소형 모듈형 원자로(SMR) - (2024/05/28)

소형 모듈형 원자로(SMR): 미래의 에너지 솔루션

소형 모듈형 원자로(SMR, Small Modular Reactor)는 차세대 원자력 기술로, 전통적인 대형 원자로에 비해 작은 규모와 모듈식 설계를 특징으로 합니다.

SMR은 다양한 장점으로 인해 에너지 산업의 미래를 선도할 중요한 기술로 주목받고 있습니다. 이 글에서는 SMR의 정의, 주요 특징, 장점, 현재 개발 상황, 그리고 미래 전망에 대해 살펴보겠습니다.

SMR의 정의와 주요 특징

소형 모듈형 원자로(SMR)는 전력 출력이 300메가와트(MW) 이하인 원자로를 말하며, 전통적인 대형 원자로에 비해 크기가 작고 모듈식 설계로 제작됩니다. 이는 여러 개의 모듈을 조립하여 확장 가능한 전력 공급 시스템을 구축할 수 있다는 것을 의미합니다.

SMR의 장점

경제성: 공장에서 모듈을 사전 제작함으로써 현장 건설 기간과 비용을 줄일 수 있으며 규모의 경제를 활용하여 운영 및 유지보수 비용을 낮출 수 있습니다.

안전성: 자연 순환 냉각과 같은 수동 안전 시스템을 통해 사고 시에도 안정적으로 운영할 수 있습니다.

작은 크기와 낮은 출력: 사고 발생 시 영향 범위가 제한적이므로 위험성을 낮출 수 있습니다.

유연성: 전력 생산 외에도 해수 담수화, 지역 난방, 산업용 열 공급 등 다양한 용도로 활용 가능합니다.

단계적 확장 가능: 전력 수요 증가에 맞춰 원자로를 추가 설치하여 용량을 유연하게 조정할 수 있습니다.

환경 친화성: 원자력은 화석 연료에 비해 탄소 배출이 적어 기후 변화 대응에 기여할 수 있고 폐기물 발생량이 상대적으로 적으며, 고도화된 폐기물 관리 기술을 적용할 수 있습니다.

소형 모듈형 원자로(SMR, Small Modular Reactor)는 많은 장점을 가지고 있지만, 완전한 솔루션이 되기 위해 해결해야 할 몇 가지 단점과 도전과제도 있습니다. 여기서는 SMR의 주요 단점을 살펴보겠습니다.

 

SMR의 단점

높은 초기 비용: 개발 및 설계 비용: SMR 기술은 아직 상용화 초기 단계에 있으며, 연구개발(R&D) 비용이 상당히 높습니다. 새로운 기술을 개발하고 인증을 받는 과정에서 많은 자본이 필요합니다.

초기 투자 부담: 대규모 전력 설비를 구축하는 것에 비해 초기 투자 비용이 낮을 수 있지만, 여전히 초기 자본 투자가 필요합니다. 특히, 새로운 인프라와 공급망을 구축하는 데 추가 비용이 발생할 수 있습니다.

규제와 인증 문제: 각국의 원자력 규제 기관은 SMR에 대한 규제와 인증 절차를 아직 확립하지 않은 경우가 많습니다. 기존 대형 원자로와는 다른 특성을 가지기 때문에 새로운 규제 프레임워크가 필요합니다.

긴 인증 과정: 새로운 원자로 설계는 안전성과 효율성을 입증하기 위해 엄격한 테스트와 긴 인증 과정을 거쳐야 합니다. 이로 인해 상용화까지 시간이 많이 소요될 수 있습니다.

규모의 경제 부재: 대형 원자로는 규모의 경제를 통해 전력 생산 비용을 낮출 수 있습니다. 그러나 SMR은 상대적으로 작은 규모로 인해 동일한 경제적 이점을 얻기 어려울 수 있습니다. 특히 초기 상용화 단계에서는 생산 단가가 높을 수 있습니다. SMR은 수십, 수백 기를 건설해야 경제성을 확보할 수 있습니다.  

폐기물: 주요부분을 압력용기에 집적하므로 원자로의 수명이 다한 후 폐기해야하는 고준위 폐기물의 양이 크게 늘어납니다. 집적 밀폐 방식은 주요장치를 다 포함한 압력용기의 상대적 크기가 훨씬 크기 때문에 그만큼 폐기물로 나오는 양이 많아집니다.  또한 가격을 낮추기 위해 60-80년 씩 잡는 통상 원자로보다 수명을 훨씬 짧게 잡기 때문에 더 많은 폐기물이 발생합니다.

SMR기업

소형 모듈 원자로(SMR) 분야에서 주목받고 있는 기업들이 있습니다. SMR은 소형 모듈 원자로로, 300MV까지 출력을 내는 원자로를 말합니다. 이러한 SMR은 큰 발전소를 건설하는 비용과 장소 선정의 어려움을 극복하며, 더 유연하게 설치할 수 있는 장점이 있습니다. 그럼 몇몇 주목받는 SMR 관련 기업을 살펴보겠습니다1.

두산에너빌리티 (034020): 세계적으로 인정받는 SMR 생산 전문 기업입니다. 미국의 엑스에너지와 지분 투자 및 개발 관련 자재 공급계약을 맺기도 했습니다.

현대건설 (000720): 미국의 원전 설계 및 제조 기업인 홀텍스로부터 4조 원 규모의 수주를 받아 2026년까지 미국 현지에 SMR 시설을 지을 예정입니다.

SK이노베이션 (096770): 올해 초 미국의 SMR 설계 기업인 테라파워와 SMR 상용 원자로 개발 관련 협약을 맺고 약 3,000억 원을 투자하며 본격적으로 미국 시장 공략에 나섰습니다.

DL이엔씨 (375500): 미국의 SMR 개발사인 엑스에너지와 약 250억 원의 투자 계약을 체결하여 본격적으로 미국 진출에 나섰습니다. 이번 계약은 엑스에너지의 전환사채를 인수하는 방식으로 진행되었습니다.

현재 개발 상황

SMR 기술은 전 세계적으로 활발히 개발되고 있습니다. 주요 국가와 기업들이 SMR 개발에 앞장서고 있으며, 다양한 모델이 상용화를 목표로 하고 있습니다.

미국

NuScale Power: NuScale은 미국의 대표적인 SMR 개발 회사로, 첫 상용화 모델인 NuScale Power Module을 개발 중입니다. 2020년 미국 원자력 규제위원회(NRC)로부터 설계 인증을 받았습니다.

TerraPower: 빌 게이츠가 설립한 TerraPower는 혁신적인 SMR 기술을 개발하고 있으며, Natrium이라는 신형 원자로 모델을 개발 중입니다.

캐나다

CNL: 캐나다 원자력 연구소(CNL)는 다양한 SMR 프로젝트를 지원하고 있으며, 캐나다는 SMR 상용화를 위한 규제 프레임워크를 마련하고 있습니다.

한국

SMART: 한국은 SMART(Small Modular Advanced Reactor Technology)라는 자체 개발 SMR 모델을 보유하고 있으며, 이를 기반으로 해외 시장 진출을 모색하고 있습니다.

러시아

RITM-200: 러시아는 RITM-200이라는 해상용 SMR을 개발하여 쇄빙선에 탑재하고 있으며, 향후 육상용으로도 확대할 계획입니다.

결론

소형 모듈형 원자로(SMR)는 차세대 원자력 기술로서 다양한 장점과 가능성을 가지고 있습니다. 경제성, 안전성, 유연성, 환경 친화성 등 여러 측면에서 기존 원자력 발전소를 뛰어넘는 잠재력을 가지고 있으며, 전 세계적으로 활발한 개발이 이루어지고 있습니다.

SMR은 미래 에너지 시장에서 중요한 역할을 하며, 지속 가능한 에너지 공급을 위한 핵심 기술로 자리 잡을 것으로 기대됩니다.