소형 모듈 원자로(SMR)의 배경
소형 모듈 원자로(SMR, Small Modular Reactor)는 기존의 대형 원자로와 비교하여 경제성, 안전성, 그리고 유연한 운영 측면에서 주목받고 있는 차세대 원자로 기술을 말합니다. 기존 원전은 한 기당 수천 메가와트(MW) 규모의 발전 용량을 갖고 있고, 중앙 집중식 전력 공급 방식에 최적화되어 있습니다. 반면, SMR은 300MW 이하의 출력을 갖고 있으며, 모듈형 설계를 기반으로 하여 필요한 만큼 증설이 가능하다는 큰 특징이 있습니다. 건설 비용적인 측면에서도 상당히 차이가 있는데, 기존 원전은 한 기를 건설하는데 현장에서 시공부터 완공까지 이루어져야 하는 어려움이 있습니다. 그러나 SMR은 공장에서 사전 제작 후 현장에서 조립하여 시공하는 방식이기 때문에 초기 투자 비용과 공사 기간을 대폭 줄일 수 있습니다. 또한, SMR은 전력 수요에 따라 분산 배치 할 수 있어 지역 단위의 에너지 공급이 가능합니다. 이러한 특징들이 반영되어 전력 인프라가 부족한 지역이나 신재생에너지와의 연계가 필요한 곳에서 SMR 도입이 적극적으로 검토되고 있습니다. 탄소배출과 관련한 부분도 SMR의 성장 배경 중 중요한 부분을 차지하고 있습니다. 많은 국가들이 2050년까지 탄소 중립을 목표로 설정하면서, 안정적인 저탄소 에너지원으로 원자력의 중요성이 다시 부각되었습니다. 이미 알려진 친환경적 에너지원으로 태양광과 풍력 발전 에너지는 간헐성 문제가 있어 날씨에 따라 발전량의 변동성이 있기 때문에, 이를 보완하기 위한 안정적인 기저 전원 역할을 할 수 있는 SMR이 이상적인 해결책으로 떠오르게 되었습니다. 많은 문제점과 환경적 영향을 염두해 볼 때 기존의 화력발전소를 대체할 수 있는 대안으로 SMR을 각국에서 적극적으로 검토하고 있습니다.
SMR의 기술 개발 현황
SMR 기술은 현재 미국, 캐나다, 유럽, 아시아를 중심으로 활발하게 개발되고 있습니다. 각국의 원자력 관련 기업들과 연구소들이 최적의 시스템을 효율적으로 활용할 수 있도록 새로운 모델들을 개발하고 있습니다. 각 나라마다 현재 기술 개발과 현황등에 대한 내용을 알아보겠습니다.
1. 미국
미국은 SMR 기술 개발에서 가장 앞서있는 국가 중 하나입니다. 미국의 대표적인 SMR기업으로는 누 스케일 파워(NuScale Power)가 있으며, 이 회사는 77MW급 SMR 모듈을 개발해 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 설계 인증을 획득하였습니다. 2029년까지 미국 내 첫 번째 상용 SMR발전소를 가동할 계획이며, 유럽과 아시라 시장으로 진출을 모색하고 있습니다. 또한, 빌 게이츠가 지원하는 테라파워(TerraPower) 역시 SMR 기술 개발에 집중하고 있으며, 고속 소듐냉각로(Natrium) 기반의 차세대 원자로를 개발 중에 있습니다.
2. 캐나다
캐나다는 SMR 기술을 활용하여 원거리 지역과 산업 단지에 전력을 공급하는 방안을 추진 중입니다. 캐나다 정부는 2023년대 초반까지 SMR 실증 사업을 완료할 계획이며, 특히 혹한 지역에서의 에너지 공급 문제를 해결하는 데 SMR을 활용할 방안을 연구하고 있습니다. OPG(Ontario Power Generation)와 X-energy 등 여러 기업이 SMR 개발을 주도하고 있으며, 우라늄 자원이 풍부한 만큼 자국 내 원자력 발전 확대를 목표로 하고 있습니다.
3. 유럽
유럽은 프랑스, 영국, 러시아 등이 SMR 개발을 적극적으로 추진하고 있습니다. 프랑스의 EDF(Electricite De France)는 자국 내 원자력 발전소를 점진적으로 SMR로 대체하는 전략을 추진 중에 있으며, 영국 정부는 2030년까지 SMR을 포함한 차세대 원자로 16기를 건설하겠다는 목표를 발표했습니다. 영국의 롤스로이스(Rolls Royce)는 SMR 개발을 위한 대규모 연구개발 프로젝트를 진행 중이며, 표준화된 모듈 설계를 통해 비용 절감을 시도하고 있습니다. 러시아의 행보는 로사톰(Rosatom)을 통해 이미 해상 SMR을 실증 운전 중이며, 북극 지역의 전력 공급을 위한 소형 원자로 개발을 지속적으로 추진하고 있습니다.
4. 아시아
아시아에서는 한국, 중국, 일본이 SMR 개발을 활발히 진행하고 있습니다. 한국은 한국수력원자력(KHNP)을 중심으로 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR)를 개발 중이며, 2030년대 중반까지 실증을 목표로 하고 있습니다. 한국의 SMR 기술은 높은 안전성과 경제성을 갖추고 있으며, 글로벌 SMR 시장에서 중요한 경쟁력을 가질 것으로 평가받고 있습니다. 중국은 자국 내 에너지 수급 문제를 해결하기 위해 적극적으로 SMR 개발을 진행 중이며, 2021년 세계 최초로 해상 부유식 SMR 가동을 시작했다. 일본은 후쿠시마 원전 사고 이후 원자력 발전을 축소했지만, 최근 탄소 중립 목표와 에너지 안보 차원에서 SMR 연구를 다시 강화하는 분위기입니다.
SMR 시장의 전망
SMR 시장은 앞으로 지속적으로 성장할 것으로 예상합니다. 하지만, 해결해야 할 과제들도 많이 있습니다. 3가지 정도로 요약해 볼 수 있는데, 첫 번째는 경제성 확보입니다. SMR 발전 단가는 기존 대형 원전보다 높고, 상용화를 위해서는 대량 생산 체계를 구축하여야 하며, 건설 비용을 낮추는 것이 필수적입니다. 두 번째는 규제문제가 있습니다. 기존 원자로와는 다른 설계를 적용하는 만큼 각국의 원자력 규제 당국의 승인 절차가 복잡할 수 있으며, 이를 해결하기 위해 국제 표준화 작업이 필요합니다. 세 번째는 사회적 수용성입니다. 원자력 발전에 대한 대중의 인식이 국가별로 다르며, SMR이 기존 원전보다 안전성이 뛰어나다는 점을 적극적으로 홍보하는 것이 중요합니다. 그럼에도 불구하고, SMR은 전 세계적인 탈탄소정책과 맞물려 지속적으로 성장할 가능성이 높습니다. 기존 대형 원전의 한계를 보완하면서도, 신재생에너지와 연계할 수 있는 유연한 에너지원으로 자리 잡을 것으로 보입니다. 앞으로 2030년대에는 여러 국가에서 SMR이 본격적으로 상요화 될 것이며, 이에 따라 글로벌 에너지 시장에서도 중요한 역할을 하게 될 것으로 기대할 수 있습니다. 경제성과 안전성을 확보할 수 있을지가 향후 SMR 시장의 성장 여부를 결정하는 중요한 요소가 될 것입니다.