기후위기 대응과 에너지 안보 확보라는 두 가지 과제를 동시에 해결할 수 있는 기술이 있습니다.
바로 소형 모듈형 원자로, SMR(Small Modular Reactor)입니다.
대형 원전의 대안으로 주목받고 있는 SMR은 최근 전 세계적으로 개발 경쟁이 치열해지고 있으며, 한국 역시 기술 개발과 정책 정비에 박차를 가하고 있습니다.
SMR 소형원전이란?
SMR은 전통적인 대형 원전과 달리 전기 생산 용량이 300MWe 이하인 소형 원자로로, 모듈화된 구조 덕분에 다양한 장소에 유연하게 설치할 수 있습니다.
특히 경수 외에도 소듐, 헬륨, 용융염 등을 냉각재로 사용하는 비경수형 원자로도 등장하면서 기존 기술의 한계를 넘어서는 모습입니다.
| 구분 | 냉각재 | 특징 | 개발 난이도 |
|---|---|---|---|
| 경수형(PWR, BWR) | 경수 | 기술 성숙도 높고 상용화 완료 | 낮음 |
| 소듐냉각고속로(SFR) | 액체 소듐 | 냉각성 뛰어나나 소듐 반응성 우려 | 중간 |
| 고온가스냉각로(HTGR) | 헬륨 기체 | 고온 열 활용 가능, 흑연폐기물 발생 | 중간 |
| 용융염원자로(MSR) | 용융염(불화/염화) | 핵연료와 냉각재 일체, 실시간 교체 가능 | 높음 |
또한 SMR은 안전성, 경제성, 유연성 측면에서 뛰어난 장점을 가지고 있어 탄소중립 시대에 최적의 에너지 기술로 평가받고 있습니다.
고온 증기 생산, 수소 생성, 원격지 전력 공급 등 다양한 산업에도 활용될 수 있어 에너지 공급 방식을 획기적으로 바꿀 수 있습니다.
미국, SMR 산업의 선두주자
미국은 현재 가장 많은 종류의 SMR을 개발 중입니다.
대표적으로 NuScale사의 VOYGR, GE Hitachi의 BWRX-300, TerraPower의 Natrium 등이 있으며, 이들은 상용화를 목표로 설계 인증, 부지 확보, 건설 허가 절차를 밟고 있습니다.
| 개발사 | 모델명 | 출력(MWe) | 냉각재 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| NuScale | VOYGR | 77 | 경수 | 유일한 설계 인증 획득 |
| GE Hitachi | BWRX-300 | 300 | 경수 | 美·캐나다 부지 확보 |
| TerraPower | Natrium | 345 | 소듐 | 빌 게이츠 설립사 |
| X-energy | Xe-100 | 80 | 헬륨 | Dow社와 협업 |
이 외에도 Oklo, Holtec, Kairos 등 다양한 기업이 참여하고 있으며, 미국 정부는 이러한 민간 주도의 개발에 법률적·재정적으로 강력히 지원하고 있습니다.
프랑스, 일본, 캐나다도 적극 개발 중
프랑스는 EDF를 중심으로 NUWARD SMR을 개발 중이며, 일본은 GE Hitachi의 BWRX-300 개발에 참여하고 자국 고온가스로 및 초소형 SMR을 별도로 추진하고 있습니다.
캐나다는 ‘Team Canada’ 전략 아래 다수의 SMR 실증 부지를 확보하고 있고, BWRX-300과 ARC-100, Xe-100 등의 기술을 검토하고 있습니다.
| 국가 | 주요 개발 원자로 | 개발 특징 |
|---|---|---|
| 프랑스 | NUWARD | EU 수출 타겟, EDF 주도 |
| 일본 | 초소형 SMR, Xe-100 참여 | 0.5MW 초소형, 수소 연계 |
| 캐나다 | BWRX-300, ARC-100 | CNSC 승인 절차 중 |
| 러시아 | KLT-40S, RITM-200N | 부유식 원전 기술 특화 |
| 중국 | ACP100, HTR-PM | 세계 최초 상용 SMR 착공 |
한국의 SMR 개발 현황
우리나라 역시 ‘SMART’라는 이름의 가압경수형 SMR을 세계 최초로 설계 인가받은 이력을 바탕으로, 혁신형 SMR 개발에 집중하고 있습니다.
현재 개발 중인 국내 SMR들은 아래와 같습니다.
| 구분 | 모델명 | 출력(MWe) | 특징 |
|---|---|---|---|
| 경수형 | SMART | 100 | 세계 최초 설계 인가 |
| 경수형 | SMART100 | 110 | 사우디 협력 개발 중 |
| 경수형 | 혁신형 SMR | 170 | 일체형·고안전성 |
| 비경수형 | SFR | 150 | 고속중성자 기반 소듐 냉각 |
| 비경수형 | VHTR | – | 950℃ 고온 증기 가능 |
| 비경수형 | MSR | 35 | 핵연료-냉각재 일체형 |
| 비경수형 | BANDI-60 | 60 | 해양 부유형 SMR |
정부는 기술 실증을 위한 K-ARDP 프로그램을 통해 민간 주도의 실증 지원을 강화하고 있으며, ‘차세대 원자로 연구조합’을 설립하여 산업 생태계 기반을 마련하고 있습니다.
SMR 산업의 글로벌 시장 규모와 전망
시장조사기관에 따르면 2035년까지 SMR 발전 시장은 최대 85GWe, 630조 원 규모에 달할 것으로 예상됩니다.
또한 산업 공정열, 광산 지역의 열·전력 공급 등 비발전 시장에서도 연간 55조 원의 시장이 창출될 것으로 예측되고 있습니다.
SMR 개발의 도전 과제
가장 큰 도전은 규제 체계의 미비입니다. 서구는 검증된 기술에만 인허가를 주는 보수적 구조이고, 한국은 전문 규제인력이 부족하며 경수로 중심의 규제 시스템만 존재합니다.
중국과 러시아는 실증로 건설 중 규제 기준을 병행 개발하며 선도적 모델을 만들고 있습니다.
또한 고농축 우라늄(HALEU) 공급 문제도 심각합니다. 현재까지 러시아가 사실상 독점 공급하고 있으나, 최근 미국, 영국, 한국 등이 공급망 확보에 나서고 있습니다.