SMR 기술동향 (개념, 에너지전환, 탄소중립)

 

최근 에너지 산업에서 소형 모듈 원자로(Small Modular Reactor, SMR)가 주목받고 있다. SMR은 전통적인 대형 원자로에 비해 소형화, 모듈화, 유연한 배치 등의 장점을 지니며, 청정에너지 공급과 탄소 중립 목표 달성에 기여할 수 있는 기술로 평가받고 있다.  최근 전 세계적으로 SMR에 대한 기술 개발과 실증 프로젝트가 활발하게 이루어지고 있으며, 한국을 포함한 주요 국가들이 시장 선점을 위한 경쟁에 나서고 있다. 이번 포스팅에서는 SMR의 개념, 산업의 최신 동향 및 전망을 살펴보도록 하자. 

소형 원자로의 개념과 특징

소형 모듈 원자로(SMR)는 기존 대형 원자로와 달리 소출력(주로 300MWe 이하)으로 설계된 원자로를 의미한다. 이러한 소형화는 안전성과 경제성을 동시에 확보하고자 하는 노력의 일환으로, 주로 수냉식, 고온가스로, 용융염 등 다양한 형태의 원자로 기술을 기반으로 개발되고 있다. 가장 큰 특징 중 하나는 모듈화(Modularization)로, 공장에서 표준화된 방식으로 제작한 후 현장에 운반해 조립하는 형태로 건설 시간과 비용을 크게 줄일 수 있는 것이다. 또한, SMR은 수동적인 안전 시스템을 탑재해 전원 상실 상황에서도 중력·대류·압력 차 등 물리 법칙을 활용한 자체 냉각 기능을 유지할 수 있어, 후쿠시마 원전 사고 이후 더욱 중요해진 안전성 확보에 유리하다. 또한 인구 밀집지역이나 산업단지 등 다양한 입지 조건에 적용이 가능해 기존 원전의 입지 제약을 해결하는 데도 도움이 된다. 이처럼 소형화, 모듈화, 안전성 강화 등의 특징은 SMR이 기존 원자력 기술의 한계를 극복하고, 새로운 시장을 개척하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 

SMR이 산업에 필요한 5가지 이유  

첫째, 전기가 꼭 필요한 산업 현장에 안정적 전력 공급을 할 수 있다. 산업 현장, 공장·제철소·정유시설, 특히 최근 기술 대기업들의 데이터 센터 운영 등에는 항상 많은 전기를 사용한다. 그런데 이런 지역이 전력망에서 멀리 떨어져 있거나, 전기가 자주 끊기면 큰 손해가 날 수 있는데 SMR은 작고 독립적인 발전소로서, 전력을 안정적으로 공급해 줄 수 있는 것이다. 둘째, SMR 단순히 전기만 아니라 ‘열’도 함께 공급 가능하다. 따라서 전기뿐 아니라 고온의 열(증기)가 필요한 산업에 적합하다. 셋째, 탄소 배출이 거의 없다. SMR은 탄소 배출이 거의 없는 원자력이라서, 산업을 ‘친환경’으로 바꾸는 핵심 수단이 된다. 넷째,  빠르게 만들 수 있고, 유연하게 확장 가능하다. 대형 발전소는 건설에 10년 이상, 예산도 수조 원이 들지만 SMR은 공장에서 제작해서 현장에서 조립, 2~3년이면 설치 가능하다. 전기 수요가 늘게 된다면 레고처럼 모듈을 하나씩 더 추가할 수도 있다. 다섯째, 원격지/산간/국가 인프라가 부족한 지역에 적합하다. 심지어 전력망이 닿지 않는 섬, 국경 지역, 사막, 북극 근처 같은 곳에도 설치 가능하다. 이러한 이유로 산업뿐만 아니라 군사 기지, 수자원 개발, 채굴 산업에도 매우 유리함을 알 수 있다. 

SMR과 에너지전환의 접점 

기후위기 대응과 에너지 다변화의 필요성은 전 세계적으로 탈탄소화 흐름을 가속화시키고 있으며, 그 중심에는 안정적인 기저전력 확보와 재생에너지의 간헐성을 보완할 수 있는 기술이 요구되고 있다. SMR은 이러한 요구를 만족시키는 유력한 대안으로, 전력망 유연성 제공, 분산형 에너지 시스템 구축, 산업체 열공급 등 다양한 활용 가능성을 제시한다. 특히, SMR은 풍력이나 태양광과 같은 재생에너지와 병행 운영이 가능하며, 수요 변화에 따라 출력 조절이 용이한 장점이 있어 전력계통 안정화에 기여할 수 있다. 또한 전기 생산뿐만 아니라 해수담수화, 지역난방, 수소 생산 등 다양한 에너지 응용 분야에도 적용 가능해 향후 에너지 전환 과정에서 중추적인 역할을 할 것으로 기대된다. 세계 여러 국가는 SMR을 국가 에너지 전략의 핵심으로 설정하고 있으며, 한국 또한 국내외 실증 및 수출을 추진 중에 있다. 이처럼 SMR은 기술과 정책, 산업이 만나는 교차점에서 에너지전환을 촉진하는 핵심축으로 작용하고 있다. 

SMR과 탄소중립 실현 가능성

탄소중립(Net Zero)을 달성하기 위한 글로벌 목표 하에, SMR은 중요한 무탄소 에너지원으로 각광받고 있다. 기존 원자력 발전이 대형화·고정형 중심이었다면, SMR은 유연성과 확장성이 강조되어 다양한 수요처에 맞춰 분산형 전력공급 시스템을 구축할 수 있게 해준다. 화석연료에 대한 의존도를 줄이면서도 안정적인 전력 공급이 필요한 산업현장이나 격오지, 도서지역 등에 SMR이 도입되면, 연료 수송 비용 절감과 함께 탄소배출도 대폭 줄일 수 있다. 또한, 탄소를 배출하지 않으면서 24시간 전력 생산이 가능하다는 점은, 재생에너지와 상호보완적으로 작용하여 전체 에너지 시스템의 탈탄소화를 가속화한다. 국제원자력기구(IAEA)와 국제에너지기 구(IEA)에서도 SMR의 탄소중립 기여 가능성을 높게 평가하며, 향후 수십 년간 핵심 기술 중 하나로 주목하고 있다. 단순한 기술 발전을 넘어, 기후변화 대응 전략의 핵심 도구로 SMR이 자리매김하고 있는 것이다. 이를 위해서는 규제 완화, 사회적 수용성 확보, 국제 협력 강화 등의 노력이 함께 이루어져야 한다.

주요 SMR 기술 보유 기업   

현재 SMR 분야에서는 다양한 글로벌 기업 및 스타트업이 기술 개발에 박차를 가하고 있다. SMR 기술은 아직 완전한 상용화 단계에 들어선 기업은 극소수이지만, 기술 검증과 사업화 단계에 진입한 기업들이 점점 늘고 있다. 주요 기업들은 다음과 같다:

1. NuScale Power (미국)

• 미국 에너지부(DOE)의 적극적인 지원 아래 세계 최초로 SMR 설계를 공식 승인받은 기업.
• 모듈당 77MW 출력, 최대 12개 모듈까지 확장 가능.
• 최근 자금난과 프로젝트 취소 이슈(2023)로 일부 도전에 직면.

2. X-Energy (미국)

• 고온가스로(HGTR) 방식 기반 SMR 개발.
• Dow Chemical과 제휴해 텍사스 공장에 SMR 도입 예정.
• 모듈당 80MW 전력, 산업용 열 공급에도 적합.

3. TerraPower (미국)

• 빌 게이츠가 설립한 차세대 원자로 기업.
• 나트륨 냉각식 고속로(Natrium) 기술을 개발 중.
• 2024년 착공, 2030년 가동 목표로 와이오밍에 시범 프로젝트 진행 예정.

4. GE Hitachi Nuclear Energy (미국/일본)

• BWRX-300이라는 SMR 설계 개발 중 (300MW급).
• 캐나다, 폴란드, 체코 등 다양한 국가에서 상용화 논의 활발

5. Rolls-Royce SMR (영국)

• 기존 항공엔진 기술을 활용한 모듈형 원자로 개발.
• 영국 정부의 지원 아래 2030년대 초 상용화를 목표.
• 470MW 출력으로 중형 원자로에 가까운 수준

6. China National Nuclear Corporation (CNNC, 중국)

• Linglong One이라는 SMR 설계를 통해 중국 내 자립형 원자로 개발 추진.
• 2026년 상용화 목표로 건설 중.

결론

SMR은 단순한 원자로 기술을 넘어, 에너지전환과 탄소중립이라는 글로벌 과제 해결에 중요한 역할을 수행할 수 있는 미래형 에너지 솔루션이다. 기술적 안전성, 경제성, 유연한 운영성과 함께, 정책적 지원과 국제 협력이 병행될 때 그 잠재력은 더욱 빛을 발할 것이다. 에너지 산업 종사자, 정책 입안자, 그리고 기술 투자자들은 SMR의 흐름에 주목하고 그 가능성을 적극적으로 검토해야 할 시점이라 할 수 있다.