두산에너빌리티 중심의 소형 모듈 원자력 발전(SMR) 시장 분석

1. 요약

• 이 리포트는 두산에너빌리티의 소형 모듈 원자력 발전(SMR) 기술과 시장에서의 현재 상태 및 전략을 분석합니다. SMR은 기존 대형 원자력 발전소보다 소형화되어 있어 유연하게 설치 및 운영할 수 있는 장점이 있습니다. 두산에너빌리티는 뉴스케일파워와의 전략적 협력을 통해 미국 UAMPS 프로젝트와 같은 대규모 사업에 참여하고 있으며, 글로벌 시장으로의 적극적인 진출을 계획하고 있습니다. 창원 공장은 SMR 부품 제작 및 완제품 생산까지 전 공정을 처리할 수 있는 종합적인 생산 능력을 갖추고 있습니다. 리포트는 SMR이 차세대 에너지원으로서의 가능성과 두산에너빌리티의 전략적 위치를 종합적으로 다루며, 한국 정부의 지원과 글로벌 시장 전망을 함께 분석합니다.

2. 소형 모듈 원자력 발전(SMR) 개요

• 2-1. SMR의 정의와 특징

• 소형 모듈 원자로(SMR, Small Modular Reactor)는 기존 대형 원자력 발전소와 다르게 소형화된 원자로로서 모듈 단위로 제작 및 설치가 가능하여, 필요한 전력 수요에 맞춰 유연하게 확장할 수 있는 특징을 갖고 있습니다.

• 2-2. 기존 대형 원전과의 비교

• 기존의 대형 원자력 발전소는 대규모의 부지와 많은 건설 비용 및 기간이 필요하지만, SMR은 소형 모듈 단위로 제작되어 현장에서 조립할 수 있어 비용과 시간을 크게 절감할 수 있습니다. 또한, 일체형 구조로 원자로, 증기발생기, 가압기 및 주요 배관 등을 원자로 용기에 포함하며 별도의 격납 건물이 필요하지 않습니다.

• 2-3. SMR 기술의 장점

• SMR 기술은 고도의 안전성을 제공하며, 특히 지하 수조에 담겨 있는 구조로 비상 상황에서도 냉각수가 지속적으로 공급되어 안전성을 높였습니다. 각 모듈은 60MW의 출력을 내며, 전력 수요에 맞게 모듈 수를 조정할 수 있는 유연성을 지닙니다. 뉴스케일파워(NuScale Power)의 소형 모듈 원자로는 비용과 기간을 줄이고 신규 발전원뿐만 아니라 재생에너지 백업 전원으로도 활용할 수 있습니다.

3. 두산에너빌리티의 SMR 시장 진출 전략

• 3-1. 뉴스케일파워와의 협력 배경 및 내용

• 두산에너빌리티는 미국 원전개발기업 뉴스케일파워와 전략적 협력 관계를 맺고 있습니다. 두산중공업은 뉴스케일파워의 소형모듈원전(SMR) 사업에 주기기 공급사로 참여하고 있으며, 뉴스케일파워의 SMR 모델은 미국 원자력규제위원회(NRC) 설계인증 심사를 최종 통과했습니다. 이는 미국 내에서 SMR을 건설하고 운영할 수 있는 기반을 마련해 주었으며, 2017년부터 5억 달러를 투자하여 진행된 심사에 통과하면서 두산중공업의 기술력과 안전성을 입증하였습니다. SMR은 원자로 속에 원전을 가동하는 데 필요한 설비를 모두 집어넣은 소형 원자로로, 대형 선박이나 소규모 생산시설 등 전력이 필요한 곳에 쉽게 설치하여 전력을 공급할 수 있는 것이 특징입니다. 두산중공업은 2029년 상업운전을 목표로 720MW 규모의 SMR 프로젝트를 미국 아이다호주에서 진행 중이며, 이 프로젝트에는 60MW급 SMR 12기가 포함됩니다.

• 3-2. 글로벌 시장 진출 계획

• 두산에너빌리티는 SMR이 전 세계적으로 주목받고 있는 상황에서, 적극적인 글로벌 시장 진출을 계획하고 있습니다. 국제원자력기구(IAEA)에 따르면 전 세계적으로 제시된 SMR 설계 개념만 50개 이상입니다. 두산에너빌리티는 한국원자력연구원과 민간기업이 개발한 330MW급 SMART 원자로를 포함하여 여러 SMR 프로젝트를 진행하고 있습니다. 두산에너빌리티는 특히 뉴스케일파워와 함께 SMR 투자 및 개발에 협력하여, 미국, 루마니아, 미 정보기술(IT) 인프라기업과 함께 SMR 건설 논의를 이어가고 있습니다. 또한 루마니아 대통령이 직접 두산의 창원 공장을 방문하여 SMR 시설을 둘러보는 등 국제적 인정을 받아왔습니다. 한국 정부도 적극적으로 SMR 산업을 지원하고 있으며, 2035년까지 SMR 1기 도입 및 한국형 SMR 개발에 총 2조 5000억 원을 투입하는 등의 계획을 발표했습니다.

• 3-3. 창원 공장의 생산 능력 및 특징

• 두산에너빌리티의 경남 창원 공장은 SMR 부품의 품질을 높이기 위해 항온항습 기능을 갖춘 '클린룸' 방식으로 제작된 공간을 포함하여, SMR의 소재부터 완제품까지 전 공정을 한 공장에서 처리할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 이는 전 세계 원전 제작 업체 가운데 유일한 사례로, 두산에너빌리티는 창원 공장을 통해 SMR 파운드리(위탁생산) 핵심 업체로 도약하고자 합니다. 예를 들어, 단조 공장에서는 1만1700톤 프레스 기기를 사용하여 SMR 격납용기를 제작하고 있으며, 이어 열처리 등 6개월간의 과정을 거쳐 완제품 제작까지 이루어집니다. 이를 통해 두산에너빌리티는 원전 소재부터 완제품까지 전 과정을 처리할 수 있는 종합적인 생산 역량을 보유하고 있습니다.

4. 미국 UAMPS 프로젝트

• 4-1. 프로젝트 개요 및 주요 특징

• 미국 UAMPS 프로젝트는 미국 에너지부(DOE)의 지원으로 진행되는 소형모듈원전(SMR) 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 2026년 상업운전을 목표로 하며, 출력 60MW의 원자로 모듈 12기를 사용해 총 720MW의 전력을 생산할 예정입니다. 소형모듈원전은 자연 대류를 이용해 냉각수를 순환시켜 안정성을 높였고, 격납용기를 둘러싼 일체형 구조로 별도의 격납건물이 필요하지 않는 점이 주요 특징입니다.

• 4-2. 두산의 역할 및 공급 품목

• 두산중공업은 이 프로젝트에서 뉴스케일파워와 협력하여 원자로 모듈과 기타 핵심 기기를 공급합니다. 원자로 모듈(NPM)은 핵연료를 사용해 증기를 발생시키는 원자력증기공급계통(NSSS)을 포함하고 있으며, 두산중공업은 이를 포함한 기자재를 최소 12억 달러 규모로 공급할 계획입니다. 또한 두산중공업은 국내 투자사들과 함께 뉴스케일파워 지분 투자를 위한 주식매매계약을 체결했으며, 올해 말까지 4천만 달러를 투자할 예정입니다.

• 4-3. NRC 설계 인증 및 신뢰성

• 뉴스케일파워는 미국 내에서 첫 소형모듈원전 설계 인증을 목표로 하고 있으며, 내년 9월경 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 설계 인증을 받을 수 있을 것으로 예상하고 있습니다. 이 원전은 냉각재 펌프 없이 자연 대류를 통해 냉각수를 순환시키는 방식으로 운영되며, 지하 수조에 담겨 있어 사고 시에도 안전성을 크게 향상시킨 것으로 평가받고 있습니다.

5. 한국 정부의 지원 및 산업 전략

• 5-1. 한국 정부의 SMR 투자 계획

• 한국 정부는 소형모듈원전(SMR) 산업을 전략적으로 육성하고 있습니다. 31일 발표된 제11차 전력수급기본계획 초안에 따르면, 한국 정부는 2035년까지 SMR 1기를 도입하는 방안을 공식화했습니다. 또한, 한국형 SMR인 'i-SMR' 개발에 총 2조 5000억 원을 투자하고 2030년대에 상용화를 목표로 하고 있습니다. 이러한 투자 계획은 한국이 SMR 기술 분야에서 선도적인 위치를 차지하려는 정부의 의지를 보여줍니다.

• 5-2. 국내 SMR 개발 현황 및 기대 효과

• 두산에너빌리티는 경남 창원시에 위치한 원자력 공장에서 SMR 부품을 제작하고 있습니다. 이 공장은 완제품 제작을 위한 모든 공정을 처리할 수 있는 시설을 갖추고 있으며, 클린룸 기능을 응용하여 SMR 부품의 품질을 높이고 있습니다. 차세대 원전인 SMR은 대형 원전에 비해 크기가 작고, 공사 비용이 낮아 효율적입니다. 뿐만 아니라, SMR은 전력망을 새로 구축하는 부담이 적고 안전성이 높아 '꿈의 에너지'로 불리고 있습니다. 2040년까지 SMR 시장 규모가 약 411조 원에 이를 것으로 전망되고 있습니다.

• 5-3. 두산의 신한울 3, 4호기 참여

• 두산에너빌리티는 현대건설과 포스코이앤씨가 참여한 컨소시엄의 일부로, 신한울 3, 4호기의 주설비 공사에 참여하고 있습니다. 이 공사는 원자력발전소의 주요 설비에 대한 설치 및 시운전을 포함한 종합적인 공사입니다. 두산에너빌리티는 원자로와 같은 핵심 기기를 제작 및 설치할 능력을 보유하고 있어, 이 프로젝트에서 중요한 역할을 수행하고 있습니다.

6. SMR 시장 전망 및 두산에너빌리티의 미래

• 6-1. 세계 SMR 시장 전망

• 컨설팅기업 삼정KPMG의 '미래 에너지 시장의 올라운더를 꿈꾸는 SMR' 보고서에 따르면 SMR 시장은 오는 2040년 3000억 달러(약 393조 원)까지 성장할 것으로 전망됩니다. 현재 전세계에서 80종 이상의 SMR 개발 프로젝트가 진행 중이며, 이 중 미국 17기, 러시아 17기, 중국 7기 등의 프로젝트가 동시 다발적으로 추진되고 있습니다. 전세계적으로 아직 상용화된 SMR은 없으나 개발이 활발하게 진행되고 있는 상황입니다.

• 6-2. 두산의 글로벌 시장에서의 위치

• 두산에너빌리티는 2019년부터 미국 원전기업 뉴스케일파워(Nuscale power)와 협력 관계를 맺고 있습니다. 두산에너빌리티는 뉴스케일파워에 2019년 4400만 달러(약 580억원) 규모 지분 투자를 했으며, 2021년 6000만 달러(약 800억원)를 추가 투입하여 협력 관계를 강화했습니다. 두산에너빌리티는 미국 에너지부(DOE)의 지원 아래 미국 내 SMR 사업을 공략하고 있습니다. 두산에너빌리티의 박지원 회장은 두산에너빌리티가 글로벌 SMR 시장에서 파운드리 기업으로 자리매김할 것이라고 선언하였습니다.

• 6-3. 향후 두산의 SMR 기술 개발 계획

• 두산에너빌리티는 미국의 뉴스케일파워 외에도 엑스에너지(X-energy)와 협력 관계를 강화하고 있으며, 국내외에서 다수의 원전 사업 재개 및 수주에 성공하고 SMR 시장의 패권자로 자리매김할 계획입니다. 두산에너빌리티는 연평균 10조 원 이상의 수주와 이를 바탕으로 한 수익성 중심 사업을 지속 추진하여 실적을 개선할 전망입니다.

7. 결론

• 리포트는 두산에너빌리티가 소형 모듈 원자력 발전(SMR) 시장에서 갖는 전략적 중요성과 현재 활동을 중심으로 주요 발견을 요약합니다. 두산에너빌리티는 뉴스케일파워와 협력하여 미국 UAMPS 프로젝트에 참여하면서 글로벌 SMR 시장에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 특히 창원 공장은 SMR 부품 생산 관련 세계적으로 유일한 사례로, 종합적인 생산 역량을 보유하고 있습니다. 주요 발견된 내용은 두산이 SMR 시장에서 빠르게 성장하고 있으며, 한국 정부의 지원과 함께 산업 전반에 큰 영향을 미치고 있다는 점입니다. 다만, 글로벌 시장의 경쟁과 추가적인 기술 발전 필요성은 한계로 나타나고 있습니다. 미래 전망으로는 두산이 SMR 기술 개발과 글로벌 협력을 통한 지속적인 성장을 기대할 수 있으며, 시장의 주요 선도자로 자리매김할 잠재력을 가지고 있습니다. 두산의 SMR 기술은 다양한 산업과 전력 수요에 적용될 수 있는 실질적 가능성을 보유하고 있습니다.

8. 용어집

• 8-1. 소형 모듈 원자력 발전(SMR) [기술]

• 소형 모듈 원자력 발전(SMR)은 기존의 대형 원자력 발전소에 비해 발전 용량이 작은 소형 원자로로, 주로 300MW 이하의 발전 용량을 가지며, 작은 부지 면적, 원자력 안전성 강화, 발전 운영의 탄력성 등 다양한 장점을 갖추고 있습니다.

• 8-2. 두산에너빌리티 [회사]

• 두산에너빌리티는 대한민국의 중공업 대기업으로, 원자력 및 화력 발전 설비를 제작 및 공급합니다. 특히 소형 모듈 원자력 발전(SMR) 분야에서 두드러진 활약을 하고 있으며, 뉴스케일파워와의 협력 관계를 통해 시장을 공략하고 있습니다.

• 8-3. 뉴스케일파워(NuScale Power) [회사]

• 뉴스케일파워는 소형 모듈 원자로(SMR) 설계 및 개발을 전문으로 하는 미국의 기업입니다. 두산에너빌리티와의 협력을 통해 SMR 부품 제작 및 공급을 진행하며, SMR 모델이 미국 원자력 규제위원회(NRC)의 설계 인증을 획득하였습니다.

• 8-4. UAMPS [기관]

• UAMPS는 미국의 공공지구 연합으로, 뉴스케일파워로부터 소형 모듈 원자로(SMR)를 도입하는 프로젝트를 추진 중입니다. 이 프로젝트에서 두산에너빌리티는 원자로 모듈과 기타 핵심 기기를 공급합니다.

• 8-5. 신한울 3, 4호기 [프로젝트]

• 신한울 3, 4호기는 한국수력원자력이 추진하는 주요 원자력 발전 프로젝트로, 두산에너빌리티가 현대건설 및 포스코이앤씨와 함께 주설비 공사에 참여하고 있습니다. 이 프로젝트는 차세대 원자로 기술 도입과 관련된 주요 공사입니다.

9. 출처 문서

• 두산중공업, 美 뉴스케일파워와 소형모듈원전 협력 MOU | 연합뉴스https://www.yna.co.kr/view/AKR20190430044000003
• 국내외 원전사업·SMR 수주로 비상한다https://www.news2day.co.kr/article/20240308500067
• '원자력 공장' 두산중공업이 승부수 던진 소형모듈원전은 무엇인가https://m.dongascience.com/news.php?idx=39401
• 400조 시장 소형모듈원전… “위탁생산 강자로” 정부-업계 잰걸음https://bizn.donga.com/List/3/all/20240605/125298077/3
• 두산중공업, 미국 첫 소형모듈원전 만든다https://www.doosannewsroom.com/?p=37834&cat=8&lang=ko
• [FETV] 포스코이앤씨, 차세대 원전 '신한울 3,4호기' 사업 본격 참여https://www.fetv.co.kr/mobile/article.html?no=153646
• 두산중공업, 미국 첫 '소형모듈원전' 만든다…1조4천억원 규모 | 연합뉴스https://www.yna.co.kr/view/AKR20190724024900003