[부활하는 K-원전]② 미래 향해 달린다...소형원자로 신기술 추진

기사입력 : 2023년10월22일 09:14

최종수정 : 2023년10월22일 09:14

2050년 신규 원전의 50%가 SMR로 대체 전망
두산에너빌리티, SMR 제작 선두...제작기간 대폭 줄여

[서울=뉴스핌] 정승원 기자 = 글로벌 전력 수요 증가와 소형모듈원자로(Small Modular Reactor, SMR)에 대한 관심이 커지고 있다. 대형원전 대비 작은 부지와 안전 설계 등의 이유로 SMR 시장의 지속적인 증가가 예상되고 있기 때문이다.

SMR은 공장 제작형 모듈 기술을 활용한 300MWe 이하의 원자로를 뜻한다. 기존의 일반적이 경수로가 1000MWe의 출력을 내는 것과 달리 SMR은 300MWe의 비교적 작은 출력을 낼 수 있다.

뉴스케일 소형모듈원전(SMR) 플랜트 가상 조감도 [자료=두산에너빌리티]

◆ 기존 원전 대비 장점에 수요 느는 SMR

SMR은 원자로 증기발생기, 냉각재 펌프 등 주요기기를 하나의 용기에 일체화시켰다. 대형원전과 비교해 설계가 단순하기 때문에 빠르게 제작과 설계할 수 있다는 장점이 있다.

상대적으로 작은 부지를 활용할 수 있다는 점도 SMR의 특징이다. 기존의 화력부지나 도심 인근에도 건설이 가능하다. 필요전력 수요에 능동적이 대응한 것도 강점이다. 전력 수요에 따르 수십에서 수백MW의 플랜트 구성이 가능한 것이다.

후쿠시마 원전 사고로 원전의 안전성이 더욱 중요해지면서 SMR은 주목을 받고 있다. 영국 아이다호 국립연구소에 따르면 2050년 신규 원전의 50%가 SMR로 건설될 것으로 예상된다. 2024년 SMR 시장의 규모가 3000조원 이상이 될 것이라는 전망도 있다.

실제 글로벌 시장에서의 SMR 개발도 활발하다. 전 세계적으로 탄소 저감 목표 달성, 노후 화력 발전 대체 등의 이유로 총 70여개의 다양한 SMR 노형 개발이 진행 중이다.

한국 역시 SMR 개발에 뛰어들었다. 혁신형 SMR 개술개발 사업단이 출범하며 공식 개발에 돌입했다. 사업단에는 유관기관은 한국수자력원자원 외에 두산에너빌리티, 포스코이앤씨, 삼성물산 등 총 26개 기업이 참여한다. 사업단은 오는 글로벌 SMR 시장에 진출하기 위해 경제성, 안전성, 유연성 측면에서 경쟁력을 갖춘 SMR을 개발한다는 계획이다.

사업단은 2028년까지 인허가 획득을 위한 표준설계 수행과 핵심기술 개발 및 검증 수행을 목표로 연구 개발을 진행 중이다. 사업단이 개발하는 SMR은 모듈당 170MWe로 대형원전 대비 우수한 안전성과 해외 노형 대비 우수한 경제성 확보를 목표로 한다.

◆ 국내 SMR 제작 선두 두산에너빌리티

국내에서는 두산에너빌리티가 SMR 파운드리(Foundry, 생산전문기업)로 입지를 다지고 있다.

두산에너빌리티가 SMR 생산기업으로 경쟁력을 갖춘 것은 원전 제작 능력 덕분이다. SMR 개발사들은 대부분 제작 경험이 없기 때문에 소재부터 기기 제작 및 출하까지 역량을 보유한 두산에너빌리티가 각광받고 있는 것이다.

SMR은 일체형 설계로 시공 비중은 감소하지만 기자재 크기가 커지고 복잡해 납기도 더 짧아졌다. 상용 원전 대비 용량은 작지만 일체형 설계로 크기가 커져 제작의 난이도 또한 높다.

두산은 기자재 공급사로 제품의 품질 및 납기 준수 등 경쟁력 확보를 위해 전용 제작 설비 구축 및 첨단 제작 기술 개발을 위한 투자를 진행 중이다. 이를 통해 기존에 17개월 걸리던 제작기간을 3개월로 대폭 줄였다.

두산에너빌리티는 지난 2019년 국내 업체들 가운데 가장 먼저 미국의 원전 전문업체 뉴스케일파워에 지분투자를 했다. 2019년에 4400만 달러, 2021년에 6000만 달러 규모로 총 투자 금액만 1억400만 달러(1407억원)다. 두산에너빌리티는 뉴스케일파워에 대형 주단소재 공급과 원자로 모듈 핵심 기자재 제작을 맡는다.

지난 2022년에는 뉴스케일파워가 미국 첫 SMR 발전소로 추진 중인 미국 아이다호 UAMPS(Utah Associated Municipal Power Systems)의 무탄소발전프로젝트(Carbon Free Power Project, CFPP) 발전소에 사용될 소재 제작 계약을 체결했다.

올해 말 원자로 제작에 돌입하는 이 발전소는 2029년 준공을 목표로 1호기당 77MW의 원자로 모듈을 6대 설치해 총 462MW의 전력을 생산할 예정이다.

이외에도 SK, SK이노베이션이 미국 SMR 개발사 테라파워(TerraPower)에 2억5000만 달러(3000억원) 규모의 투자하며 차세대 SMR 개발에 협력하고 있다.

두산에너빌리티 관계자는 "전 세계적으로 다양한 SMR이 개발되고 있으며 2030년 이후 본격 상용화돼 세계 발전시장의 주요 전력원이 될 것"이라며 ""환경부가 한국형 녹색분류체계 초안에 원전을 그린에너지로 포함했다. 최종 확정 시 혁신형 SMR 상용화에 대한 민관의 지원이 더욱 용이해질 것으로 예상된다"고 밝혔다.

이 관계자는 "국내에서는 혁신형 SMR 개발을 위해 정부 차원의 기술개발 지원과 규제 기반 마련이 필요하며 해외 수출을 위한 국내 실증 여부 등 검토도 필요하다"며 "국내 원전 제조 기업의 경쟁력을 바탕으로 해외에서 상용 예정인 SMR의 제작 공급권 확보를 위해 기술개발에 대한 적극적인 정부의 투자 및 민관의 금융 지원이 필요하다"고 덧붙였다.

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