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SMR(소형모듈원자로)의 미래: 한국의 원자력 혁신과 글로벌 경쟁력 확보 전략

일반 리포트 2025년 04월 01일
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목차

  1. 요약
  2. 원자력 발전의 필요성과 소형모듈원자로(SMR)의 대두
  3. 한국형 SMR 개발 현황과 정부의 지원
  4. SMR의 안전성 및 경제성: 국내외 경쟁력 분석
  5. SMR의 미래 전망 및 성장 가능성
  6. 결론

1. 요약

  • 한국형 소형모듈원자로(SMR)는 현재 전 세계 에너지 수요 증가와 기후 변화 대응이 요구되는 시점에서 중요한 역할을 할 것으로 전망됩니다. SMR은 기존 대형 원자력 발전소에 비해 작은 규모로 설계되어 설치와 운영이 용이하며, 물리적 공간의 제약을 덜 받습니다. 이러한 장점 덕분에 SMR은 긴급 전력 공급과 같은 기초적인 전력 운영을 가능하게 합니다. 특히, SMR은 탄소 배출량을 최소화함으로써, 환경 친화적인 에너지원으로서의 가능성을 제시합니다.

  • 정부의 적극적인 지원이 SMR 개발에 큰 기여를 하고 있습니다. 2028년 상용화를 목표로 전년 대비 9배가 증액된 예산이 배정되었으며, 이는 연구개발, 안전성 검증, 설계, 시공 등 다양한 분야를 아우르고 있습니다. 한국형 SMR인 'i-SMR'은 세계에서 가장 진보된 소형 원자로 기술로 자리매김하고 있으며, 자연 순환 냉각 시스템을 도입하여 안전성을 더욱 강화하고 있습니다. 이러한 기술의 혁신은 SMR이 후쿠시마 원전 사고 이후 더욱 강조되고 있는 원자력 안전 기준을 충족하는 데 도움을 줍니다.

  • SMR 시장의 글로벌 경쟁은 치열해지고 있으며, 한국의 주요 건설사들은 해외 시장에서도 저변을 확대하고 있습니다. 현대건설, 삼성물산 등은 미국 및 유럽의 기존 SMR 기업들과 전략적 제휴를 통해 글로벌 시장에서의 경쟁력을 높이려는 움직임을 보이고 있습니다. 체코 원전 수주와 같은 사례는 한국 SMR 기술의 우수성을 체증하며, 앞으로의 SMR 산업 발전에 중요한 기틀이 될 것입니다. SMR은 안전성과 경제성을 동시에 지니고 있어, 미래 다양한 에너지 수요에 발맞추어 발전할 수 있을 것으로 기대됩니다.

2. 원자력 발전의 필요성과 소형모듈원자로(SMR)의 대두

  • 2-1. 원자력 발전의 중요성

  • 전 세계적으로 에너지 수요가 급증하고 있는 가운데 원자력 발전은 안정적인 기저 전력 공급원으로 각광받고 있습니다. 특히 화석연료의 소비가 환경에 미치는 영향이 커지는 상황에서, 원자력 발전은 이산화탄소 배출량을 현저히 줄일 수 있는 효과적인 방법으로 평가받고 있습니다. 원자력 발전이 환경친화적인 에너지원으로서의 역할을 하는 이유는 그 발전 과정에서 거의 모든 이산화탄소가 발생하지 않기 때문입니다. 이러한 특성 덕분에 많은 국가들이 기후 변화 대응 전략 중 하나로 원자력 발전을 포함시키고 있습니다.

  • 또한, 원자력 발전은 대량의 전력을 일정하게 공급할 수 있는 장점이 있습니다. 특히 요즘 전력 소비가 지역적으로 집중되는 경향이 있는 만큼, 원자력 발전소는 산업 단지나 도심 가까운 곳에 위치하여 전력 수요에 빠르게 대응할 수 있는 기회를 제공합니다. 이러한 특성들은 대규모 자원의 일관된 효율적 관리가 필요한 현대 사회의 전력망 설계에 있어 필수적인 요소입니다.

  • 2-2. 온실가스 감축과 전력 부문의 변화

  • 온실가스 감축은 글로벌 차원에서 필수적인 목표가 되었습니다. 많은 국가가 탄소 중립을 선언하고 이를 달성하기 위한 다양한 정책을 시행 중입니다. 이와 함께 전력 부문은 배출량의 주요 원천 중 하나로 인식되고 있어, 탈탄소화를 위한 전략이 시급해지고 있습니다. 전통적으로 화석 연료를 기반으로 한 전력 생산은 많은 온실가스를 발생시키므로, 대체 에너지원으로 활용 가능한 원자력의 중요성이 부각되고 있습니다.

  • 2021년 기준으로, 전 세계 전력의 약 10%가 원자력에 의해 생산되며, 이는 안정적이고 지속 가능한 방식으로 전기에너지를 제공하는 데 기여하고 있습니다. 특히, SMR과 같은 소형 모듈 원자로는 석탄 및 화석연료 기반 발전소를 대체하며 이들 지역에서의 탄소 배출량을 감소시키는 데 기여할 것으로 기대되고 있습니다. SMR은 소규모의 전력을 유연하게 공급할 수 있어 다양한 산업 영역에서도 적용 가능성이 큽니다. 이런 변화는 향후 전력 생산 방식의 패러다임 전환으로 이어질 수 있습니다.

  • 2-3. 소형모듈원자로(SMR)의 개념과 장점

  • 소형모듈원자로(SMR)는 전기 출력이 300MW 이하인 소규모 원자로로, 기존 대형 원전의 1/3에서 1/20 크기로 제작할 수 있어 상대적으로 작은 부지에서도 운영할 수 있는 특성을 가집니다. SMR은 자율적으로 운영할 수 있는 시스템을 갖추고 있어 대규모 발전소에 비해 설치와 운영이 용이하다는 장점이 있습니다.

  • SMR의 가장 큰 장점 중 하나는 안전성입니다. 이 원자로들은 물의 냉각재를 사용하며, 소형 설계 덕분에 사고 발생 시 피해를 최소화할 수 있는 구조입니다. 특히, SMR은 필요한 경우 직접 냉각이 가능하여, 대형 원전보다 높은 안전성을 자랑합니다. 이는 후쿠시마 원전 사고 이후 안전성이 더욱 중시되는 원전 설계의 흐름과도 잘 맞아떨어집니다.

  • 더불어 SMR의 비용 효율성 또한 중요한 요소입니다. SMR은 공장에서 모듈화된 형태로 제작되기 때문에, 품질 관리를 통해 제작 기간과 비용을 감소시킬 수 있습니다. 이러한 모듈형 특성 덕분에 현장에서의 설치 시간이 단축되며, 운영 중에도 수리가 쉽고 유연하게 전력 수요에 대응할 수 있어, 궁극적으로 경제적인 이점을 가져오는 동시에 에너지의 지속 가능성을 보장할 수 있습니다.

3. 한국형 SMR 개발 현황과 정부의 지원

  • 3-1. 한국형 SMR의 기술 발전 현황

  • 한국형 소형모듈원자로(SMR)인 'i-SMR'은 현재 세계적으로 가장 진보된 소형 원자로 기술 중 하나로, 한국 정부의 전폭적인 지원과 함께 개발되고 있습니다. 이 원자로는 전기 출력이 300MW 이하로, 기존 대형 원전에 비해 공간적 제약을 덜 받으며 효율성과 안전성을 높인 설계를 특징으로 합니다. i-SMR은 2028년 상용화를 목표로 하여, 정부는 해당 개발을 위해 전년 대비 9배 증가한 5832억 원의 예산을 배정하였습니다. 이러한 예산 지원은 연구개발, 설계, 시공, 그리고 안전성 검증 등 전 과정에 걸쳐 이루어질 것입니다.

  • 특히, SMR의 설계 혁신으로는 자연 순환 냉각 시스템의 도입이 있습니다. 이는 외부 전원 공급 없이도 원자로의 냉각을 확보할 수 있는 방식으로, 피동형 안전 시스템을 활용하여 후쿠시마 원전 사고와 같은 큰 사고의 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 이러한 기술적 발전은 SMR을 더욱 매력적이고 안전한 선택으로 만들어 줍니다.

  • 현대건설, 삼성물산, DL이앤씨 등 국내 주요 건설사들은 SMR 시장에 적극 참여하고 있으며, 각 그룹은 미국의 SMR 기업들과의 전략적 제휴를 통해 글로벌 시장에서도 입지를 강화하고 있습니다. 예를 들어, 현대건설은 홀텍 인터내셔널과의 협력을 통해 미국 최초의 SMR 건설을 목표로 하고 있으며, 삼성물산은 루마니아에 SMR을 건설하는 프로젝트에 참여하고 있습니다.

  • 3-2. 정부의 투자 및 지원 방안

  • 한국 정부는 SMR 기술 개발을 위한 여러 가지 지원 방안을 마련하고 있습니다. 정부의 주요 전략은 독자 기술 개발, 선제적인 사업화 추진, 그리고 국내 파운드리 역량 강화를 통한 것입니다. 이를 통해 한국형 SMR이 세계 시장에서 경쟁력을 갖추도록 유도하고 있습니다.

  • 특히, 2028년까지의 산정된 예산 5832억 원은 연구개발에 집중적으로 투자되어 SMR의 기술 진보에 기여하고 있습니다. 이러한 투자와 더불어, 정부는 SMR 규제 샌드박스를 검토하고 있어 신속하고 유연한 인허가 절차를 통해 SMR 사업의 활성화를 도모하고 있습니다.

  • 최근 윤석열 대통령의 체코 방문과 같은 외교적 활동도 SMR 시장에 긍정적인 영향을 미치고 있습니다. 정부는 SMR 관련 프로젝트를 국제적으로 수주하기 위한 노력도 병행하고 있으며, 이는 한국형 SMR의 해외 진출과 글로벌 경쟁력 강화를 위한 중요한 발판이 될 것입니다.

  • 3-3. 주요 건설사들의 역할과 글로벌 제휴

  • 한국의 주요 건설사들은 SMR을 새로운 성장 동력으로 삼아 시장에 진입하고 있습니다. 현대건설, 삼성물산, 대우건설 등은 SMR 개발 및 건설을 위한 전략적 제휴와 협약을 체결하여 경쟁력을 더욱 강화하고 있습니다. 이를 통해 이들 기업은 국제적인 시장에서도 SMR 기술을 선도하는 역할을 하고 있습니다.

  • 예를 들어, 두산에너빌리티는 체코 원전 프로젝트의 우선협상대상자로 선정되었고, 삼성물산은 미국 뉴스케일에 대한 투자를 통해 루마니아 SMR 사업에 참여하고 있습니다. DL이앤씨 또한 미국의 엑스에너지와 협력하여 글로벌 SMR 플랜트 사업을 개발하는 등 다각적인 접근을 시도하고 있습니다.

  • 이와 같은 활동은 SMR 산업이 건설, 조선, 중공업 등 다양한 산업 분야에 걸쳐 신규 시장을 창출하는 데 기여하고 있으며, 이는 한국의 글로벌 SMR 시장에서의 입지를 더욱 확고히 하는 결과로 이어지고 있습니다.

4. SMR의 안전성 및 경제성: 국내외 경쟁력 분석

  • 4-1. SMR의 안전성과 설계 혁신

  • 소형모듈원자로(SMR)는 기존의 대형 원자로에 비해 다양한 안전성 개선 요소를 갖추고 있습니다. SMR은 피동형 안전 시스템을 채택하여, 외부 전원 공급 없이도 자연 순환을 통해 냉각할 수 있는 구조를 지니고 있습니다. 이는 후쿠시마 원전 사고와 같은 중대 사고의 위험을 상당히 줄일 수 있습니다. 특히, 이와 같은 설계는 원자로의 크기와 구조적 특성 덕분에 더욱 안전성을 보장하는데 기여합니다. 이러한 혁신적 설계는 SMR이 전 세계 다양한 환경에 적합하며, 여러 곳에서 운영할 수 있는 기반이 됩니다. 또한, SMR은 인허가 절차에서 안전성을 강조하는 새로운 규제 체계의 필요성 또한 대두되고 있습니다. 한국은 앞으로 SMR 특유의 설계를 위해 기존 대형 원전과는 다른 인허가 체계를 갖추기 위해 노력하고 있습니다.

  • 4-2. 국내외 시장 경쟁 분석

  • 현재 SMR 시장은 한국을 비롯한 여러 글로벌 기업들이 활발히 경쟁하고 있는 상황입니다. 한국은 대형 건설사들이 SMR 사업을 주력으로 삼고 있으며, 주요 기업으로는 두산에너빌리티, 현대건설, 삼성물산이 있습니다. 이들은 각각 다양한 글로벌 프로젝트에 참여하며 SMR 시장 진출을 가속화하고 있습니다. 예를 들어, 두산에너빌리티는 체코 두코바니 원전 수주를 놓고 여러 협상에 참여하고 있으며, 삼성물산은 영국 SMR 프로젝트에 대한 협약을 체결하는 등 강력한 입지를 다지고 있습니다. 반면, 글로벌 시장에서는 러시아와 미국도 SMR 기술 개발과 상용화에 집중하고 있으며, 이들은 각각 해상 SMR 운영과 새로운 모델 개발을 통해 경쟁력을 강화하고 있습니다. 특히, 러시아는 'Akademik Lomonosov'라는 부유식 SMR을 성공적으로 운용하고 있으며, 미국은 뉴스케일 파워와 같은 기업이 적극적으로 SMR 프로젝트를 추진하고 있습니다.

  • 4-3. 체코 원전 수주와 그 의미

  • 체코 원전 수주는 한국 SMR 산업의 중요성을 보여주는 상징적인 사례로 평가됩니다. 한국의 두산그룹과 대우건설은 체코 정부와 협력하여 24조 원 규모의 두코바니 원전 건설 프로젝트에 우선협상 대상으로 선정되었습니다. 이 과정은 한국의 SMR 기술이 세계적으로 인정받고 있다는 것을 의미합니다. 특히, 체코 고객들의 수요에 부응하기 위해 SMR의 경제성 및 안전성을 강조하여 제안한 것은 한국 기업들이 글로벌 시장에서의 입지를 강화하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 체코 원전 수주는 또한 한국의 SMR 기술이 해외 시장으로 진출할 수 있는 가능성을 열어주며, 이후 한국형 SMR 모델의 국제적 확산에 중요한 시험대가 될 것입니다.

5. SMR의 미래 전망 및 성장 가능성

  • 5-1. 2050년까지의 SMR 시장 전망

  • SMR(소형모듈원자로) 시장은 2030년대부터 본격적으로 열릴 것으로 예상되며, 2050년까지 신규 원전의 50%가 SMR로 대체될 것이라는 예측이 있습니다. 이는 글로벌 전력 수요 증가와 탄소 저감 목표 달성의 필요성에 기인합니다. 영국 아이다호 국립연구소의 보고서에 따르면, 2050년까지 전 세계의 SMR 시장 규모는 약 3000조원이 넘을 것으로 예상됩니다.

  • 특히, SMR은 공장 제작형 모듈 기술을 활용하여 비교적 작은 출력을 발휘하지만, 설계의 단순화와 안전성 덕분에 더욱 빠르게 제작될 수 있는 장점을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 SMR은 기존의 대형 원전과 비교하여 더 저비용으로 건설할 수 있으며, 수요가 필요한 지역에 쉽게 설치할 수 있는 유연성을 제공합니다.

  • 5-2. 소형원자로의 글로벌 확대 전략

  • 현재 전 세계적으로 70종 이상의 SMR 모델이 개발 중이며, 미국, 러시아, 중국이 주도하고 있습니다. 이러한 모델들은 다양한 지속 가능성 요구 및 변화하는 에너지 시장에 적극 대응할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 예를 들어, 미국의 NuScale은 2029년까지 SMR의 상용화를 목표로 하고 있으며, 한국은 스마트(SMART) 원자로 및 혁신형 SMR 개발을 통해 시장에 진입할 계획을 세우고 있습니다.

  • 더불어, 글로벌 SMR 시장에서의 경쟁력을 강화하기 위해 여러 국가들이 기술 협력 및 투자에 나서고 있습니다. 한국의 두산에너빌리티는 SMR 제작 선두주자로 입지를 다지며, 미국의 뉴스케일 파워와 협력하여 SMR 관련 자료를 제작하고 있습니다. 이러한 글로벌 협력은 SMR 기술의 전파와 상용화에 큰 역할을 할 것입니다.

  • 5-3. 지속 가능한 발전 목표와의 연계

  • SMR의 미래 전망은 단순히 전력 생산에 그치지 않고, 지속 가능한 발전 목표(SDGs)와 깊은 연관이 있습니다. SMR은 온실가스 배출을 최소화하고, 안정적인 에너지 공급을 통해 여러 산업 분야와 일상생활에 기여할 수 있습니다. 특히, SMR은 재생 가능 에너지와 함께 활용되어 에너지 믹스의 효율성을 높일 수 있는 중요한 역할을 맡고 있습니다.

  • 또한, SMR은 수소 생산과 담수화에도 활용될 수 있는 가능성을 지니고 있어, 에너지와 환경 문제 해결을 위한 다목적 원자로로서의 잠재력을 보여줍니다. 이러한 SMR의 활용 사례는 지속 가능한 발전 목표와 맞물려 에너지 의존도를 낮추고, 환경 보호에 기여하는 긍정적인 효과를 불러올 것입니다.

결론

  • 현재 SMR(소형모듈원자로) 기술은 한국의 에너지 시장에서 중요한 변곡점을 맞이하고 있으며, 정부와 산업이 협력하여 글로벌 경쟁력을 확보하는 데 기여하고 있습니다. SMR은 더 낮은 건설 비용과 빠른 설치를 통해 지속 가능하고 안전한 전력 공급의 새로운 시대를 열 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 한국의 SMR 기술은 급격히 변하는 에너지 환경에서 중요한 해결책으로 자리 잡을 것이며, 이는 국내외에서 한국의 원전 기술력을 강화하는 데 중요한 계기가 될 것입니다.

  • 향후 SMR의 글로벌 시장 확대는 단순한 전력 생산을 넘어 다양한 산업과의 연계성을 갖고 지속 가능한 발전 목표(SDGs)와 조화를 이룰 수 있을 것입니다. SMR은 온실가스 배출을 최소화하고, 효율적인 에너지 믹스를 통해 재생 가능 에너지와의 조화를 끌어낼 수 있는 기회를 제공할 것입니다. 이러한 가능성은 결국 한국이 원전 르네상스를 이끌며, 세계 에너지 시장의 중심으로 자리잡는 데 기여할 것이다.

  • 결론적으로, SMR 기술의 발전은 한국이 지속 가능한 에너지 미래를 선도하는 데 중대한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 향후 SMR 시장의 지속적인 성장은 한국이 세계 에너지 패러다임 전환에 기여할 수 있는 기반이 될 것입니다.

용어집

  • 소형모듈원자로(SMR) [기술]: 전기 출력이 300MW 이하인 소규모 원자로로, 기존 대형 원전보다 작은 부지에서 운영할 수 있으며 설치와 운영이 용이하다.
  • 자연 순환 냉각 시스템 [기술]: 외부 전원 공급 없이 자연적인 방식으로 원자로의 냉각을 유지하는 시스템으로, 피동형 안전성을 위해 설계되었다.
  • 피동형 안전 시스템 [보안]: 외부 전원이 없어도 안전하게 작동할 수 있도록 설계된 시스템으로, 원자로의 냉각 및 안전 상태를 자동으로 관리하는 기능을 갖춘다.
  • 탄소 중립 [정책]: 온실가스 배출을 최소화하여 대기 중 탄소 농도를 일정 수준으로 유지하는 정책 목표로, 기후 변화 대응의 핵심 요소 중 하나이다.
  • 전력 기저 [전력]: 전력망에서 지속적으로 공급되어야 하는 기본적인 전력 자원을 의미하며, 안정적인 전력 공급의 근본적인 역할을 한다.
  • 대체 에너지원 [자원]: 전통적인 화석연료 대신 사용될 수 있는 에너지원으로, 재생 가능하거나 환경 영향을 최소화하는 자원을 포함한다.
  • 규제 샌드박스 [정책]: 신기술이나 서비스에 대한 규제를 일시적으로 면제하거나 완화하여 개발 및 상용화를 촉진하는 환경을 제공하는 제도이다.
  • 에너지 믹스 [정책]: 전력 생산에 사용되는 다양한 에너지원의 조합을 의미하며, 이를 통해 전체 에너지 시스템의 효율성을 높이고 지속 가능성을 확보할 수 있다.
  • 재생 가능 에너지 [자원]: 자연에서 쉽게 재생되는 에너지원으로, 태양광, 풍력, 수력 등이 포함되어 있으며 환경 친화적인 특성을 지닌다.
  • SMR 시장 [시장]: 소형모듈원자로 기술을 기반으로 한 전 세계의 상용화 및 판매를 지칭하며, 다양한 기업들이 경쟁하는 영역이다.

출처 문서