[금주의 용어] 에너지난에 투자 늘리는 'SMR'..뭔지 궁금해

요약

• SMR, 주요 기기들을 하나의 용기에 일체화한 소형원자로..안전·유연·경제성↑
• 재생에너지·대형원전 단점 보안 가능 기대..'35년 시장규모 390~620조원 전망
• 방사성폐기물 처리 문제 등의 단점도 존재..아직 개발 초기 단계

최근 재생에너지의 공급 불안정성이 확대되자 원자력이 하나의 대안으로 떠오르고 있습니다. 탄소중립으로 가는 과도기에 온실 가스 배출없이 전력 공백을 해소할 수 있는 최적의 대안이기 때문인데요. 지난 9월 21일 IAEA(국제원자력기구)는 원자력이 저탄소 에너지 생산에서 필수적인 역할을 할 것이라며, 20505 세계 원자력 발전량의 잠재 성장 전망치를 종전 715GW에서 792GW로 약 10% 상향했습니다.

각국 정부도 원자력 발전 비중을 상향 조정하고 있습니다. 유럽연합(EU)은 2050년까지 원자력 비중을 현재 12%에서 20%로 늘리기로 했죠. 일본은 2030년까지 3배로, 중국은 2035년까지 2.7배로 확대한다는 방침을 세웠습니다.

그 가운데 기존 대형원전의 단점을 줄이고 장점을 극대화한 SMR이 하나의 대안책으로도 떠오르고 있는데요. 미국 바이든 행정부는 원자력전략비전을 세우고 차세대 원자로 기술과 SMR 개발에 7년간 32억달러(약 3조6000억원)를 투자키로 했죠. 영국 역시 SMR을 최대 16기를 건설하기 위해 5년 동안 2억파운드(3200억원)를 투자할 계획을 수립했습니다. 우리 정부도 2020년 12월 제9차 원자력진흥위원회에서 혁신형 SMR 개발을 공식화했으며, 2021년 9월에 과학기술정보통신부와 산업통상자원부가 공동으로 혁신형 SMR 개발을 위한 예비타당성 심사를 신청했죠. 그럼 SMR이 무엇이길래 전세계적인 주목을 받고 있을까요?

SMR(소형모듈원자로)은 기존 대형원전의 증기발생기, 냉각재 펌프, 가압기 등 주요 기기를 하나의 용기에 ‘일체화’한 전기출력 300MW 안팎의 소형원자로를 말합니다.

SMR이 주목받는 이유는 기존 대형원전 대비 안전성, 유연성, 경제성 등의 측면에서 뛰어나기 때문입니다. 대형 원전의 경우 배관으로 연결돼 있는 구조로 만들어져 있어 사고가 발생하면 연결부위에서 방사능이 유출될 수 있습니다. 하지만 SMR는 구성 요소들이 하나의 압력용기에 들어가 있어 원자로 냉각제 배관 파손으로 인한 방사능 유출가능성이 낮아지죠. 기존 원전의 가장 큰 단점인 안전성 문재가 해소된 셈입니다. 비상 시 외부 전원이 필요 없다는 점, 원자로 크기가 작아 사고 시 방출되는 방사선의 양과 붕괴열의 절대량이 적다는 점도 장점으로 거론되고 있죠.

또한 SMR은 발전용수가 적게 들어 해안이 아닌 내륙에도 건설이 가능합니다. 수송이 쉬운 SMR을 분산전원으로 활용하여 극지 및 오지 등에 전력 공급이 가능하며, 해수 담수화로 수자원 공급과 열병합 발전을 통한 지역난방도 공급 가능하죠.

SMR은 궁극의 친환경 수소(그린수소)로 불리는 수전해(물 전기분해) 수소를 생산에도 활용됩니다. 메리츠증권에 따르면 원자력 수전해는 태양광·풍력과 달리 하루 중 출력이 변하지 않아 이용률이 높고(고정비↓), 상대적으로 단기간에 낮은 생산 단가로 생산할 수 있다는 장점이 있습니다. IRENA(국제재생에너지기구)는 2025년 3350원/Kg의 원자력 수소 생산 단가가 예상된다고 분석했는데요. 핵분열 과정에서 나오는 열 에너지를 이용해 고온 수전해 기술(SOEC)을 적용 시 수소 생산 단가가 추가 절감이 가능할 것으로 보입니다.

출처: IRENA, 메리츠증권

마지막으로 경제성 측면에서도 긍정적인데요. 현재 SMR을 개발 중인 업체들은 100MW 모듈 하나당 목표 비용을 약 4000억원으로 추산하고 있습니다. 우리나라를 기준으로 1400MW 대형 원전을 짓는 데 들어가는 비용은 약 5조원에 달하죠. 100MW 모듈 14개가 있어야 대형 원전의 전기 출력을 낼 수 있기 때문에 100MW 모듈을 14개 지을 경우 대형 원전을 짓는 것과 비용측면에서 차이가 없습니다. 그럼에도 SMR은 공장에서 모듈화된 SMR을 대량 생산하고 이를 현장으로 운송해 설치하는 구조이기 때문에 생산 공정화 효율성을 높일수록 초기 투자비용을 낮출 수 경제성이 높아질 수 있습니다.

이러한 장점들이 있어 우리나라를 포함해 18개 국가에서 72개의 다양한 SMR 기술개발을 진행하고 있습니다. 영국 국립원자력연구소는 2035년 글로벌 SMR 시장 규모가 390~620조원에 이를 것으로 예측했죠. 한국수력원자력 역시 2030~40년까지 매년 약 100조원 이상으로 추정되는 노후 석탄화력발전소 교체 수요를 두고 SMR이 천연가스 등과 경쟁할 것이라고 전망했습니다.

다만 단점도 존재합니다. SMR은 대형원전에 비해 발생되는 증기의 온도가 상대적으로 낮아 터빈의 발전 효율이 낮고, 연료당 발전량도 낮습니다. 더해 사용 후 핵 연료인 방사성폐기물의 처리가 현재로서는 어렵다는 한계도 있으며, 기술적인 표준도 마련되어 있지 않은 상황이죠.

지금까지 차세대 원전 중 가장 주목받고 있는 SMR에 대해 알아봤습니다. SMR은 아직 개발 단계이기 때문에 투자의 주의가 필요한데요. 현재 SMR의 대표업체인 미국 Nuscale(비상장)은 오는 2029년 첫번째 모듈의 가동을 목표 중입니다. 국내 업체들도 SMR 분야에 투자 및 개발하고 있습니다. 증권플러스 원자력 토픽을 참고하면 관련 종목들을 찾아보실 수 있는데요. 참고바랍니다.

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