주목받는 소형 모듈식 원자로 SMR

기후변화 대책으로 탈탄소사회 실현이 요구되는 가운데 이산화탄소를 배출하지 않는 발전 방식 중 하나로 원자력 발전이 주목받고 있다. 이런 점에서 기존 원자로 대체가 될 가능성을 지닌 소형 모듈식 원자로에 관심이 모아진다.

원자력 발전은 발전할 때 이산화탄소를 발생시키지 않는 발전 방식으로 전 세계 각국에 건설되고 있다. 하지만 1986년 체르노빌 원자력 발전소 사고와 2011년 동일본 대지진으로 발생한 후쿠시마 제1원자력 발전소에서 방사성 물질이 유출되는 사건 등이 발생하면서 원자력 발전소는 위험하다는 게 주목받았다. 그 결과 전 세계 전력 생산에서 원자력 발전이 차지하는 비율은 19996년 17.5%였지만 2020년에는 10.1%로 떨어졌다.

한편 기후변화 대책으로 이산화탄소 배출량 삭감이 전 세계에서 요구되고 있다. 러시아에 의한 우크라이나 침공으로 화석연료 상승과 천연가스 공급 불안정화에 의해 원자력 발전이 다시 주목받고 있는 것.

이런 상황에서 미래 에너지원으로 주목받는 게 바로 소형 모듈식 원자로 SMR이다. 2020년에는 미국 민간 원자력 기업인 누스케일파워(NuScale Power) SMR이 미국 원자력규제위원회에 승인됐고 영국 SMR 기업 연합이 원자로 16기 건설 계획을 발표하는 등 움직임이 꾸준히 진행되는 등 국제원자력기구 IAEA는 전 세계에서 SMR 건설 계획 50개가 진행되고 있다고 추정하고 있다.

SMR은 소형이라는 말처럼 기존 원자로보다 소형인 게 특징이기 때문에 발전소 건설지에서 조립되는 기존 원자로와 달리 공장에서 조립할 수 있다. 이 때문에 훈련 받은 작업원이 공장 1곳에서 원자로 건설에 임할 수 있다. 또 일반 원자로를 건설할 때에는 일반적으로 날씨 영향으로 공기가 늦는 사태가 일어날 수 있지만 이런 문제도 피할 수 있는 장점이 있다. 누스케일파워 측은 발전소 건설지에서 17시간 걸리는 작업도 공장에선 1시간이면 끝난다며 SMR 공장 생산이 주는 장점을 어필하고 있다.

SMR의 장점은 제조 뿐 아니라 안전 면에도 있다. 누스케일파워가 개발하는 SMR에는 패시브 냉각 시스템이 채택되고 있어 펌프나 가동 부품 필요 없이 연료봉을 냉각하는 게 가능하다. 더구나 소형이기 때문에 비교적 소량 물로 냉각 가능하기 때문에 냉각 시스템을 사용할 수 없게 되어도 저수조 물로 충분히 냉각할 수 있다.

또 엑스에너지(X-energy)나 유배터리(U-Battery) 같은 기업이 개발하는 SMR은 노 냉각에 헬륨 등 기체를 이용하도록 설계되어 있어 원자로 냉각 후 헬륨은 750도라는 고온 상태를 유지한다. 이 때문에 화석연료를 이용한 발전소와 마찬가지로 배출되는 열을 재활용하는 게 가능하다고 한다. 유배터리 측은 헬륨 열을 이용해 열화학 수소 제조에 의한 수소 생산이 가능할지 모른다고 밝히기도 한다.

이렇게 SMR은 제조 비용과 안전 면에서 큰 장점을 갖고 있다. 다만 1960년대부터 SMR 개발이 이뤄졌지만 경제, 기술 문제로 상업화에 이르지 못하고 있다며 역사에 비추면 SMR이 기존 원자로를 대체할지에 회의적인 분위기도 있다. 한편 러시아의 우크라이나 침공에 의해 에너지 정책 전환이 요구되는 현상은 SMR에 있어 기회일 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.