SMR(소형원전) 발전의 미래: 시장과 기술의 혁신적 변화

1. 요약

• 소형 모듈형 원자로(SMR, Small Modular Reactor)는 기존의 대형 원자력 발전소가 가지는 여러 한계를 극복하고자 개발된 차세대 원자로입니다. SMR은 300MW 이하의 전력을 생산하는 소형 원자로로, 유연한 설치가 가능한 모듈 구조를 채택하고 있습니다. 이로 인해 소형 원자로는 단기적인 전력 수요 변화에 신속하게 대응할 수 있는 장점을 지니고 있습니다.

• 현재 SMR 기술은 안전성, 경제성, 유연성의 관점에서도 큰 우위를 점하고 있습니다. 패시브 안전 시스템이 포함되어 있어 사고 발생 시에도 자연적인 방식으로 안전성을 유지할 수 있으며, 모듈화 설계로 인해 공장에서 미리 제작하여 현장에서 신속하게 설치할 수 있습니다. 이러한 장점들은 SMR이 차세대 에너지원으로 부상하는 이유 중 하나입니다.

• 세계적으로 SMR 시장 규모는 현재 약 230억 달러에 달하며, 2030년까지 400억 달러에 이를 것으로 예측되고 있습니다. 미국과 러시아, 중국 등을 포함한 여러 국가들이 SMR의 상용화를 향해 적극적인 경쟁을 벌이고 있습니다. 특히 미국의 NuScale Power는 최초로 SMR 설계 인증을 받아, 2030년 상용화를 목표로 하고 있습니다. 한국 또한 SMR 기술 개발에서 활발한 움직임을 보이고 있으며, 사우디아라비아와의 협력 등을 통해 글로벌 시장에서의 입지를 강화하고 있습니다.

• 이 보고서는 SMR의 개념과 작동 원리, 국내외 시장 전망, 관련 기업 및 정부의 지원 동향에 대해 종합적으로 분석하여, 에너지 산업의 변화 방향과 SMR이 중요한 이유에 대한 깊이 있는 통찰을 제공합니다.

2. SMR의 정의와 특징

• 2-1. SMR의 개념과 작동 원리

• 소형 모듈형 원자로(SMR, Small Modular Reactor)는 300MW 이하의 전력을 생성할 수 있는 소형 원자로로, 기존 대형 원자력 발전소에 비해 상대적으로 작은 규모로 설계됩니다. SMR은 여러 개의 모듈로 이루어진 구조를 가지고 있어 필요에 따라 손쉽게 설치할 수 있는 유연성을 제공합니다. SMR의 작동 원리는 전통적인 원자력 발전 방식과 유사하나, 주요 구성 요소를 하나의 모듈에 집약함으로써 공간 활용을 최적화하고 건설 비용을 절감할 수 있는 특징이 있습니다. SMR은 또한 신재생 에너지의 발전량이 불안정할 때 이를 보완할 수 있는 일종의 백업 전원으로도 기능할 수 있도록 설계되었습니다.

• 2-2. 기존 대형 원전과의 차이점

• SMR과 기존 대형 원전의 가장 큰 차이점은 구조와 안전성에 있습니다. 대형 원전은 대량의 전력을 생산하기 위해 대형 기계와 복잡한 구조를 갖고 있으며, 이로 인해 건설 기간이 길고 비용이 높습니다. 반면, SMR은 모듈화 설계로 소규모 발전소를 쉽게 설치할 수 있어 공사 기간과 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 또한, SMR은 패시브 안전 시스템을 채택하여, 사고 발생 시 별도의 전원이나 조작 없이도 자연적인 냉각 방식으로 안전성을 유지할 수 있습니다. 이러한 패시브 안전 설계는 SMR 기술이 대형 원자력 발전소보다 훨씬 안전하다고 평가받게 만드는 요소 중 하나입니다.

• 2-3. 안전성, 경제성, 유연성의 장점

• SMR의 주요 장점 중 첫 번째는 안전성입니다. SMR은 패시브 안전 시스템을 활용하여, 사고 시에도 자연적인 방식으로 열을 제거해 안전성을 유지할 수 있습니다. 두 번째 장점은 경제성입니다. SMR은 모듈식으로 설계되어 공장에서 조립한 후 현장에서 신속하게 설치할 수 있어 건설 비용과 기간을 단축할 수 있습니다. 세 번째로, 유연성 면에서 SMR은 도시 근처나 탄전 지역, 해양 등 다양한 설치 위치에 적합합니다. 이는 보통 대형 원전이 요구하는 넓은 부지와는 대비되는 점으로, 전력 공급을 필요로 하는 다양한 환경에서 활용될 수 있는 가능성을 보여줍니다. 이러한 장점들은 SMR이 차세대 에너지원으로 주목받는 이유 중 하나입니다.

3. 국내외 SMR 시장 전망

• 3-1. SMR 시장 규모 추세 및 예측

• 소형 모듈형 원자로(SMR)는 최근 몇 년 간 전 세계적으로 큰 관심을 받고 있으며, 수많은 연구와 개발이 진행되고 있습니다. 글로벌 시장에서 SMR 기술은 신재생에너지와의 조화를 이루며 안정적인 전력 공급원이 될 수 있다는 가능성으로 인해 더욱 중요해지고 있습니다.

• 현재 SMR 시장 규모는 약 230억 달러에 이르며, 2030년까지 약 400억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. 이는 주로 에너지 수요의 증가와 화석연료의 대체 필요성 때문입니다. 세계적으로 많은 국가들이 이 기술의 상용화를 위해 경쟁하고 있으며, 특히 미국, 러시아, 중국이 주도하고 있습니다.

• 미국의 경우, 2020년 미국 NRC(원자력규제위원회)로부터 설계 인증을 받은 NuScale Power의 SMR이 2029년 상용화를 목표로 하고 있으며, 이는 미국의 SMR 시장 확대에 기여할 것입니다. 이 외에도 여러 기업들이 SMR 개발에 참여하고 있으며, 이로 인해 기술 적용과 상업화가 가속화될 것으로 보입니다.

• 3-2. 2030년 상용화 목표 및 관련 지원 정책

• SMR의 상용화 목표는 2030년으로 설정되어 있으며, 이를 달성하기 위해 각국 정부가 적극적인 지원 정책을 펼치고 있습니다. 특히 미국 에너지부는 2012년부터 SMR 개발을 위한 다양한 지원 프로그램을 운영하고 있으며, 이를 통해 다수의 기업이 프로젝트에 참여하고 있습니다.

• 한국 역시 SMR의 상용화와 관련하여 '혁신형 SMR'의 개발을 위한 정책과 지원을 강화하고 있습니다. 한국수력원자력과 한국원자력연구원은 110MWe 규모의 SMR을 위해 사우디아라비아와의 협력을 통해 기술 개발과 상용화를 추진하고 있으며, 이는 글로벌 시장에서의 경쟁력을 높이는 중대한 이정표가 될 것입니다.

• 또한, 여러 연구기관과 기업들이 연합하여 SMR 개발을 위한 협의체를 구성하고, 이에 대한 연구 및 개발을 지속적으로 진행하고 있는 점도 주목할 만합니다.

• 3-3. 글로벌 시장 경쟁력 분석

• SMR은 그 특수성 덕분에 글로벌 시장에서 차별화된 경쟁력을 갖출 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 미국, 러시아, 중국은 각각의 기술력을 바탕으로 SMR의 개발과 상용화에 힘쓰고 있으며, 이는 전체 시장에서의 경쟁을 더욱 치열하게 만드는 요소입니다.

• 특히, SMR은 기존 대형 원자로와 비교하여 안전성, 경제성, 유연성에서 우위를 점하는 것으로 평가받고 있습니다. 예를 들어, SMR의 설계는 모듈화 되어 있어 공장에서 미리 제작된 후 현장에서 조립하여 운영할 수 있으며, 이로 인해 건설 비용과 시간을 크게 절감할 수 있습니다.

• 또한, SMR은 지역적 한계 없이 다양한 환경에 설치 가능하며, 이는 물리적 조건이 까다로운 지역에서도 안정적인 에너지원으로 활용될 수 있다는 것을 의미합니다. 그리고 SMR의 구조적 안전성은 사고 발생 시 방사능 유출 위험을 최소화하는 방향으로 설계되어 있습니다.

4. 관련 기업 및 정부 지원 동향

• 4-1. 주요 기업의 SMR 개발 현황

• 현재 소형 모듈형 원자로(SMR) 기술 개발에 있어 가장 두드러진 기업 중 하나는 NuScale Power입니다. NuScale은 SMR 설계 인증을 세계 최초로 미국 원자력 규제 위원회(NRC)에서 승인받았으며, 이는 해당 기술의 안전성과 신뢰성을 보여줍니다. 현재 NuScale은 Utah Associated Municipal Power Systems(UAMPS)와 협력하여 아이다호 주에 SMR 원전을 건설 중이며, 이를 통해 2030년 상용화를 목표로 하고 있습니다. NuScale은 이 외에도 여러 국가와 파트너십을 맺고 SMR 사업을 확대해 나가고 있습니다.

• 또한, 두산중공업은 NuScale의 SMR 모델에 대한 제작성과 기술 역량을 인정받아 지분 투자 및 NPM(NuScale Power Module) 제작에 참여하고 있습니다. 두산중공업은 미국 내 SMR 건설 사업에서 최소 13억 달러 규모의 핵심 기자재 공급을 제안하며, 국내 100여 개의 중소기업과 협력하여 미국 및 세계 SMR 시장에 진출할 계획입니다.

• 엑스에너지는 Advanced Reactor Demonstration Program(ARDP)에서 기업으로 선정되어 8천만 달러의 지원을 받고 있으며, 고온가스형 SMR을 개발 중입니다. 이 외에도 테라파워는 소듐냉각형 원자로 및 용융염냉각형 SMR을 개발하며 정부의 지원을 받고 있는 기업입니다.

• 4-2. 정부의 기술 개발 및 투자 지원 사례

• 미국 정부는 SMR 기술 개발을 위한 다양한 정책과 지원 프로그램을 도입하고 있습니다. 특히, 원자력 혁신역량법(NEICA)과 같은 법령을 제정하여 원자력 산업의 혁신을 촉진하고 있습니다. 이러한 법안은 정부와 민간의 협력을 통해 원자력 기술 개발에 필요한 자금을 지원하고, 관련 인프라를 개선하기 위한 조치를 담고 있습니다.

• 또한, 미국 에너지부(DOE)는 SMR 기술 개발을 위해 2012년부터 5년간 총 4억5천200만 달러를 투자하는 프로그램을 운영하고 있으며, 이 프로그램의 일환으로 여러 기업이 지원을 받고 있습니다. DOE는 NuScale Power와의 협력을 통해 SMR의 상용화를 위한 재정적 지원뿐 아니라 최초 원전 건설 사업에도 적극적으로 개입하고 있습니다.

• 이와 함께, 국제 개발 금융공사(DFC)는 해외 신규 원전 사업에 대한 자금 지원을 금지하는 규정을 폐지하고, 미국의 원전 기술을 활용하여 개발도상국에 저탄소 에너지원 공급을 지원하여, 국제 원전 시장에서의 경쟁력을 높이기 위한 노력을 하고 있습니다.

• 4-3. 국제 협력과 파트너십의 중요성

• SMR 기술 개발은 국제 협력과 파트너십에 의해 더욱 강화되고 있습니다. 예를 들어, NuScale Power는 영국, 캐나다, 요르단, 루마니아 등 여러 국가와 MOU를 체결하여 SMR 원전 도입을 위한 연구와 기술 정보를 교환하고 있습니다. 이러한 국제 협력은 각국의 기술력과 자원을 결합하여 효율적인 SMR 개발을 가능하게 합니다.

• 한국의 두산중공업도 NuScale과의 협력을 통해 SMR 기술을 발전시키고 있으며, 여러 국가와의 공동 연구 개발을 통해 글로벌 시장에 대한 접근성을 높이고 있습니다. 이런 국제적 협력은 한국의 중소기업들과의 네트워킹 기회를 제공하고, 더욱 높은 수준의 기술 개발로 이어질 수 있습니다.

• SMR의 국제 협력은 글로벌 에너지 정책에도 큰 영향을 미치고 있습니다. SMR이 다양한 포트폴리오의 일부로 포함됨에 따라 해당 기술이 가지는 저탄소, 고효율에 대한 특성이 전 세계적으로 인정받고 있으며, 이는 각 국가의 에너지 자립과 탄소 줄이기 목표 달성에 기여할 것입니다.

결론

• 소형 모듈형 원자로(SMR)는 앞으로의 에너지 공급 방식에 중대한 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. SMR의 기술 발전은 단순히 전력 생산 방식에 한정되지 않고, 탄소 중립 사회의 구축에도 기여할 중요한 요소로 인식되고 있습니다. 이를 통해 에너지 공급의 안정성과 효율성을 높이는 동시에, 기존 화석 연료에 대한 의존도를 줄일 수 있을 것입니다.

• 향후 10년 간 SMR 기술의 발전과 상용화가 이루어진다면, 복잡한 에너지 수요에 대응할 수 있는 유연한 솔루션을 제공할 수 있을 것입니다. 그러나 이를 위해서는 정부와 기업 간의 긴밀한 협력이 필요하며, 정책적 지원과 기술 개발이 동시에 이루어져야 합니다. 이러한 노력이 결합된다면, SMR 시장은 지속적인 성장을 할 것이며, 원자력 에너지가 친환경 에너지원으로서 새로운 전환점을 맞이할 것입니다.

• 마지막으로, SMR이 다양한 국가의 에너지 정책에 통합됨에 따라，由이 기술은 각국의 에너지 자립과 탄소 중립 목표 달성에 기여할 수 있는 길잡이가 될 것입니다. 이를 통해, 보다 지속 가능하고 환경 친화적인 에너지원이 이루어질 것으로 기대됩니다.

용어집

• 소형 모듈형 원자로(SMR) [기술]: 300MW 이하의 전력을 생성할 수 있는 소형 원자로로, 모듈화 설계를 통해 유연한 설치 및 신속한 전력 공급이 가능하다.

• 패시브 안전 시스템 [안전성]: 사고 발생 시 별도의 전원이나 조작 없이 자연적인 방식으로 안전성을 유지하는 시스템이다.

• 모듈화 설계 [설계]: 여러 개의 모듈로 구성되어 필요에 따라 손쉽게 설치할 수 있도록 설계된 구조이다.

• NRC(원자력규제위원회) [기관]: 미국의 원자력 산업을 규제하는 정부 기관으로, SMR 설계 인증 등의 역할을 수행한다.

• NuScale Power [기업]: SMR 기술 개발을 선도하는 미국 기업으로, 세계 최초로 SMR 설계 인증을 받았다.

• 차세대 에너지 [전략]: 기존 에너지 시스템의 한계를 극복하고 지속 가능한 발전을 목표로 하는 새로운 형태의 에너지 생산 방식이다.

• 신재생 에너지 [에너지]: 태양광, 풍력 등 자연에서 재생 가능한 자원을 활용한 청정 에너지이다.

• 에너지 수요 [경제]: 일정 기간 동안 필요한 전력의 양으로, SMR 기술의 시장 성장에 영향을 미치는 중요한 요소이다.

• 정부 지원 정책 [정책]: SMR 개발을 촉진하기 위해 각국 정부가 마련한 재정적, 기술적 지원 방안이다.

출처 문서

• SMR(소형원전)의 미래와 국내외 관련주 - 세종기업데이터https://sejongdata.com/smr%EC%86%8C%ED%98%95%EC%9B%90%EC%A0%84%EC%9D%98-%EB%AF%B8%EB%9E%98%EC%99%80-%EA%B5%AD%EB%82%B4%EC%99%B8-%EA%B4%80%EB%A0%A8%EC%A3%BC/
• ‘소형 모듈 원자로 SMR’ 향후 10년간 세계 원전시장규모 600~900조원 예상http://www.conslove.co.kr/news/articleView.html?idxno=69184
• 글로벌물산업정보센터https://www.waterindustry.co.kr/enviro/enviro01.php?ptype=view&code=enviro01&idx=121116
• 혁신형 SMR 개발 현황 및 목표http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=4097