정부의 원전 정책에서 빼놓을 수 없는 키워드가 '소형모듈원자로(SMR)'이다. 지난달 한미 정상회담 공동 발표문에도 '양국이 SMR을 공동 개발해 글로벌 시장에 진출한다'는 내용이 담겨 있다.
기존 대형 원전과 대비되는 SMR은 말 그대로 작은 사이즈의 원전을 의미한다. 아직 상용화한 곳이 없으나 미국과 영국, 캐나다 등 세계 각국에서 '개발 레이스'를 펼치고 있다. 이르면 오는 2030년에 상용화할 전망이다. SMR은 쓰임새가 다양해 성장 잠재력이 높다. 성공하면 세계 발전 시장을 주도할 것이란 평가를 받는다.
특히 미국 기업 뉴스케일(nuscale)이 이 분야 선두주자로 꼽힌다. 두산에너빌리티를 비롯한 국내 기업들이 뉴스케일의 지분 투자 및 전략적 파트너로서 핵심 기자재 공급권을 확보한 상태다. 뉴스케일의 사업 성패 여부에 관심이 높을 수 밖에 없다.
작은 크기 원자로, 쓰임새 많고 건설 용이
SMR은 Small Modular Reactor(소형 모듈 원자로) 또는 Small Medium Reactor(중소형 원자로)의 약어다. 전기 출력이 300메가와트(MWe) 규모 이하인 소형 원전을 의미한다. 1000~1400MWe에 이르는 대형 원전보다 건설 기간이 짧다. 전력 생산이나 송전 외에도 해수 담수화 에너지원이나 수소생산, 정유 선박 추진용 등 쓰임새가 다양하다.
SMR은 송전망이 충분하지 않거나 외딴 지역에 소규모 전력을 공급하기 위해 개발됐다. 사이즈를 작게 하기 위해 대형 원전의 핵심 기기인 원자로와 증기발생기, 냉각재 펌프, 가압기 등을 하나의 용기에 집약적으로 담는다. 일체화된 모듈(module) 형태로 설계되기 때문에 소형모듈원자로란 이름이 붙었다.
무엇보다 SMR은 대형 원전보다 안전성이 높다는 평가다. 체르노빌과 후쿠시마 등 사고 발생 이력이 있는 대형 원전과 달리 SMR은 구조 자체가 사고의 위험성을 줄일 수 있다는 평가다. 즉 계통 구조를 단순화해 배관 파손 등으로 인한 사고 염려를 줄인다는 것이다.
아울러 작은 크기로 인해 대형 수조에 원자로를 통째로 담가 놓을 수 있어 사고를 원천 차단할 수 있다. 후쿠시마 원전 사고와 같이 쓰나미나 허리케인과 같은 자연재해로 인해 외부로부터 오는 전력공급이 중단되어 냉각장치가 작동하지 않는 상황에서도 수조의 물이 냉각수 역할을 하면서 열을 식힐 수 있으므로 안전성을 유지한다는 것이다.
SMR은 공장에서 생산할 수 있어 대형 원전에 비해 건설을 위한 현장 작업 비중이 낮고 필요한 건설 부지 면적도 상대적으로 작다. 캐나다와 호주처럼 국토가 넓고 인구밀집 지역이 드문 나라에선 SMR이 송전망 건설에 들어가는 비용을 절감할 수 있다는 점에서 유용하다.
부지 확보면에서도 대형 원전에 비해 유리하다. 보통 원전에서 발생한 방사능이 밖으로 누출됐을 때를 대비해 원전 반경 16km를 주민 보호를 위한 비상계획 구역으로 설정한다. SMR은 가로 세로의 비상계획 구역이 230m 수준으로 좁다. 이로 인해 SMR은 노후한 석탄 화력발전소를 대체할 수 있는 모델로 꼽힌다.
세계 주요국 개발 레이스, 한국은 미국과 협업
SMR을 개발하는 곳은 우리나라를 비롯해 미국과 영국 캐나다, 프랑스, 덴마크 등이 있다. 우리나라는 1997년부터 'SMART(System-integrated Modular Advanced ReacTor)'라는 이름으로 개발하고 있다.
우리나라는 아랍에미리트(UAE) 바라카 원전의 성공적인 건설 및 상업운전으로 원전 개발력을 인정받고 있다. SMR 분야에선 미국과의 기술 협력을 통해 시장 진입 여부에 관심이 모이고 있다.
SMR은 현재 세계적으로 약 300여종이 개발되고 있는데 이 가운데 선두주자로 꼽히는 곳이 미국의 뉴스케일(NuScale Power)이란 업체다.
이 회사는 미국의 오리건 주립대학의 호세 레예스 교수가 창업한 곳이다. 호세 레예스 교수는 2000년대 초에 정부 지원을 받아 자신의 학교 및 아이다호 국립연구소에서 SMR 설계 개념을 연구하다 2007년 회사를 창업하고 연구를 본격화했다. 대주주는 미국 텍사스에 본사를 둔 엔지니어링 및 건설사인 플로어(Fluor)이다.
미국에서 원전을 건설하려면 원자력규제기관(NRC)로부터 설계 인증을 받아야 한다. 뉴스케일은 2016년에 NRC에 설계 인증 심사를 신청해 2020년 6단계 심사를 마치면서 SMR 설계에 대한 기술적 검토 및 승인을 완료했다.
뉴스케일의 SMR은 세계 SMR 가운데 최초로 미국 원자력 규제 기관의 승인을 받은 사례다. NRC의 설계 인증이 세계 각국으로부터 인정 받을 수 있는 최고 수준의 인허가로 평가 받는다.
뉴스케일은 현재 미국의 전력기관인 유타 지역발전시스템(UAMPS)의 수주를 받아 미국 아이다호 국립연구소 부지에 SMR 건설을 추진하고 있다. 유타 지역발전시스템은 오는 2025년 NRC로부터 원전 건설 허가를 취득할 계획이며 이후 본격적으로 콘크리트 타설을 시작, 2029년에 SMR 상업운전을 개시할 예정이다.
우리나라의 원전 업체들도 뉴스케일과 함께 이 사업에 참여하고 있다.
원전 주기기 제작사인 두산에너빌리티는 뉴스케일에 대한 지분 투자와 함께 SMR 핵심 기자재를 공급하고 있다. 미국이 야심차게 추진하는 SMR 프로젝트에 국내 기업이 공급사로서 참여하고 있는 것이다. 그만큼 한국의 개발력이 경쟁력을 갖고 있다는 평가다.
원전 업계 관계자는 "한국의 원전 기술력이 그만큼 세계적 수준이라는 의미"라며 "세계 주요국들이 원자력 산업의 리더십을 가져가기 위해 SMR 프로젝트를 자국 공급사 중심으로 꾸린다는 점에서 이례적"이라고 설명했다.
