SMR 기술 알아보기
차세대 원자력 기술인 SMR의 원리와 미국 스타트업, 트럼프 정책
소형 모듈형 원자로(SMR) 기술은 전력 생산 능력이 최대 300MWe에 이르는 첨단 원자로로, 전통적인 대형 원자로(1000MWe 이상)보다 작다는 점이 특징입니다. SMR의 핵심 원리는 모듈화에 있으며, 이를 통해 공장에서 사전 제작한 후 설치 현장으로 운송하여 조립하는 방식으로 건설 기간과 비용을 절감할 수 있습니다.
SMR의 발전 용량은 5MWe에서 300MWe까지 다양하며, 일부 설계는 20MWe 이하로 특정 용도에 맞춰 개발되고 있습니다. 소형 원자로이기 때문에 대형 원자로를 건설하기 어려운 도서 지역이나 산업 단지에서도 활용될 수 있습니다. 모듈형 설계는 주요 부품을 공장에서 조립한 후 현장에서 조립하도록 하여 연속 생산의 경제성을 확보하고, 맞춤형 대형 원자로보다 비용 절감 효과를 기대할 수 있습니다.
SMR의 원자로 유형으로는 가장 일반적인 가압경수로(PWR) 외에도 4세대 원자로, 열중성자 원자로, 고속 중성자 원자로, 용융염 원자로, 가스로 냉각하는 원자로 등이 포함됩니다. PWR은 검증된 기술로 널리 사용되고 있으며, 용융염 원자로는 높은 온도에서 작동할 수 있어 산업용 열공급에 적합한 특징을 가집니다.
SMR의 주요 안전 특징으로는 중력과 자연 대류를 활용하는 수동 안전 시스템이 있습니다. 외부 전력 없이 자연 순환만으로 냉각이 가능하여 사고 발생 시 인위적인 개입이 필요하지 않습니다. 예를 들어 NuScale의 설계는 부력 기반의 자연 순환 냉각 방식을 채택하여 외부 동력 없이 냉각이 가능합니다.
SMR은 전력 생산뿐만 아니라 산업용 공정 열 공급, 제조업을 위한 증기 공급, 담수화 등 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 이러한 다목적 활용 가능성 덕분에 SMR은 재생에너지와 결합된 하이브리드 에너지 시스템에서도 주목받고 있습니다.
연구에 따르면 SMR은 기존 대형 원자로 대비 초기 투자 비용 문제를 해결할 가능성이 있으며, 에너지 수요 증가에 따라 유연한 전력 공급원이 될 수 있습니다. 그러나 경제성이 충분히 입증되지 않았으며, 단위 전력 생산당 방사성 폐기물 배출량이 기존 대형 원자로보다 높다는 점이 스탠퍼드 및 브리티시컬럼비아 대학 연구에서 지적된 바 있습니다.
미국의 SMR 스타트업 및 기업
미국에서는 정부 지원과 시장 수요를 기반으로 SMR 기술을 개발하는 스타트업과 기존 원전 기업들이 활발히 활동하고 있습니다. 특히 데이터 센터 및 원격 전력 공급 시장에서 SMR에 대한 관심이 높아지고 있습니다.
대표적인 기업으로는 NuScale Power, Oklo, Nano Nuclear Energy, TerraPower, GE Hitachi Nuclear Energy, Holtec International 등이 있습니다. NuScale Power는 가압경수로 기반의 모듈형 원자로를 개발하며, 데이터 센터와 산업용 전력 시장을 주요 타겟으로 하고 있습니다. Oklo는 초소형 원자로 및 고농축 우라늄(HALEU) 연료를 활용하는 설계를 개발 중이며, 최근 뉴욕증권거래소에 상장되었습니다. Nano Nuclear Energy도 유사한 방향으로 나스닥 상장에 성공했으며, 파일럿 프로젝트를 추진하고 있습니다.
TerraPower는 나트륨냉각 고속로(Natrium Reactor)를 개발 중이며, 높은 효율성과 열저장 기능을 강조하고 있습니다. 이 기업은 빌 게이츠의 지원을 받으며 SMR 기술 혁신을 추진하고 있습니다. GE Hitachi Nuclear Energy는 비등수형 원자로(BWRX-300)를 기반으로 한 모듈형 원자로를 개발하며, 다중 모듈 배치를 염두에 두고 있습니다. Holtec International은 SMR-160 모델을 개발 중이며, 기존 가압경수로 설계를 기반으로 안전성을 강화하는 방향으로 연구를 진행하고 있습니다.
미국 에너지부(DoE)의 첨단 SMR 연구개발 프로그램을 통해 정부 지원을 받고 있으며, 데이터 센터와 같은 고신뢰 전력이 필요한 시장을 공략하고 있습니다. 예를 들어 NuScale Power는 공공 전력회사와 협력하여 상용화를 추진하고 있으며, TerraPower의 Natrium 원자로는 열저장 기술을 활용하여 효율성을 극대화하는 방향으로 개발되고 있습니다.
최근 Oklo와 Nano Nuclear Energy의 주식시장 상장은 투자자들의 관심을 반영하는 사례로 평가됩니다. 특히 Oklo는 3억 600만 달러를 조달하는 등 SMR 기술에 대한 기대감을 높이고 있습니다. 이외에도 롤스로이스와 같은 전통적인 항공우주 기업이 SMR 개발에 참여하여 원자력과 항공우주 기술 간의 융합 가능성을 모색하고 있습니다.
트럼프 행정부(트럼프 1기)의 SMR 정책
트럼프 행정부(2017~2021년)는 SMR 기술 발전을 위해 여러 정책을 시행했으며, 특히 국가 안보 및 우주 탐사에 중점을 두었습니다. 2021년 1월 12일 발표된 행정명령 13972(EO 13972)인 "국방 및 우주 탐사를 위한 소형 모듈형 원자로 촉진"은 이러한 정책 방향을 명확히 보여줍니다.
EO 13972에서는 300MWe 이하의 SMR을 공장 제작 방식으로 개발하고, 국방부(DoD)를 중심으로 군사기지에서 SMR을 실증할 것을 지시했습니다. 이를 통해 에너지 공급의 유연성을 높이고 비용 절감을 실현하는 것이 목표였습니다. 또한 비해군용 이동식 SMR 시범 사업을 추진하도록 했으며, 이는 수십 년 만에 처음 시도되는 군사용 원자로 프로젝트였습니다.
우주 분야에서는 NASA가 2040년까지 SMR을 활용한 탐사 계획을 수립하도록 하였으며, 태양광 발전이 어려운 달 및 화성 탐사 미션에 SMR을 활용하는 방안을 연구하도록 했습니다.
트럼프 행정부는 에너지부 장관에게 연구 로드맵을 수립하도록 지시했으며, 국방부 및 NASA와 협력하여 연구, 인력 개발, 공급망 전략 등을 포함한 종합적인 계획을 세우도록 했습니다. 이 로드맵은 예산 제안 이전에 제출되어 국가 전략과 연계되도록 했습니다.
이와 함께 2019년 원자력 에너지 혁신 및 현대화법(NEIMA)을 지원하여 SMR과 같은 첨단 원자로의 허가 절차를 단순화하는 법적 기반을 마련했습니다. 이 법안은 기술 중립적 허가 체계를 도입하여 2027년까지 최종 규정을 확립하는 것을 목표로 하고 있습니다. 또한, 원자력 프로젝트에 대한 대출 보증을 제공하여 원전 산업을 간접 지원하였으며, 플랜트 보글(Plant Vogtle) 프로젝트에 대한 대출 보증이 대표적인 사례입니다.
트럼프 행정부의 SMR 정책은 에너지 안보를 강화하고, 우주 탐사 분야에서 미국의 우위를 확보하려는 전략의 일환이었습니다. SMR이 군사 및 우주 탐사에 활용될 수 있다는 점은 기존 원자력 정책과 차별화되는 부분이며, 이에 대한 연구와 논의가 지속적으로 필요합니다.
