“뉴스케일,오클로,엑스에너지의 원자로 방식이 다른 이유와 사업화 단계 비교”

SMR을 단순히 ‘기존 원전을 작게 만든 원자로’라고 설명하면 핵심을 놓치기 쉽다. 크기가 작은 것은 중요한 특징이지만 실제 산업적 의미는 모듈화, 출력 규모, 안전계통, 건설 방식 그리고 여러 기를 조합할 수 있는 확장성에 있다.

일반적으로 SMR은 모듈당 전기출력이 약 300MW 이하인 소형 원자로를 의미한다. 미국 원자력규제위원회가 검토 중인 BWRX-300, AP300, SMR-300 같은 설계도 약 300MW급이다.

하지만 모든 SMR의 내부 구조가 같은 것은 아니다.

경수로형 SMR이 있는 반면 고온가스로, 액체금속 냉각로, 용융염 방식처럼 전혀 다른 기술을 사용하는 첨단 원자로도 개발되고 있다.

경수로형 SMR은 어떻게 작동하는가

현재 대형 원전의 상당수는 물을 냉각재와 감속재로 사용하는 경수로다.

핵분열 과정에서 발생한 열로 물을 가열하고, 그 열을 이용해 증기를 만든 뒤 터빈을 돌려 전기를 생산한다.

SMR도 기본적인 발전 원리는 동일할 수 있다.

차이는 원자로 압력용기, 증기발생기, 냉각계통 등 주요 장비를 더 단순하게 구성하거나 하나의 시스템 안에 통합하는 방향으로 설계할 수 있다는 점이다.

예를 들어 일부 SMR은 자연순환이나 중력 같은 물리현상을 활용하는 수동 안전계통을 채택하고 있다. 외부 전원이나 펌프에 대한 의존도를 줄이는 것이 목적이다.

하지만 ‘SMR은 전기가 끊겨도 무조건 안전하다’고 단정하는 것은 적절하지 않다. 안전계통은 원자로 설계마다 다르며 실제 안전성은 설계, 운영, 규제 심사, 사고 대응체계를 함께 봐야 한다. NRC 역시 첨단 원자로가 수동 안전 기술 등을 활용할 수 있다고 설명하지만 모든 설계를 동일하게 평가하지 않는다.

모듈이라는 말이 중요한 이유

SMR에서 M은 Modular을 의미한다.

주요 설비를 현장에서 처음부터 제작하기보다 공장에서 표준화해 생산한 뒤 현장으로 운송해 조립하는 방식이 핵심 개념이다.

이론적으로는 공장 생산 비중이 높아지면 현장 작업량이 줄고 품질 관리가 쉬워지며 건설 일정의 불확실성을 낮출 가능성이 있다. 미국 에너지부도 모듈화를 SMR의 주요 잠재적 장점 중 하나로 설명한다.

그러나 여기서 중요한 단어는 ‘가능성’이다.

SMR이 대형 원전보다 반드시 싸다고 결론내릴 단계는 아니다. 첫 호기 건설 비용, 공급망 규모, 공장 생산량, 금융비용, 규제비용 등이 실제 경제성을 결정하기 때문이다.

초기 SMR 몇 기만 제작하는 단계에서는 대량생산 효과를 얻기 어렵다. 반대로 동일 설계를 반복적으로 생산할 수 있게 된다면 학습효과와 표준화의 장점이 나타날 가능성이 있다.

SMR의 장점과 과제를 함께 봐야 한다

SMR의 잠재적 장점은 다음과 같다.

• 대형 원전보다 작은 단위로 투자 가능
• 전력 수요에 따라 모듈 추가 가능
• 일부 설계에서 수동 안전계통 활용
• 기존 석탄발전소 부지와 송전 인프라 활용 가능성
• 전력뿐 아니라 산업용 열 공급 가능성

반대로 해결해야 할 문제도 있다.

• 첫 호기 건설비
• 규제와 인허가
• 원자로별 핵연료 공급
• 대량생산을 가능하게 할 주문 규모
• 부품 공급망
• 사용후핵연료 및 폐기물 관리

따라서 SMR을 이해할 때 ‘기존 원전보다 작고 싸고 안전하다’라는 문장 하나로 정리하기보다 어떤 설계를 사용하고 어떤 사업모델로 건설하는지 확인해야 한다.

SMR 산업의 경쟁력은 원자로 크기보다 실제 건설 과정에서 표준화와 반복 생산을 얼마나 구현할 수 있는지가 결정할 가능성이 높다.