SMR은 기존 대형 원전에 비해 안전성이 높고, 크기가 작아 건설 기간이 짧다. 또한 전력뿐만 아니라 열, 수소 등 다양한 에너지원을 생산하는 데도 적합하다. 무엇보다 온실가스를 배출하지 않는다는 게 최대의 장점이다. 이러한 이유로 SMR은 아직 상용화 사례가 없는데도, ‘차세대 전력 시장의 게임체인저’라는 칭호가 붙었다.
SMR 시장은 급성장이 예상된다. 세계 유수 기관들이 2030년에 SMR 시장이 개화하고, 수백조 시장을 형성할 것으로 내다봤다. 따라서 우리나라를 비롯해 미국, 일본, 중국, 유럽 등 각국이 시장을 선점하기 위해 연구개발(R&D) 및 실증에 속도를 내고 있다.
차세대 전력 시장 게임체인저 ‘SMR’
생성형 AI 확대로 인공지능의 일상화가 본격화되면서, 전 세계적으로 전력 사용량이 급증하고 있다. 국제에너지기구(International Energy Agency, IEA)는 2026년 AI, 데이터센터 등에 소비되는 전력이 2022년 대비 2.3배 증가할 것으로 전망했다.
이렇게 에너지 안보 및 기후변화에 대응하기 위해 안정적으로 전력을 공급할 발전원을 확보하는 게 세계적 화두인 가운데, SMR이 가장 효과적인 대안으로 지목되고 있다. SMR은 설계 특성상 사고 발생 가능성이 작고, 사고가 나도 방사능 유출 가능성이 대형 원전 대비 현저히 낮기 때문이다. SMR은 전기뿐만 아니라 산업단지 필수 에너지원인 열이나 수소도 생산할 수 있다.
[그림1] 대형 원전과 SMR의 비교
4세대 원자로 각축장
SMR은 낮은 투자 비용, 높은 유연성과 안전성을 강점으로 대형 원전의 한계를 극복할 발전원으로도 주목받고 있다. 이에 따라 세계 각각이 SMR 연구개발(R&D)·상용화에 뭉칫돈을 쏟고 있다. 특히 차세대 원자로를 SMR에 적용, 상용화하려는 시도가 이어지고 있다.
4세대 원자로는 물 대신 액체금속, 가스, 나트륨 등 그 외 다양한 물질을 냉각재로 사용하는 비경수로형이 대다수다. 4세대 원자로는 3세대 대비 더 높은 온도에서 운전할 수 있어 높은 발전 효율을 얻을 수 있고, 가압을 위한 추가 전력도 필요하지 않다. 압력 차이에 의한 방사성 물질 누출 가능성이 작고, 안전설비가 단순한 것도 장점이다. 대표 4세대 원자로로는 소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor, SFR), 고온가스로(High Temperature Reactor, HTR), 용융염원자로(Molten Salt Reactor, MSR) 등이 있다.
시장 선점 경쟁 본격화
4세대 원자로를 기반하여 세계적으로 약 80종의 SMR이 개발되고 있다. 미국(20종), 러시아(17종), 중국(9종), 일본(6종) 등 선진국이 R&D를 선도하고 있다. 아직 절대강자가 없지만 미국, 캐나다 등 2010년대 초부터 기술개발·실증에 나선 나라가 유리한 고지를 점했다는 관측이 나온다.
미국은 차세대 원자로·SMR 개발에 7년간 3조 6,000억 원을 투자하기로 했다. 확고한 민간주도-정부지원 체계를 기반으로 차세대 원자로 실증사업(Advanced Reactor Demonstration Program, ARDP)을 추진하고 있다. 캐나다는 글로벌 리더·수출국 지위 확보를 목표로 수립한 SMR 배치 전략계획을 근거로, 연방정부·주정부가 자국 내 SMR 실증을 주도하고 있다. 영국은 SMR·차세대 원자로 기술개발을 위해 1억 2,000만 파운드(약 2,200억 원) 규모의 ‘미래 원자력 활성화 기금(Future Nuclear Enabling Fund, FNEF)’을 조성했다. 중국은 ‘국가 5개년 발전계획’에 해상 부유식 SMR 개발, 차세대 원자로 실증사업 추진 등 목표를 포함했으며, SMR 20기 설치를 목표로 90억 달러(약 13조) 규모의 투자 계획을 확정했다.
대형 원전 경쟁력 SMR에서도…韓, 수출 동력화 잰걸음
우리나라는 제11차 전력수급기본계획을 통해 SMR 도입 계획을 공식화했다. 정부는 4개 모듈로 구성한 SMR 1기를 2030년 이후 도입할 계획이다. 정부는 대형 원전을 통해 강점을 확보한 경수형 원자로 기술을 기반으로, SMR을 조기 상용화하고 중장기에 걸쳐 일부 비경수형 원자로 기술을 확보한다는 전략을 세웠다. 경수형 원자로인 혁신형 SMR(i-SMR)의 개발은 2023년 출범한 혁신형소형모듈원자로기술개발사업단이 주도하고 있다. 사업단은 올해 표준설계를 완료하고 2026년 초에 표준설계 인가 신청, 2028년에는 인가를 획득하는 것이 목표다.
