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SMR(소형 모듈 원자로)의 진화: 안전성, 경제성, 그리고 미래의 에너지원

일반 리포트 2025년 03월 05일
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목차

  1. 요약
  2. SMR의 개요 및 필요성
  3. 국내외 SMR 개발 현황
  4. 향후 전망 및 결론
  5. 결론

1. 요약

  • 소형 모듈 원자로(SMR)는 전통적인 대형 원자력 발전소의 여러 제한 요소를 극복할 수 있는 혁신적인 기술로 부각되고 있습니다. SMR은 상대적으로 작은 출력 용량을 가진 원자로로서, 안전성, 경제성 및 발전 유연성을 갖춘 에너지 생산의 새로운 대안으로 자리 잡고 있습니다. 인간의 경제활동과 환경보호 간 균형을 이룰 기술로 평가되며, 이는 다음 세대를 위한 지속 가능한 에너지원으로 각광받고 있습니다.

  • SMR의 가장 두드러진 특징 중 하나는 패시브 안전 시스템입니다. 이 시스템은 외부 전력의 도움 없이 자연적 현상에 의존하여 안전성을 유지하도록 설계되어 있습니다. SMR은 기존의 대형 원자력 발전소보다 사고 발생 시 빠른 냉각이 가능하며, 이는 사고 위험을 최소화하는 데 기여합니다. 이러한 디자인은 에너지 접근성이 부족한 지역에서도 쉽게 설치될 수 있도록 하여, 다양한 환경에서의 에너지 공급을 가능하게 합니다.

  • 또한, SMR은 기후 변화에 대응하기 위한 필수적인 솔루션으로 떠오르고 있습니다. SMR은 탄소 배출이 없고, 재생 가능 에너지원의 변동성을 보완할 수 있는 백업 전원으로서 중요한 역할을 수행할 수 있습니다. 세계 여러 나라가 SMR을 통해 탄소중립 목표 달성을 추구하고 있으며, 이 기술의 도입은 글로벌 에너지 구조의 혁신을 가져오는 기회가 될 것입니다. 또한, SMR 시장의 빠른 성장 예상은 이 기술이 전 세계 에너지 공급의 중요한 축으로 자리 잡을 가능성을 시사합니다.

2. SMR의 개요 및 필요성

  • 2-1. SMR 정의

  • SMR(소형 모듈 원자로, Small Modular Reactor)은 상대적으로 작은 크기를 가지며, 모듈화된 방식으로 제작된 원자로를 의미합니다. 배출 파워가 300MW 이하로 설계되며, 이는 기존의 대형 원자력 발전소와 비교했을 때 훨씬 소형화된 형태입니다. SMR 기술은 전기 송전망이 미비한 외진 지역이나 특정 산업에 적합한 소규모 전력 생산을 목표로 개발되었습니다. 이러한 모듈들은 필요에 따라 제작되어 설치될 수 있어, 각 장소의 요구 사항에 맞게 쉽게 조정할 수 있는 장점이 있습니다.

  • 2-2. SMR의 특징과 장점

  • SMR의 가장 두드러진 특징 중 하나는 '패시브 안전 시스템'입니다. 이 시스템은 전력이나 외부 인력이 없이도 자연적인 대류와 중력에 의해 안전성을 유지할 수 있도록 설계되었습니다. SMR은 소형화된 출력 설계 덕분에 사고 발생 시에 빠른 냉각이 가능하며, 기존 대형 원자로보다 크게 개선된 안전성을 보장합니다.

  • 또한, SMR의 모듈식 건설 방식은 건설 시간을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 효과를 갖고 있습니다. 모듈이 공장에서 사전에 제작된 후 현장에서 조립되므로, 건설 공정이 간소화됩니다. 아울러 SMR은 도시 근처, 오지, 섬 등 다양한 지역에 설치 가능하여, 에너지 접근성을 높이는 데 기여할 수 있습니다.

  • SMR은 탄소를 거의 배출하지 않는 청정 에너지를 제공함으로써, 기후 변화에 대응하는 중요한 기술로 주목받고 있습니다. SMR의 도입은 화석 연료 사용을 줄이며, 탄소중립 사회로의 전환에 필수적인 요소로 자리매김할 것입니다.

  • 2-3. 기후 변화 대응과 SMR의 필요성

  • 기후 변화는 전 세계적으로 긴급히 해결해야 할 과제가 되고 있습니다. SMR은 이러한 기후 변화에 대응하기 위한 효과적인 솔루션으로 떠오르고 있습니다. SMR은 CO2를 배출하지 않고 재생 가능 에너지원의 변동성을 보완할 수 있는 백업 전원으로서 중요한 역할을 할 수 있습니다.

  • 또한, 많은 국가들이 SMR을 통해 탄소중립 목표를 달성하려 하고 있으며, 미국, 캐나다, 한국 등 여러 나라에서 활발한 연구와 개발이 이루어지고 있습니다. SMR의 도입은 기존의 종합적인 에너지 구조를 혁신하는 기회가 될 것이며, 이는 지속 가능한 에너지 미래를 위한 중요한 발판이 될 것입니다.

  • SMR 시장은 최근 몇 년간 빠르게 성장하고 있으며, 향후 10년간의 시장 규모는 600조 ~ 900조 원으로 예상됩니다. 이러한 시장 성장 추세는 SMR이 전 세계 에너지 공급의 중요한 축으로 자리 잡을 것임을 시사합니다. 서구국가뿐만 아니라 아프리카와 동남아시아 등지에서도 SMR의 필요성이 더욱 커질 것입니다.

3. 국내외 SMR 개발 현황

  • 3-1. 국제 SMR 개발 사례

  • 소형 모듈형 원자로(SMR)는 전 세계적으로 주목받고 있으며, 특히 미국, 러시아, 중국 등의 국가가 개발에 큰 노력을 기울이고 있습니다. 미국 에너지부는 SMR 개발을 적극 지원하고 있으며, 특히 NuScale Power사는 2017년 SMR 설계 인증을 받은 최초의 기업으로 주목받고 있습니다. 이 회사는 아이다호국립연구소 근처에 12모듈 규모의 실증로를 건설할 계획이며, 상업운전을 2029년으로 목표로 하고 있습니다. 이를 기반으로 SMR은 경제성과 안전성을 높이며 기존 대형 원전의 단점을 보완한다고 평가받고 있습니다.

  • 러시아는 전 세계 최초의 수출형 SMR인 'РТ-全球好神(파워)'를 개발하였으며, 이 원자로는 특히 해양 및 원거리 지역에서의 전력 공급을 목표로 하고 있습니다. 중국은 2016년부터 시장 출시를 목표로 한 SMR 개발을 시작했으며, 이를 통해 안정적인 에너지원 공급과 친환경 목표 달성을 동시에 추구하고 있습니다.

  • 3-2. NuScale Power사의 SMR 설계와 건설 계획

  • NuScale Power의 SMR 설계는 경수로형(PWR)로, 운영 노선이 간단하고 안정성이 높아 다양한 환경에서의 운영이 가능하다는 특징을 지니고 있습니다. NuScale Power사는 현재 77MWe 규모로 설계된 모듈을 12개 설치하여 총 924MWe의 출력을 생성할 수 있도록 계획하고 있으며, 에너지 공급이 필요한 지역에서 필요에 따라 모듈을 증설할 수 있는 유연성을 가지고 있습니다. 이들은 무탄소 발전 프로젝트인 'Carbon Free Power Project'에 참여하여 아이다호주에 SMR을 건설할 계획이며, 2025년부터 착공을 시작하여 2030년 상업화를 목표로 하고 있습니다.

  • 또한, NuScale Power는 루마니아와도 계약을 체결하여 보이저 발전소를 건설할 예정입니다. 이 발전소는 6기의 SMR 모듈로 구성되어 462MWe를 생산할 것으로 기대되고 있으며, 기존 석탄발전소 부지를 활용해 비용과 시간을 절감할 수 있을 것으로 보입니다.

  • 3-3. 한국 중공업사의 SMR 프로젝트 참여 현황

  • 한국 중공업사들은 SMR 개발에 적극적으로 참여하고 있습니다. 두산에너빌리티는 NuScale Power와 협력하여 SMR 초도 호기를 제작 중이며, 이 프로젝트는 2022년 하반기부터 시작될 예정입니다. 이는 한국의 기술력과 경험을 기반으로 한 것으로, SMR의 설계 및 주기기 제작에 대한 역할을 강화하고 있습니다.

  • 또한, 한국수력원자력과 한국원자력연구원은 110MWe급 SMR인 스마트원자로(SMART)의 개발을 통해 사우디아라비아 건설 프로젝트를 추진하고 있으며, 이를 통해 혁신형 SMR 시장에 대한 경쟁력을 확보하고 있습니다. 한국은 세계 최초로 소형 일체형 원자로에 대한 표준설계 인가를 획득했으며, 이는 한국의 원자력 기술이 글로벌 시장에서 인정받았음을 시사합니다.

4. 향후 전망 및 결론

  • 4-1. SMR의 시장 전망

  • 소형 모듈 원자로(SMR)는 앞으로 10년간 세계 원전 시장에서 큰 성장을 이룰 것으로 예상됩니다. 다양한 국제 원자력 기구의 보고서에 따르면, SMR 시장 규모는 600조 원에서 900조 원에 이를 것으로 전망되고 있습니다. 이는 SMR이 제공할 수 있는 안전성과 경제성 덕분입니다.특히, 미국의 NuScale Power는 SMR 기술에서 선두주자로 자리매김하였으며, 정부의 강력한 정책 지원과 재정 지원 덕분에 세계 시장에서 경쟁력을 강화하고 있습니다. 향후 NuScale의 SMR은 2029년 중반 미국 아이다호에서 상업 운전을 시작할 예정이며, 그 결과 이 기술이 전 세계 여러 나라에서 채택될 가능성이 매우 높습니다. 이에 따라 SMR에 대한 국제적 관심과 수요는 기하급수적으로 증가할 것으로 기대됩니다.

  • 4-2. 향후 SMR가 가져올 변화

  • SMR 기술의 발전은 단순히 에너지 생산 측면에서의 변화에 그치지 않을 것입니다. 이 기술은 기후 변화 대응 차원에서도 중요한 역할을 할 것으로 보입니다. 현재 재생 가능한 에너지인 태양광 및 풍력은 간헐적 특성으로 인한 문제를 가지고 있는데, SMR은 이러한 간헐성을 보완할 수 있는 안정적인 백업 전원 역할을 할 수 있습니다.즉, SMR의 도입은 지역적 전력망의 유연성을 높이고, 특정 지역에서의 전력 공급 안정성을 크게 향상시킬 것입니다. 특히, 전력 소비 증가가 예상되는 발전소 인근의 소규모 커뮤니티에 경제성을 제공함으로써 지속 가능한 에너지 지역 사회를 형성하는 중요한 발판이 될 것이라고 기대됩니다.

  • 4-3. SMR의 정책적 지원 필요성

  • SMR의 성공적인 상용화를 위해서는 정부의 정책적 지원이 필수적입니다. 안전성, 경제성, 기술력을 이유로 SMR이 지속적으로 성장할 수 있도록 하는 다양한 정책과 규제 마련이 필요하며, 이를 통해 공공의 신뢰를 구축할 수 있습니다.현재 많은 국가, 특히 미국은 SMR 기술 발전을 지원하기 위한 정책을 도입하고 있으며, 이는 자국의 원자력 산업뿐만 아니라 경제 전반에 긍정적 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 또한, 다른 국가들도 SMR 기술을 도입하며 역량을 강화하기 위한 제도적 지원을 고민해야 할 것입니다. 이러한 지원이 있다면 SMR은 에너지 전환의 핵심 축으로 자리매김할 것입니다.

결론

  • SMR은 기술적 진화를 통해 미래 에너지 공급의 패러다임을 전환할 수 있는 기회를 제공합니다. 이 기술은 단순한 에너지 생산의 관점만이 아니라, 기후 변화 대응의 측면에서도 의미 있는 역할을 할 것으로 보입니다. 현재로서 SMR은 태양광과 풍력 등의 재생 가능한 에너지의 간헐성을 보완하며, 안정적인 백업 전원으로 기능할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

  • 향후 SMR의 대규모 도입이 이루어질 경우, 이미 존재하는 전력망의 유연성이 크게 향상될 것이며, 특정 지역에서 에너지 공급의 안정성을 확보하는 데 기여할 것입니다. 이는 지역 사회의 지속 가능한 발전을 도모하는 중요한 기초가 될 것으로 평가됩니다.

  • SMR의 성공적인 상용화를 위해서는 정부 및 관련 기관의 정책적 지원이 필수적입니다. 적절한 규제와 정책이 마련될 경우, SMR은 기존의 에너지 시장에 혁신적인 변화를 가져오고, 지속 가능한 에너지 미래를 현실화하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 이러한 맥락에서 SMR 기술이 발전할 수 있도록 지속적인 연구와 투자, 그리고 정책적 배려가 필요할 것입니다.

용어집

  • SMR(소형 모듈 원자로) [기술]: SMR은 상대적으로 작은 크기와 모듈화된 설계를 가지며, 배출 파워가 300MW 이하로 설계된 원자로입니다.
  • 패시브 안전 시스템 [안전 기술]: 이 시스템은 외부 전력 없이 자연적 현상에 의해 안전성을 유지하도록 설계되어 있습니다.
  • 탄소중립 [환경 목표]: 탄소중립은 이산화탄소 배출을 줄여 궁극적으로 탄소 배출이 없는 상태를 목표로 하는 개념입니다.
  • 모듈식 건설 [건축 방법]: 모듈식 건설은 사전에 제작된 모듈을 현장에서 조립하여 건설 시간과 비용을 절감하는 방식입니다.
  • 경수로형(PWR) [원자로 유형]: 경수로형 원자로는 물을 냉각재로 사용하는 원자로 유형으로, 안정성과 운영의 간편함을 특징으로 합니다.
  • 백업 전원 [전력 공급]: 백업 전원은 주 전력원에 문제가 발생했을 때 대체 가능한 전력 공급원입니다.

출처 문서