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한국 SMR 혁신과 글로벌 원전 전략

일반 리포트 2024년 12월 06일
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목차

  1. 요약
  2. 정부의 SMR 및 원전 산업 지원 정책
  3. 웨스팅하우스의 한국 원전 수출 견제
  4. 한국의 SMR 개발 현황
  5. 소형모듈원자로(SMR)의 글로벌 동향
  6. AI와 원전 산업의 연관성
  7. 향후 원전 산업의 발전 방향
  8. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 소형모듈원자로(SMR)의 개발이 한국의 원전 수출과 관련해 어떤 방향으로 나아가고 있는지를 분석합니다. 한국 정부는 2025년까지 원전 R&D에 7조 1000억 원을 투자하여 산업 발전을 촉진하고 있으며, 한국수력원자력(한수원)은 원전 기술의 국산화와 해외 수출 기회를 모색 중입니다. 한편, 미국의 웨스팅하우스는 한국의 원전 수출 역량을 견제하며 기술 침해 주장을 통해 체코 신규 원전 사업을 방해하고 있습니다. SMR 개발은 글로벌 탈탄소화 노력에 기여할 것으로 기대되며, 한국의 원전 기술이 글로벌 시장에서 경쟁력을 확보하기 위해서는 기존 도전 과제를 극복해야 합니다.

2. 정부의 SMR 및 원전 산업 지원 정책

  • 2-1. 2025년 예산안에서의 R&D 및 첨단 산업 투자

  • 정부는 2025년 예산안에서 소형모듈원전(i-SMR)과 반도체 첨단 패키징 선도 기술 등 초격차 기술 R&D에 7조 1000억 원을 투입할 계획입니다. 이는 올해보다 1조 7000억 원 증가한 액수로, 전략 산업 육성에 집중 투자하겠다는 의지를 보였습니다. 원전 분야에서도 기존 예산을 3000억 원에서 4000억 원으로 확대하여 원전 R&D에 대한 지원을 강화할 예정입니다.

  • 2-2. AI, 바이오, 반도체 등의 전략 산업 육성

  • 정부는 AI, 바이오, 반도체 등을 포함하여 'ABC 첨단산업'에 총 3조 5000억 원을 집중 투자하고, 이를 통해 한국 경제의 핵심 산업을 육성하겠다고 밝혔습니다. 이러한 전략 산업의 발전은 SMR 기술 개발과도 밀접한 관련이 있으며, 정부의 재정 지원이 원전 산업에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.

  • 2-3. SMR 및 원전 관련 정책과 지원 방안

  • 한국수력원자력(한수원)은 미국과의 협력을 통해 원전 안전 정비 기술 개발을 진행하고 있으며, 이는 SMR 개발과 해외 수출에 기여할 것으로 예상됩니다. 특히, 초음파 캐비테이션 피닝 기술 개발을 통해 원전의 균열 예방 및 안전성을 높이는 방향으로 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 국내 원전의 안전성을 증대시킬 뿐만 아니라, 국제 협력 및 기술 수출의 기회도 마련할 것입니다.

3. 웨스팅하우스의 한국 원전 수출 견제

  • 3-1. 웨스팅하우스의 원천 기술 침해 주장

  • 미국 원전회사 웨스팅하우스는 한국의 체코 신규 원자력발전소 건설 우선협상대상자 선정과 관련하여 자사 보유 원전 관련 원천 기술이 침해되었다고 주장하고 있습니다. 이로 인해 한국의 체코 원전 수주가 어려워질 가능성이 제기되고 있으며, 이는 웨스팅하우스의 단기적 이익 외에도 한국의 원전 수출 역량을 견제하려는 장기적 의도를 드러내고 있습니다. 정범진 경희대 원자력공학과 교수는 웨스팅하우스의 요구에 전적으로 응하는 것이 오히려 문제를 악화시킬 수 있다고 경고하고 있습니다.

  • 3-2. 체코 원전 수주와 한국의 대응

  • 한국은 지난달 체코 신규 원전 수주전에서 24조 원 규모의 프로젝트에서 우선협상대상자로 선정되었습니다. 하지만, 웨스팅하우스는 한국형 원전이 자사의 원천기술인 ‘2세대 시스템80’ 특허권을 침해하고 있다고 주장하며 체코 정부에 직접 문제를 제기하여 사업 진행의 걸림돌이 되고 있습니다. 한국수력원자력(한수원)과 두산에너빌리티, 대우건설 등이 참여한 가운데, 웨스팅하우스는 체코 원전 수주 시장에서 한국의 경쟁력을 끌어내리려 하고 있습니다.

  • 3-3. SMR 수출 시장의 경쟁 구도

  • 소형모듈원자로(SMR) 개발에 있어 웨스팅하우스는 기존 원자로를 축소한 SMR을 개발하는 반면, 한국은 구조를 단순화한 콤팩트 SMR을 개발 중입니다. 이로 인해 SMR 수출 시장에서의 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 예상되고 있습니다. 한국은 한수원이 혁신형 SMR(i-SMR) 개발을 위한 시뮬레이터 센터를 준공하는 등 SMR 기술 개발에 박차를 가하고 있으며, 스웨덴 등 유럽 일부 지역에서도 SMR 건설 계획이 보고되고 있습니다.

4. 한국의 SMR 개발 현황

  • 4-1. 한수원의 SMR 개발 진행 상황

  • 한국수력원자력(한수원)은 소형모듈원자로(i-SMR) 개발을 위해 미국 전력연구원(EPRI)과 협력하여 원자로 압력용기 하부헤드 관통관의 균열 예방을 위한 '초음파 캐비테이션 피닝 기술개발' 공동연구를 수행하고 있습니다. 이 기술은 고방사선 구역에서 교체해야 하는 원자로의 부품에 대한 예방정비 기술로, 성공적으로 개발될 경우 국내 원전의 안전성을 높이고 국제 시장으로의 기술 수출도 가능하다고 기대하고 있습니다. 과거부터 한미 원전업계는 협력 관계를 이어왔으며, 한국은 독자 기술로 해외 원전시장에 진출할 수 있는 기회를 모색하고 있습니다.

  • 4-2. 한미 원전 협력 및 기술 개발

  • 한수원과 미국 원전 업계는 웨스팅하우스와의 지적재산권(IP) 소송과 같은 도전 과제에도 불구하고 긴밀한 협력 관계를 유지하고 있습니다. 2009년 UAE 바라카 원전 프로젝트에서 한국과 미국이 공동으로 참여한 사례가 있으며, 두 나라의 강점을 결합한 협력 모델이 가능하다는 의견도 제시되고 있습니다. 한국은 시공 및 기자재 분야에서의 강점을 가지고 있으며, 미국은 설계 분야에서의 원천 기술을 보유하고 있기에 이러한 협력은 상호 보완적으로 작용할 수 있습니다.

  • 4-3. SMR 관련 주요 기업들의 협업 사례

  • 삼성물산, 현대건설, DL이앤씨 등 대형 건설사들은 글로벌 SMR 개발 사업에 참여하기 위해 관련 기업들과의 협업 및 기술 개발을 진행 중입니다. 삼성물산은 미국 뉴스케일파워와 협력하여 루마니아 SMR 사업에 참여하고 있으며, 현대건설은 홀텍 인터내셔널과 협력하고 있습니다. DL이앤씨는 엑스에너지와의 협력을 통해 SMR 유지 및 보수 기술 개발에 힘쓰고 있습니다. 각 기업들은 SMR의 시공 및 운영, 보수 분야에서 경쟁력을 확보하고 글로벌 시장에서의 선도적 위치를 다지기 위해 노력하고 있습니다.

5. 소형모듈원자로(SMR)의 글로벌 동향

  • 5-1. SMR 기술의 발전과 시장 전망

  • 소형모듈원자로(SMR)는 주로 공장에서 제작되어 현장으로 운송된 후 설치되는 소형 핵분열 원자로의 일종입니다. SMR은 용량, 크기 및 모듈 구조를 기준으로 정의됩니다. 일반적인 전기 출력 범위는 5 MWe에서 최대 300 MWe까지 가능합니다. 최근에는 새로운 SMR 설계가 상온에서의 미세 조정이 가능한 다양한 모델이 제안되고 있으며, 이러한 SMR은 전기 생산 뿐만 아니라 탈염 및 시설 난방 purposes으로도 사용될 수 있습니다. 2024년 기준으로, 중국과 러시아만이 성공적으로 운영 중인 SMR을 보유하고 있으며, 세계 19개국에서 80종 이상의 모듈형 원자로 설계가 개발되고 있습니다. 또한, 2024년 2월 유럽연합 집행위원회는 SMR 기술이 탈탄소화에 중요한 기여를 할 것으로 인식하였습니다.

  • 5-2. 글로벌 SMR 프로젝트 사례

  • 중국의 HTR-PM 원자로는 2021년에 전력망에 연결되었으며, 러시아의 아카데믹 로모노소프는 2020년부터 상업적으로 운영되고 있는 세계 최초의 수상 원자력 발전소입니다. 이러한 프로젝트들은 SMR 기술의 현황과 함께 앞으로의 개발 가능성을 보여 줍니다. 특히, 러시아의 125 MWe demonstration reactor인 ACP100은 2026년 운전을 시작할 예정이며, 새로운 SMR 설계와 함께 더 많은 사례들이 계속해서 등장할 것입니다.

  • 5-3. SMR의 장점과 도전 과제

  • SMR은 낮은 온실가스 배출과 높은 안전성을 제공할 가능성이 있는 급속한 주요 기술로 주목받고 있습니다. 기존의 대형 원자로에 비해 SMR은 높은 안전성을 갖추고 있으며, 특히 저전력 운전으로 인한 붕괴열 감소가 큰 장점으로 꼽힙니다. 하지만, SMR의 설계는 새로운 기술적 도전과제가 있으며, 안전 규제와 더불어 핵연료 운송과 방사성 폐기물 관리 방식 등 여러 복잡한 문제들이 여전히 논의되고 있습니다. 특히, 소형 원자로들이 더 많은 양의 방사성 폐기물을 생산할 수 있다는 비판도 존재합니다.

6. AI와 원전 산업의 연관성

  • 6-1. AI 시대의 원자력 에너지 활용

  • AI 시대의 에너지 소비 증가로 인해 원자력 에너지는 데이터센터와 같은 대형 인프라의 안정적인 전력 공급을 위해 중요한 자원으로 부각되고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 2022년 전 세계 데이터센터의 전력 소비량은 460테라와트시(TWh)로, 2026년까지 최대 1,050TWh에 이를 것으로 전망됩니다. 이는 AI 데이터센터의 에너지 수요가 급증할 것이며 원자력 에너지가 그 대안이 될 수 있음을 나타냅니다. 원자력 발전은 온실가스 배출이 적고, 낮은 원료 가격으로 높은 에너지를 생산할 수 있는 이점이 있습니다. 최태원 SK그룹 회장은 AI 데이터센터의 에너지 문제를 해결하기 위해 원자력 에너지를 강조하고 있습니다.

  • 6-2. AI 데이터센터의 에너지 수요

  • AI 데이터센터의 가동에는 막대한 에너지가 필요하며, 이는 빅테크 기업들의 공통된 인식으로 자리잡고 있습니다. SK그룹 회장은 원자력 에너지를 통한 안정적인 전력 공급 필요성을 강조하며, AI 시대의 에너지원으로서 원자력을 지목하였습니다. 데이터센터에서 발생하는 에너지 소비는 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이는 AI 관련 기업들이 데이터센터 운영을 위해 원자력 발전을 도입해야 할 이유를 제공합니다.

  • 6-3. AI 기술이 SMR 개발에 미치는 영향

  • AI와 원자력 에너지를 결합하는 방향성에서, 한국의 SMR(소형모듈원자로) 개발에 대한 투자가 기대됩니다. 최태원 회장은 SK그룹이 소형모듈원자로 사업에 초기에 투자하였으며, 이는 AI 데이터센터의 에너지 요구를 충족시킬 수 있는 방법으로 받아들여지고 있습니다. AI와 SMR의 기술 융합은 한국 원전 산업의 경쟁력을 높일 수 있는 기회이며, 글로벌 협력과 혁신을 통해 지속 가능한 발전 가능성을 열어갈 것으로 보입니다.

7. 향후 원전 산업의 발전 방향

  • 7-1. 한국의 원전 기술 국산화

  • 한국수력원자력(한수원)은 체코 신규 원자력 발전소 건설 우선협상대상자로 선정된 것에 대해 K-원전의 국산화율을 높이는 작업을 진행하고 있습니다. 이는 웨스팅하우스가 한국의 원전 수출 역량을 견제하려는 의도와 관련하여 생기는 '독자적 원전 수출 능력 여부'에 대한 인식을 강화하려는 전략의 일환으로 분석되고 있습니다. 이에 따라 한국은 SMR(소형모듈원자로) 개발과 확보된 원천기술 기반의 국산화를 병행하여 원전 기술의 자립도를 높여가고 있습니다.

  • 7-2. 전략적 국제 협력 방안

  • 한수원은 미국 전력연구원(EPRI)과의 협력을 통해 원자로 압력용기 하부헤드 관통관의 균열 예방 기술 개발에 집중하고 있습니다. 이 협력을 통해 한국의 원전 안정성 증진 및 기술 수출을 도모하고 있으며, 이를 바탕으로 SMR 기술 개발에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대됩니다. 특히, 제안된 초음파 캐비테이션 피닝 기술은 장기가동 원전 및 혁신형 SMR(i-SMR)에 적용될 수 있는 가능성을 열어주고 있습니다.

  • 7-3. 원전 산업의 지속 가능한 성장 전략

  • 한국의 원전 산업은 웨스팅하우스로부터의 기술 견제 속에서도 소형모듈원자로(SMR)를 통한 시장 성장 가능성을 타진하고 있습니다. 특히, 현재 한국은 SMR 개발에 박차를 가하고 있으며, 이를 통해 글로벌 시장에서의 경쟁력을 확보하고자 하고 있습니다. SK와 스웨덴을 포함한 유럽 국가들은 이미 SMR 건설 계획을 제시했고, 이러한 발전은 한국 원전 산업의 지속 가능한 성장을 위한 주요 기회가 될 것입니다.

결론

  • 리포트의 주요 발견은, 소형모듈원자로(SMR) 기술이 한국의 원전 수출 경쟁력을 강화할 중요한 요소라는 점입니다. 한국은 한수원을 중심으로 SMR 및 원전 기술의 국산화를 추진하며, 미국 전력연구원과의 협력을 통해 기술적 장애를 극복하고 있습니다. 또한, SMR 기술은 낮은 온실가스 배출과 높은 안전성을 제공하여 글로벌 시장에서 중요성을 더하고 있습니다. 리포트는 한국의 원전 산업이 웨스팅하우스의 기술 견제를 극복하고, 글로벌 경쟁력을 강화할 수 있는 지속 가능한 성장 전략에 대해 제안합니다. 이러한 노력이 결실을 맺기 위해서는 정부의 지원과 대형 건설사들의 협업이 필수적이며, AI와 원자력의 융합 가능성도 주목할 만한 발전 방향으로 제시됩니다. 향후 SMR 기술의 실질적 적용과 글로벌 시장에서의 지속적 성장을 위해서는 국제 협력과 기술 혁신이 필요할 것입니다.

용어집

  • 소형모듈원자로(SMR) [기술]: 소형모듈원자로(SMR)는 기존 대형 원자로보다 크기와 출력을 줄인 혁신적인 원자로로, 입지 선정의 유연성과 냉각 용이성 등의 장점을 가지고 있습니다. SMR은 한국의 원전 수출 전략에 있어 중요한 역할을 할 것으로 기대되며, 국내외에서의 기술 경쟁력 확보가 시급한 상황입니다.
  • 웨스팅하우스 [회사]: 웨스팅하우스는 미국의 원전 기업으로, 한국의 원전 기술 및 SMR 수출을 견제하고 있는 주요 업체입니다. 그들의 기술 침해 주장 및 한국 원전 수출에 대한 반발은 한국의 원전 산업에 큰 영향을 미치고 있습니다.
  • 한수원 [회사]: 한국수력원자력(한수원)은 한국의 원전 운영과 개발을 담당하는 기관으로, SMR 개발 및 원전 수출에 있어 중요한 역할을 하고 있습니다. 한수원은 미국과의 협력을 통해 기술 개발을 진행하고 있으며, 체코 원전 수주에 대한 기대가 커지고 있습니다.

출처 문서