글로벌 다양한 국가에서 각기 목적을 위한 소형모듈원전(SMR, Small Modular Reactor) 노형 개발 논의 중
SMR(Small Modular Reactor, 소형모듈원전)은 경수로, 중수로, 고속로, 고온로 등의 다양한 중소형원전을 통칭하는 용어다. 탄소 저감목표 달성, 노후화력 발전 대체, Off-Grid 전기수요 충족 등의 목적으로 총 16개 국가에서 SMR 건설을 논의 중이다. SMR은 내륙지역, 도서, 산간지역 등 소규모 Grid에도 사용된다. 동시에 모듈 수를 조절하여 대규모 발전도 가능하다. 또한 SMR은 사고 시 외부원전 및 별도 조작 없이 안전성을 유지하는 기능을 가지고 있으며, 일체형 구조 덕에 원자로 냉각재 배관 파손으로 인한 방사능 유출 가능성이 없다.
전세계는 다양한 유형의 SMR을 개발하고 있으며 이러한 SMR은 2030년대에 상용화되어 발전시장을 주도할 것으로 보인다. 현재 미국(18개), 러시아(17개), 중국(8개), 일본(7개), 캐나다(4개), 영국(2개), 프랑스(1개) 등 많은 국가에서 약 70여개의 노형을 개발 중이다. SMR의 유형별로는 가압경수로형이 가장 많은 23 개이고, 초고온가스로 14개, 고속중성자로 11개, 용융염로 10개가 개발 중이다. 국내에서도 2028년까지 3,992억원이 투입 예정인 i-SMR 사업 등 차세대 SMR 노형 개발을 추진 중이다.
소형모듈원전 중 가장 선도하는 업체는 NuScale
개발되는 SMR 중 가장 상업화 가시성이 높은 NuScale SMR은 경수로 기술을 기반으로 한다. 이때 원자로, 증기발생기, 가압기와 같은 주기기를 하나의 모듈(module)에 집약시킨다. 동시에 대형원전의 거대 콘크리트 돔인 격납 건물까지 모듈에 일체화한다. 이러한 모듈 수를 조절해 출력 조정이 가능하며, 1개 당 77MWe, 최대 12 모듈까지 설치 가능하다. 피동형(passive) 설계로 외부 전력 공급이 중단되어도 안전성을 유지할 수 있다. 2020년 8월 당사의 SMR은 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 최초로 SMR 표준설계인증을 받았다. EPC 업체인 UAMPS는 2029년 상업운전 목표로 Idaho National Lavatory에 SMR 원전 건설을 추진 중이다. 미국 에너지부는 14억달러(약 1조 7천억원)을 지원했다.
두산중공업은 NuScale이 설계한 SMR의 제조 및 개발에 참여하기 유리하도록 2019년도에 44백만달러(약 520억원) 규모로 지분투자를 단행했다. 두산중공업은 2019년 8월 NuScale 원자로 모듈에 대한 연구를 시작했다. 2021년에는 6천만달러(약 712억원)를 추가 투자했다. 이에 2022년 UAMPS 초도호기용 원자로 모듈의 주단소재 제작에 참여한다. 2023년에는 주요 기자재 제조에 착수할 예정이다.
헬륨가스를 사용한 X-Energy, 가압경수로 SMR을 제작중인 Rolls-Royce
X-energy의 Xe-100 원자로는 4세대 고온가스 모델이다. 냉각재로 물이 아닌 헬륨을 사용하기 때문에 섭씨 750도의 고온에서도 운전이 가능하다. Xe-100은 80MWe급 원자로로 4개 모듈 총 320MWe급 SMR을 목표로 한다. 미국 에너지부는 자금 지원을 약속해 2027년까지 12억달러(약 1조 4천억원)가 지원될 것으로 전망된다. 두산중공업은 2021년 8월 주기기 제작 설계 용역 계약을 체결 했다.
영국의 Rolls-Royce는 3-Loop형 가압경수로 SMR을 제작 중이다. 전기출력은 470MWe이며 설계수명은 60년이다. 당사는 2050년까지 자사 SMR을 16기 건설할 것으로 예상하고 있다. 2030년부터는 SMR의 상업 운전이 가능할 전망이며, 2035년에는 영국 내 7GW의 SMR 수요가 전망된다. 영국 정부는 신규 SMR 건설을 위해 추가 지원금 약 2.5~3.3조원 투입을 검토하고 있다.
캐나다의 USNC(Ultra Safe Nuclear Corporation)는 2011년 설립돼 2015년부터 초소형 원자로 개발을 진행 중이다. 냉각재로는 헬륨, 감속재로는 흑연이 사용되며 예상 건설기간은 36개월로 2026년 상업운전을 목표로 하고 있다. 미국의 Westinghouse는 5MWe급 eVinci Micro Reactor 개발계획 수립을 완료했다. 콘테이너 내부에 공장제작품인 기기를 장착해 비용을 최소화하고 30일 이내 현장 설치가 가능할 전망이다. eVinci 초도호기의 상업운전은 2027년으로 예상된다.
