송영길이 文대통령에 제안한 '스마트원전'(SMR), 뭐길래

[머니투데이 안재용 기자, 민동훈 기자, 박가영 기자]

[서울=뉴시스]박영태 기자 = 문재인 대통령이 14일 오전 청와대에서 열린 더불어민주당 지도부 초청 간담회에 참석하며 송영길 대표와 인사를 나누고 있다. 2021.05.14. since1999@newsis.com

송영길 더불어민주당 대표가 문재인 대통령에게 관심을 당부한 SMR(소형모듈원자로), 이른바 '스마트원전'에 관심이 쏠린다.

송 대표는 14일 청와대에서 열린 문 대통령과 민주당 지도부 간 회동에서 "미국 바이든 정부가 탄소 중립화를 위해 SMR 분야를 전문적으로 연구하고 있다"며 "SMR 분야나 대통령이 관심을 갖고 있는 원전 폐기 시장 같은 것도 한미가 전략적으로 협력할 필요가 있다"고 말했다.

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K원전 '부활의 열쇠' 되나…'스마트원전' SMR에 거는 기대
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SMR은 '2050년 탄소중립' 목표 달성과 한국 원자력발전 생태계 부활의 열쇠가 될 것으로 전 세계적인 기대를 모으고 있는 기술이다. 한국수력원자력은 최근 전 세계가 대안 원전으로 주목하고 있는 SMR의 원천기술 확보를 통해 국내 원전업계가 글로벌 시장에서 다시 경쟁에 나설 수 있도록 뒷받침할 계획이다.

12일 관련 업계에 따르면 한수원은 한국원자력연구원과 함께 2028년 인허가를 목표로 경제성과 안전성을 대폭 향상한 '혁신형 SMR' 개발을 추진하고 있다. 계획대로라면 2030년이면 세계 시장 진출도 가능할 것이라는 게 한수원의 판단이다.

두산중공업은 시제품 개발에 나섰다. 두산중공업은 지난해 7월 4400만달러(약 500억원) 규모 지분을 투자한 미국 SMR 기업 뉴스케일파워와 손잡고 수출가능한 SMR 모델을 만들고 있다. 강홍규 두산중공업 부장은 "두산중공업은 현재 국내 주기기 공급업체로 SMR 개발에 참여하고 있다"며 "미국 SMR업체인 뉴스케일과 함께 중소형 원전설계를 준비하고 있고 공정개선과 기술최적화 등을 통해 시제품을 제작 중"이라고 말했다.

SMR이란 원자로와 증기발생기 등을 하나의 용기에 담은 규모가 300MW(메가와트) 이하인 소규모 원전을 말한다. 지금까지는 경제성 문제로 상용화 노력이 부족했지만 세계적으로 '탄소중립'이란 공동의 목표가 생기면서 전 세계 에너지 시장의 '게임체인저'로 부상하고 있다. 석탄화력발전소를 실질적으로 대체할 수 있는 사실상 유일한 청정 에너지원이란 점에서다.

대형원전은 낮은 주민수용성과 높은 비용, 혹시 발생할지도 모를 사고 위험 때문에 신규건설이 어렵다. 태양광과 풍력 등 재생에너지는 탄소를 배출하지 않는다는 장점이 있지만 흐린 날씨 등 기상조건에 따라 전기생산이 일정치 못하다는 단점이 있어 기저발전으로 활용이 어렵다.

SMR은 전력생산 뿐 아니라 그린수소 생산과 증기판매, 해수담수화 등에 활용이 가능하다. 한수원은 현재 SMR에서 발생하는 고온의 증기를 활용해 값싼 수소를 생산하는 기술을 연구하고 있다. 김한곤 한국수력원자력 중앙연구원장은 "SMR을 이용하면 기존 수전해 방식 외에도 섭씨 600~800도에 달하는 증기를 이용해 훨씬 효율적으로 수소를 생산할 수 있다"고 말했다.

한수원에 따르면 세계 노후 상용원전 중 48기가 500MW(메가와트)급 이하다. SMR의 전기출력 300MW 이하인 만큼 이들 노후 상용원전을 대체할 수 있을 것이라는 얘기다. 또 공장제작, 현장조립이 가능한 소형 원전인 만큼 전력망과 무관한 분산형 전원, 수소생산, 해수담수화 등 다양한 곳에 활용이 가능하다. 선진국 뿐 아니라 저렴한 투자비용 등을 감안하면 개발도상국 입장에서도 대형원전이나 온실가스 배출 부담이 큰 석탄화력 발전 등에 비해 경제적이다.

실제로 영국 국립원자력연구소는 2035년까지 전 세계에서 65~85GW(1GW는 원전 1기 설비용량)의 SMR이 건설이 추진될 것으로 전망하고 있다. 시장 규모는 연간 150조원으로 확대될 것이란 전망이다.

현재 우리나라 뿐 아니라 수 많은 국가들에서 총 71종 이상의 SMR이 개발되고 있다. 미국 17기, 러시아 17기, 중국 8기, 일본 7기, 한국 2기 등 미국과 러시아가 기술개발을 주도하고 있다. 개념설계 40기, 기본설계 5기 등 대다수가 개발 초기 단계에 있다. 현재 상용화를 앞둔 노형은 운영 1건, 건설 중 2건, 설계인증 2건 수준이다.

한국은 1997년부터 개발에 착수, 2012년 'SMART(System-integrated Modular Advanced ReacTor)'를 개발해 원자력안전위원회로부터 세계 최초로 SMR형 원자로 표준 설계 인가를 받았다. 미국도 2020년 '뉴스케일(NuScale)'이 표준 설계 인가를 획득했다.

한국 정부는지난해 12월 28일 개최된 국무총리 주재 제9차 원자력진흥위원회에서 SMART를 이을 차세대 SMR인 '혁신형 SMR(i-SMR)' 개발을 서두르겠다고 밝혔다. i-SMR은 170MWe급 소형모듈원자로로서 무붕산, 내장형 제어봉구동장치 등을 설계 적용해 국내외 SMR 대비 안전성, 경제성이 뛰어나다.

국회에서도 SMR 시장 개척에 대한 의지를 보이고 있다. 지난달 14일 국회 과학기술방송통신위원회 위원장인 이원욱 더불어민주당 의원과 김영식 국민의힘 의원을 공동위원장으로 하는 '혁신형 SMR 국회포럼'이 공식 출범했다. 향후 SMR 개발을 위한 정책 지원에 힘을 보태겠다는 의지의 표현이다.

정재훈 한수원 사장은 12일까지 이틀 간 경북 경주에서 열린 '2021 한국원자력연차대회'에서 "세계 원자력계가 소형원전에 주목하고 있다"며 "국내 원자력계도 혁신형 SMR 기술개발 사업화 로드맵을 조속히 정립하고 소형 원전 개발에 박차를 가해야 한다"고 말했다.

안재용, 민동훈 기자

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'탄소중립 치트키' 스마트원전, 그린수소와도 찰떡궁합
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속칭 '스마트원전'인 소형모듈원전(SMR)은 탄소중립 목표 달성을 위한 '치트키'에 해당한다. 그 자체로 탄소 배출이 거의 없는데다 최고 수준의 청정 에너지인 '그린(Green) 수소' 생산에도 활용되기 때문이다.

수소는 생산과정에서 이산화탄소를 배출하면 그레이(grey) 수소라고 한다. 천연가스 개질이나 수소환원제철 방식 등으로 생산한 수소가 대표적인 그레이 수소다. 이때 발생하는 이산화탄소를 포집해 저장하면 블루(blue) 수소로 분류한다.

한발 더 나아가 전기로 물을 분해해 생산한 수소를 그린 수소라고 한다. 발전 과정에서 아예 이산화탄소가 발생하지 않는다.

그린수소 중에서도 석탄화력발전 등 이산화탄소 발생이 많은 기존 에너지원이 아닌 원자력이나 풍력, 태양광 등 신재생에너지로 얻은 전기로 물을 전기분해해 생산한 수소야 말로 진정한 의미의 그린 수소라고 할 수 있다. 문제는 날씨와 일조량의 영향을 받는 풍력이나 태양광의 경우 기술적으로 수전해 시스템에 직접 연결하는 작업이 까다롭다는 점이다.

반면 원전의 경우 기저전원으로 쓰일 만큼 안정적인 출력이 장점인 만큼 수전해 시스템에 활용하기에 용이하다. 수전해가 아니더라도 고온의 증기에 촉매를 넣어 수소를 대규모로 생산할 수도 있다. 원전을 소형화해 주민 수용성과 안전성, 경제성만 높일 수 있다면 그린수소 생산과 가장 시너지가 큰 전원이다.

김한곤 한국수력원자력 중앙연구원장은 "SMR을 이용하면 기존 수전해 방식 외에도 섭씨 600~800도에 달하는 증기를 이용해 훨씬 효율적으로 수소를 생산할 수 있다"며 "SMR에서 발생하는 증기로 수소를 생산하는 기술을 개발할 계획"이라고 했다. 실제로 두산중공업이 SMR을 활용한 그린수소 생산을 검토하고 있다.

또 SMR은 탄소를 거의 배출하지 않고 전기를 생산할 수 있는 현실적으로 유일한 대안이다. 국제원자력기구(IAEA)에 따르면 LNG(액화천연가스) 발전의 이산화탄소 배출계수(g/kWh)는 549다. 석탄(991)의 절반 수준이지만 10에 불과한 원전과는 비교조차 되지 않는다. 태양광 조차도 이산화탄소 배출계수가 54에 이른다. 대형 원전도 탄소 배출이 거의 없지만 안전성과 주민 수용성 문제가 걸림돌이다.

문재인 정부는 지난해 발표한 '2050 탄소중립' 비전에 맞춰 올해 안에 국가 온실가스 감축목표(NDC)를 상향 조정키로 했다. 결국 안정성과 경제성, 탄소배출량까지 모두 고려할 때 SMR 이상의 대안을 찾기는 쉽지 않다는 게 전문가들의 지적이다. 강홍규 두산중공업 원자력영업부장은 "(출력이 일정치 않은) 풍력과 태양광을 보완하기 위해서는 SMR이 최적"이라며 "SMR은 탄소배출이 없고 출력조절이 가능하며 소규모 부지에도 건설할 수 있다"고 밝혔다.

민동훈 기자

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기후전쟁 이끄는 美 "원전시장 키워야…SMR, 일자리에 도움"
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조 바이든 미국 대통령 취임 이후 전 세계 기후위기 해결을 주도하고 있는 미국 행정부가 탄소중립 실현을 위해 원자력발전 시장을 확대하겠다고 밝혔다. 특히 소형모듈원전(SMR) 등 신기술을 활용해 원전의 활용도를 높이고 안전성을 강화하겠다는 입장이다.

알레시아 던컨 미국 에너지부 부차관보는 12일 경상북도 경주시 경주화백컨벤션센터에서 열린 '2021 한국원자력연차대회'에 화상으로 참석해 "SMR을 활용한 미래 원전은 투입 자본이 적고 투자가 용이해 기존 원전 대비 부담이 덜 하다"며 "에너지와 환경의 측면에서 온실가스 감축과 유연한 전력망 등 다양한 이점을 제시할 것"이라고 말했다.

던컨 부차관보는 제니퍼 그랜홈 미국 에너지부 장관의 발언을 인용하며 "미국 에너지부는 현재 운영 중인 원전을 유지하기 위한 연구개발과 기술 적용을 지원할 것"이라며 "미국을 포함한 전 세계의 탄소저감 목표달성을 위해 원전 시장을 키울 것"이라고 밝혔다.

바이든 행정부는 출범 직후인 지난 2월17일(현지시간) 도날드 트럼프 대통령이 탈퇴했던 파리협약 복귀를 선언하는 등 기후위기 대응에 앞장서고 있다. 바이든 대통령은 지난달 열린 기후정상회의에서 2030년까지 온실가스 배출량을 2005년 대비 50~52% 감축하겠다는 목표도 내놨다.

탄소중립에 앞장 서고 있는 미국이 원전의 중요성을 강조한 것은 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 입지가 좁아진 전 세계 원전 업계에 주는 의미가 작지 않다.

미 행정부는 특히 SMR에 대해 높은 관심을 표현했다. 던컨 부차관보는 "지금은 대형 원전이 전기를 생산해 공급하는 기본적인 형태지만 미래에는 발전된 원전(Advanced Reactos)인 SMR, 초소형원전(Micros), 물을 사용하지 않는 원전(Non-Water Reactor) 등을 통해 유연한 전력공급과 수소생산, 해수담수화 등이 가능할 것"이라며 "특히 SMR은 건설에 필요한 자금조달이 쉽고 짧은 시간에 건설이 가능해 활용성이 높다"고 말했다.

이어 "SMR은 온실가스를 생산하지 않는 동시에 환경오염을 피하고, 출력이 불안정한 재생에너지를 보완할 수 있다"며 "안정적으로 전력을 생산하는 동시에 국가안보상에도 중요한 위치를 차지할 수 있다"고 밝혔다.

던컨 부차관보는 "SMR은 경제성장과 일자리 문제 해결에도 큰 도움이 될 것"이라며 "수많은 제조업 일자리와 새로운 공급망이 미국에 형성될 것"이라고 했다.

정범진 경희대 원자력공학과 교수는 "현재 가장 적극적으로 SMR을 추진하고 있는 것은 미국으로, 뉴스케일 주도로 실제 건설을 앞두고 있다"며 "캐나다는 주정부 합동으로 설계를 막 시작한 단계로, 한국도 혁신형 SMR 1단계가 종료되면 2단계부터 정부가 지원해야 할 것"이라고 말했다.

안재용 기자

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바이든도 롤스로이스도…"미래 핵심기술" SMR에 뛰어들다
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탄소중립이 세계적 과제로 부상하면서 '소형모듈원전'(SMR)이 주목받는 가운데, 여러 국가가 이 사업에 뛰어들면서 SMR 개발 경쟁도 뜨거워지고 있다. SMR은 하나의 용기에 원자로와 증기발생기, 냉각재 펌프, 가압기 등을 담은 일체형 원자로로, 발전용량은 기존 대형 원전 3분의 1 수준이지만 비용이 낮고 환경 면에서도 강점이 있다고 평가된다.

미국은 SMR 사업에 적극 나서고 있다. 조 바이든 행정부는 SMR을 2050년 미국 탄소중립 달성 핵심 기술로 꼽았다. 신재생에너지만으로는 증가하는 에너지 수요를 감당할 수 없다는 판단에서다. 미국 에너지부는 지난해 10월 SMR과 차세대 원자로 지원에 7년간 32억달러(약 32조6000억원)를 투자하겠다는 계획을 밝히기도 했다.

미국의 원전전문 회사인 뉴스케일은 지난해 자사 SMR 모델에 대한 미국 원자력규제위원회(NRC)의 설계인증심사를 마쳤으며, 아이다호 주에 발전용량 60㎿급 SMR 12기로 이뤄진 총 720㎿ 규모 소형원전발전단지를 구축할 예정이다. 마이크로소프트 창업자 빌 게이츠가 설립한 미국의 원전기업 테라파워도 10년 내 SMR '나트리움'을 상용화해 미 전역에 소형 원전을 건설하겠다는 계획을 갖고 있다.

미국 국무부는 최근 'SMR 기술의 책임 있는 사용을 위한 기초 인프라'(FIRST·Foundational Infrastructure for Responsible Use of Small Modular Reactor Technology) 프로그램을 개시하고, 최초 투자금으로 530만달러(약 59억6100만원)를 지원하겠다고 발표했다. 이 프로그램은 지난달 바이든 대통령 주재로 열린 기후정상회의에서 공개됐으며, 파트너 국가와의 기술 협력을 발전시키는 것이 목표다.

러시아는 이미 SMR을 적용한 부유식(물에 띄우는 방식) 원전을 운용하고 있다. 러시아의 아카데믹 로모노소프는 SMR 기반 세계 최초의 부유식 원전으로 70㎿ 규모의 전력을 생산한다. 이를 통해 송전설 설치와 대형 발전소 건설이 어려운 극동지역 추코트카 자치구에 전력을 공급하고 있다.

영국에서는 세계 3대 항공기 엔진 제작업체인 롤스로이스가 SMR 사업에 뛰어들었다. 영국은 롤스로이스가 이끄는 컨소시엄과 합작해 2억파운드(약 3179억원)를 투자해 SMR 16기를 건설, 각각 440㎿ 규모의 전기를 공급하겠다는 계획을 밝혔다.

일본의 에너지기업 닛키홀딩스는 일본 기업 최초로 SMR 사업에 진출했다. 니혼게이자이신문(닛케이)에 따르면 닛키홀딩스는 지난 5일 뉴스케일에 4000만달러(약 450억원)를 출자했다고 밝혔다. 닛키홀딩스는 미국 아이다호주 SMR 건설 프로젝트에 참여하기로 했으며, 향후 자체적 건설도 목표로 하고 있는 것으로 전해졌다.

한국원자력협력재단(KONICOF)이 발간한 세계 SMR 개발 동향에 따르면 캐나다도 국립연구소(CNL)는 SMR 핵연료 연구 파트너십을 발표하고, SMR 건설 추진을 위한 협력체를 구성했다. 이 밖에도 에스토니아에서 SMR 연구가 시작됐고, 핀란드 국가기술연구센터(VTT)는 지역난방에 사용 가능한 SMR 프로젝트를 개발 중이다.

한국도 혁신 기술을 적용한 SMR 개발에 돌입했다. 정부는 한국수력원자력 주도로 2030년까지 4000억원을 투입해 한국형 혁신 SMR을 뜻하는 'i-SMR'을 상용화하고 수출에 나설 방침이다. 하지만 한국이 SMR 후발주자로 분류되고 탈원전 정책 기조가 이어지고 있는 만큼 세계 시장에서 경쟁력을 확보하기 어려울 것이라는 우려도 나온다.

박가영 기자

안재용 기자 poong@mt.co.kr, 민동훈 기자 mdh5246@mt.co.kr, 박가영 기자 park0801@

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