소형모듈원전(SMR)이 원자력의 미래일까

SMR 이란?

소형 모듈형 원자로(SMR, Small Modular Reactor )는 기존 원자력 발전용 원자로 발전 용량의 약 3분의 1에 해당하는 단위당 최대 300MW(e)의 전력 용량을 갖춘 첨단 원자로입니다.
이는 기존의 대규모 원자로에 비해 작은 규모로 설계된 원자로입니다.
SMR은 원자로 시스템의 유연성, 확장 가능성, 그리고 잠재적인 안전성을 갖추고 있습니다.

SMR Module

 
 
 

1.  SMR의 장점은?

 

• SMR의 많은 이점은 본질적으로 소형 및 모듈형 설계의 특성과 연관되어 있습니다. 설치 공간이 작기 때문에 SMR은 대규모 원자력 발전소에 적합하지 않은 위치에 배치될 수 있습니다. SMR의 조립식 장치는 제조된 후 배송되어 현장에 설치될 수 있으므로 특정 위치에 맞게 맞춤 설계되는 경우가 많으며 때로는 건설이 지연되는 대형 전력 원자로보다 건설 비용이 더 저렴합니다. SMR을 도입하여 시간과 비용을 절약할 수 있으며 증가하는 에너지 수요에 맞춰 점진적으로 설치할 수 있습니다.
• 에너지에 대한 접근을 가속화하기 위한 과제 중 하나는 접속 비용입니다. 송전선과 접속 용량이 부족한 지역에서는 SMR을 기존 계통에 설치하거나 전력 출력이 적어서 원격으로 설치하여 산업과 인구에게 저탄소 전력을 제공할 수 있습니다. 이는 일반적으로 최대 10MW(e)의 전력을 생성하도록 설계된 SMR의 하위 집합인 마이크로반응기와 특히 관련이 있습니다. 마이크로리액터는 다른 SMR보다 설치 공간이 작으며 깨끗하고 안정적이며 저렴한 에너지에 접근할 수 없는 지역에 더 적합합니다. 또한 마이크로리액터는 비상 상황에서 백업 전원 공급 장치 역할을 하거나 농촌 지역이나 원격 사업체에서 디젤 연료를 사용하는 발전기를 대체할 수 있습니다.
• 기존 원자로와 비교하여 SMR 설계는 일반적으로 더 간단하며 SMR의 안전 개념은 수동 시스템과 저전력 및 작동 압력과 같은 원자로의 고유 안전 특성에 더 많이 의존하는 경우가 많습니다. 이는 수동 시스템이 자연 순환, 대류, 중력 및 자체 압력과 같은 물리적 현상에 의존하기 때문에 이러한 경우 시스템을 종료하는 데 인간의 개입이나 외부 힘 또는 힘이 필요하지 않음을 의미합니다. 이렇게 증가된 안전 여유는 사고 발생 시 환경과 대중에게 방사능이 안전하지 않게 방출될 가능성을 제거하거나 크게 낮추는 경우도 있습니다.
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2. SMR의 종류와 세계 SMR 개발 현황은?

• SMR은 노형에 따라 경수로, 소듐냉각고속로(SFR), 고온가스로, 용융염로 등으로 분류됩니다. 이 중 가장 많은 부분(72종 중 31종)을 차지하는 것은 경수형 SMR입니다. 경수로형 SMR은 인허가, 제작성 등의 측면에서 타 노형보다 시장 진입에 유리한 편입니다. 한국원자력연구원에서 개발한 SMART와 개발 중인 혁신형 SMR 역시 경수로형 SMR입니다. 비경수로형 SMR은 이동형 혹은 우주에서의 사용 등 특수한 용도로 사용하기 위해 10 MW이하의 초소형으로 개발되고 있습니다.
• 공공 기관과 민간 기관 모두 향후 10년 내에 SMR 기술을 실현하기 위한 노력에 적극적으로 참여하고 있습니다. 2020년 5월 상업 운전을 시작한 세계 최초의 부유식 원자력 발전소인 러시아의 Akademik Lomonosov는 35MW(e) SMR 2기에서 에너지를 생산하고 있습니다. 다른 SMR은 아르헨티나, 캐나다, 중국, 러시아 및 미국에서 건설 중이거나 라이센스 단계에 있습니다.
• 전 세계적으로 개발되고 있는 80개 이상의 상용 SMR 설계는 전기, 하이브리드 에너지 시스템, 난방, 담수화 및 산업 응용 분야의 증기와 같은 다양한 출력과 다양한 응용 분야를 목표로 합니다. SMR은 단위당 초기 자본 비용이 낮지만, 일단 배치되면 경제적 경쟁력은 여전히 실제로 입증되어야 합니다.
  
  

3. SMR 과 지속가능한 개발

 

• SMR과 원자력 발전소는 효율성, 경제성, 유연성 측면에서 고유한 특성을 제공합니다. 원자로는 급전 가능한 에너지원을 제공하지만 풍력, 태양광과 같은 일부 재생 에너지원은 날씨와 시간에 따라 달라지는 가변 에너지원입니다. SMR은 하이브리드 에너지 시스템에서 재생 가능한 자원과 결합되어 효율성을 높일 수 있습니다 . 이러한 특성으로 인해 SMR은 청정 에너지 전환에서 핵심적인 역할을 수행하는 동시에 국가가 지속 가능한 개발 목표를 달성하는 데 도움이 됩니다.
  
  
• SMR은 빠르게 성장하고 있는 신재생에너지의 단점을 보완하는 데 활용될 수 있고 온실가스 감축 목표가 필수인 새로운 기후변화 대응 체제에서 적극적 대응이 가능한 에너지원으로 볼 수 있습니다. SMR은 용량이 작고 물리적으로도 소형이므로 안전성이 비교적 높고, 제작 완제품을 현지에 운반하여 설치할 수 있는 모듈형으로 제작비가 낮으며, 건설 비용을 낮출 수 있는 장점이 있습니다. 또한 SMR은 전력공급 용도뿐만 아니라 공정열 생산, 수소·담수 생산, 선박추진 등 다양한 용도로 활용 가능하고, 필요한 정도에 따라 유연한 운영이 가능하다는 장점으로 인해 국가별로 다양한 개발과 도입이 추진되고 있습니다. SMR은 대형원전 진출이 어려운 전력망 미개발 지역, 전력 수급 안정성이 필요한 특수 지역(데이터 센터, 광산, 공장, 제철소, 해양플랜트 등)등의 에너지 시장에 진출할 수 있습니다. 

 

전 세계쩍으로 기후위기 위험성과 탄소중립에 대한 관심이 높아지면서 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원에 대한 기술개발 필요성이 대두되고 있습니다. 온실가스와 마세먼지 발생량이 적은 원자력 발전이 각광받고 있습니다. 2030년 SMR의 상용화가 기대됩니다.