레토 최적합의 시발점(추진 경로)을 확보. 미국이 한국을 ‘핵 확산국이 아닌 핵 비확산국’으로, ‘원자력 경쟁국이

   아닌 협력국’으로 인식하도록 유도 노력 필요

❍ 우라늄 농축 및 재처리 이슈를 쪼개기 수법(슬라이싱-다이싱, slicing-and-dicing)을 통해 이론적 범주에서 고려할 수 있는 방안들의 집합 도출

 - 영토(territoriality), 기술(technology), 농축/재처리 여부 등 3개의 항목으로 나누고, 각 항목의 세부 변수들을 분류하여 총 71개의 차선책 시나리오들 중 상대적으로 현실적인 18개의 차선책 시나

   리오들 도출 가능

■ 차선책 모색

❍ (가 - 한국 내 5% 미만 농축 허용, 해외 위탁재처리 부산 물질 반입) 한국이 우라늄 농축 권리를 추구하되 U-235 5%에 상한선 설정. 현재 3세대 대형 원전에 공급될 핵연료들만 자체 생산

 - 한수원이 가동 중인 대부분의 원전들은 4~5% 수준의 저농축 우라늄 원료 사용. 현재 한국의 에너지 안보 현실과 산업 이익을 바탕으로 5% 미만의 U-235 농축 권리만을 우선적으로 주장

 - 미국은 TerraPower, NuScale, X Energy 등을 통해 4세대 SMR 원전 건설의 주도권을 확보하려고 하며, 한국은 두산에너빌리티 중심으로 이들과 공급망 협력 진행. 한국이 스스로 제약을 

   설정하고, LEU+, HALEU 등의 미래 연료 시장의 선도권을 미국에게 양보 

 - 재처리의 경우 현재 수준의 한-미 원자력 협정을 유지하되 미국 혹은 제3국에서 수행된 재처리 부산 물질 일부(우라늄 원료)를 한국에 반입하고 사용하는 것에 대해 미국의 장기 동의 추구

❍ (나 - 한국 내 블랙박스 모델 도입, 해외 위탁재처리 부산 물질 반입) 우라늄 농축에 있어서 한국에 시설을 건설하되 한국의 기술 접근을 차단하는 블랙박스 모델 도입

 - 우라늄 농축 시설을 한국 내 건설하고 운영하지만, 한국 정부나 기업의 기술 접근이 차단되고, 한국 기업은 생산된 물질에 대한 소유권만 보유. 한국 원자력 기업의 핵연료 시장 접근성과 연료 공급 

   안정성을 간접적으로 향상

 - 비핵 국가에 적용한 블랙박스 모델의 선행 사례 부재. 이에 구체적인 내용에 대해서는 학술적, 정책적 연구 필요. 다만, 기술 접근을 제한한 블랙박스 사례들은 존재하며 이로부터 일정 함의 도출 가능

 - 동 브리프의 블랙박스 모델은 다른 차선책들과 마찬가지로 핵연료 주기 정책의 최종 목표가 아니고 과도기적 대안. 선행 주기 실현성을 제고하고, 핵연료 시장에 대한 간접적 참여 방안

 - 재처리의 경우 위 ‘가’항 논의와 일치 

❍ (다 - 미국 내 20% 미만 농축, 해외 위탁재처리 부산 물질 반입) 미국 내에서만 한국의 우라늄 농축을 허용하고 생산된 물질에 대한 소유권 인정

 - 한국 원자력 기업들은 미국 내에서 가스원심분리기 및 레이저 농축 기술에 대한 접근권을 갖고 생산된 물질에 대해서도 소유권을 주장. 생산 장소에 있어서 제약을 받지만 시장 상황에 맞춰 자유롭게 

   생산량을 조절하는 등 기술 접근 및 경영권 확보

 - 미국 원자력 규제 위원회(Nuclear Regulatory Commission, NRC)의 안전조치, 물리적 방호 기준, 안전 기준 등을 준수. 상업 활동에 따른 납세 및 수출입 관세 등도 미국법 적용

 - 미국은 한국 기업들의 농축 활동을 미국 내로 제한하여 핵확산의 위험을 현저히 낮추고, 현지 인력 고용 등을 통해 지역 경제를 활성화하며, 한국 기업의 미국 내 투자 활성화

 - 점차 미국 외 캐나다, 프랑스, 영국 등 핵확산 위험이 적은 제3 국가들에서도 한국 기업의 생산 활동이 가능하도록 허용 범위 확대 가능

 - 재처리 영역의 경우 위 ‘가’ 항에서 논의된 것과 일치 

❍ (라 - 미국 내 공동 농축, 해외 위탁재처리 부산 물질 반입) 만약 미국 정부가 한국 기업의 독자적인 농축 기술 확보에 대해 여전히 강한 우려를 표명할 경우, 한국 기업들은 미국 기업들과 미국 내에서

   합작 사업 추진

 - 미국은 한국 기업들의 기술 소유를 공동으로 제한하는 한편, 미국 내에서만 농축을 진행하여 핵확산 위험을 최소화 할 수 있음. 2015년 한미원자력협정은 제5조에서 ‘합작 사업’ 명시 

 - 기술력이 상대적으로 떨어지는 한국계 원자력 기업들이 합작 회사 구성을 통해 선도 기업들의 기술과 노하우를 습득하는 기회 마련

 - 재처리 영역의 경우 위 ‘가’ 항에서 논의된 것과 일치

❍ (마 - 농축 관련 가~라 시나리오 적용, 해외 재처리 (재활용) 기술 개발 참여 확대) 우라늄 농축의 경우 위 ‘가~라’ 항에서 논의된 것과 일치. 현재 해외 위탁재처리에서 더 나아가 재처리 관련 공동 

   기술 개발 및 해외 기반 실증 사업 추진

 - 미국의 동의 속에 미국이나 유럽 및 다른 원자력 선진 기업이나 공공 연구소와 함께 차세대 재처리(재활용) 기술 사업들(우라늄 및 초우라늄 원소 분리, 변환 기술/파이로 프로세싱/고속 중성자로)에 

   참여할 수 있는 포괄적 장기동의 추진

 - TRU, 사고 저항성 핵연료(Accident Tolerant Fuel, ATF) 등에 대한 국제 연구에 참여할 수 있는 권한을 획득하고, 이것을 실제 수행할 수 있는 실증 사업 시설에 대해 투자

 - 관련된 다른 방안은, 한-미가 10년간 파이로에 대해 수행 끝에 얻은 비공개 결과 보고서를 일본과 공유하고, 2026년 종료되는 핵비확산 수용성 연구의 후속 과제로 한-미-일 공동 실증 연구 사업 

   추진하는 것

■ 정책 제언

❍ 미국의 원자력 정책 생태계 연구

 - 미국의 윈셋을 지속적으로 타진하고 모니터링 하면서 미국의 인식 재편을 불러올 수 있는 다양한 방안 마련 필요. 미국 내 한국의 핵연료 주기 완성에 대해 반대하는 행위자들의 정체성과 선호를 

   세밀히 조사하여 이들의 우려를 불식시키고 선호를 바꿀 수 있는 대안 마련

❍ 한국의 원자력 산업 및 협상 역량 제고

 - 한국의 원자력 기반과 원전 산업 역량이 미국과의 협상에서 한국이 보유한 가장 큰 레버리지. 과거 탈원전 등과 같은 잘못된 정책을 지양하고, 제조, 운영, 수출 등에 있어서 한수원과 두산이 갖는 

   전략적 위상을 바탕으로 한국의 원자력 산업이 미국 원자력 산업의 필수 불가결한 파트너임을 각인시키기 위해 노력

 - 동시에 국가 핵연료주기 정책을 수립해서 농축·재처리 추진의 정책적 근거 마련. 비확산 기본법 제정 등도 미국의 핵확산 우려를 경감시키는데 일조 가능(전봉근, 2025)

 - 협상력 제고를 위해 조직 개편 및 네트워크 역량 구축 필요. 원자력협력대사 등을 신설하여 고위급 외교채널 강화(전봉근, 2025). 외교부, 산업부, 과기부 간 긴밀한 업무 협조가 필요하고, 한수원,

   두산에너빌리티, 한국원자력연구원 등 관련 민·관·산·학·연의 유기적 협력 필요

❍ 주변국 우려를 불식시키기 위한 외교적 노력과 창의적인 전략 및 전술 개발을 위한 지식 네트워크 구축

 - 프랑스, 영국, 일본 등 제3국과 원자력 협력을 할 경우 이 국가들의 규제도 수용해야 함. 한국의 핵연료 주기 달성에 국제 사회가 찬성할 수 있도록 원자력의 평화로운 이용을 위한 책임감 있는 정책

   들을 입안하고 적극적인 원자력 외교 전개​