빌 게이츠가 만들고 SK가 투자한 ‘이 원전’ 대체 뭐길래

소형모듈원자로(SMR) Q&A
SK, 테라파워에 3200억원 투자
5월 한미정상회담에서도 언급

지난해 9월 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 표준설계 인증을 받은 뉴스케일파워의 뉴스케일 소형모듈원자로(SMR) 원전 조감도. 뉴스케일파워 제공

최근 미국의 소형모듈원자로(SMR) 개발업체 테라파워의 설립자인 빌 게이츠가 한국을 방문해 SMR에 대한 관심을 불러 일으키고 있습니다. SK그룹이 테라파워에 2억5천만달러(약3200억원)를 투자했다는 소식이 알려졌기 때문이죠. 마이크로소프트 창업자인 빌 게이츠는 온실가스 배출을 줄여 기후변화에 대응하기 위해서는 원전이 불가피하다고 보는 대표적인 원전 옹호론자로 꼽히지요. 그 수단으로 제시하는 것이 바로 SMR이에요. SMR은 또 지난 5월 윤석열 대통령과 조 바이든 미국 대통령 간의 한미정상회담에서도 언급됐어요. 양국은 SMR 개발과 수출 증진을 위해 협력하기로 했어요.

지난달 유럽연합에서 원자력을 녹색에너지로 분류하는 ‘그린 택소노미(녹색분류체계)’가 사실상 확정되면서 SMR에 대한 기대는 더욱 커진 듯합니다. 하지만 SMR이 이런 기대대로 대형 원전보다 경제적이고 안전하게 에너지 문제를 해결해줄 수 있을지에 대해서는 아직 단언하기 어려워요. 그에 대한 반론도 만만치 않기 때문이죠. 아직 상용화된 것은 없고 개발중이라 베일에 쌓여 있는 SMR과 관련한 궁금증과 쟁점을 짚어보겠습니다.

Q. SMR은 기존 원전과 어떻게 다른가요?

소형모듈원전에서 ‘소형’은 발전 출력 300㎿ 이하, ‘모듈’은 주요 설비가 공장에서 조립을 위한 부품으로 제작되는 것을 의미합니다. 이에 따라 원전 건설 현장에서는 부품을 조립하는 형태로 작업이 진행돼 공사 기간을 크게 단축할 수 있는 것이 장점으로 꼽힙니다. 출력 300㎿는 최근 지어진 신한울 1·2호기(1400㎿)의 약 5분의1에 불과한 규모입니다.

‘소형’이라고 하지만 생각보다 작지는 않습니다. 현재 상용화에 가장 근접했다는 평가는 받는 미국 뉴스케일파워의 출력 77㎿짜리 SMR은 원자로와 증기발생기를 포함한 직경 4.6m 짜리 원통형 설비의 높이는 약 23.2m입니다. 아파트 9층 높이에 맞먹습니다. 작다고 보기는 어렵죠.

Q. SMR 연구·개발은 어디까지 왔어요?

국제원자력기구(IAEA)는 전 세계에서 약 70여개의 SMR 연구개발 프로젝트가 진행되고 있는 것으로 집계하고 있습니다. 이들은 대부분 개념 연구 단계에 머무르고 있어 실제 상용화될 수 있는 것을 이들 가운데 4~5개 정도에 불과할 것이라는 게 전문가들의 예상입니다. 이런 SMR 개발 프로젝트 가운데 원자력계가 가장 앞서 있다고 평가하는 것은 2020년 9월 미국 원자력규제위원회(NRC)의 표준설계 인증까지 받은 뉴스케일파워의 경수로형 SMR입니다. 뉴스케일파워는 이 SMR을 2029년까지 미국 아이다호주에 건설하는 계획을 추진 중입니다.

국내에서는 한국수력원자력과 한국원자력연구원이 참여하는 170㎿급 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 기술개발사업이 지난 5월 예비타당성조사를 통과해 내년부터 2028년까지 2747억원의 국가 연구비 지원을 받아 본격 추진될 예정입니다.

Q. SMR은 기존 원전보다 안전하고 하는데, 맞아요?

SMR이 기존 원전보다 안전할 것이라는 설명은 원자로 크기가 작으면서 대부분 자연적으로 냉각되는 피동형 냉각시스템으로 설계될 것이라는 점이 근거인데요. 일본 후쿠시마 원전 사고 때처럼 전력 공급이 끊어지더라도 노심 손상 같은 최악의 상황으로 진행될 가능성이 낮고, 설령 중대사고가 나더라도 방출되는 방사성 물질의 양이 적을 것이란 얘기입니다. 일체화된 모듈 구조로 제작되면 주요 기기를 연결하는 배관이 줄어들어 배관 손상에 의한 사고 위험도 크게 줄어들 수 있어요.

그러나 반론도 있어요. SMR로 대형 원전과 같은 양의 전력을 생산하려면 다수 SMR을 운영해야 하기 때문에 전체적 안전성은 크게 개선되지 않을 것이란 의견입니다 가령. 원자로 크기와 관계없이 사고 확률이 동일하다고 보면, 1400㎿ 대형 원자로 1개를 활용할 때에 견줘 200㎿ SMR 7개를 돌려 같은 양의 전기를 생산할 때의 위험성이 더 크다는 얘기입니다. 또 소형화와 모듈화가 오히려 안전한 운영을 저해할 수도 있다는 주장도 있어요. 설비들의 크기가 작아지고 일체화될수록 안전을 확보하기 위한 검사와 관리가 어려워질 수 있다는 것이죠.

SMR이 대형 원전보다 더 많은 방사성 폐기물을 배출한다는 연구결과도 있어요. SMR에서 나오는 사용후핵연료가 기존 원자로에 견줘 단위 에너지당 최대 5.5배 달한다는 거예요. 특히 SMR에서 나오는 사용후핵연료의 방사성 독성은 기존 원전에서 나오는 그것보다 최소 50% 높을 것으로 추정돼 SMR에서 나오는 사용후핵연료 처분을 위한 부지 선정은 더욱 신중해야한다고 해요. 지난 5월 미국 스탠퍼드대·캐나다 브리티시컬럼비아대 연구진이 이러한 내용의 연구결과를 발표했어요.

Q. 모듈형으로 만들어 경제성도 높을 거라고 하는데, 맞아요?

SMR이 경제성이 높다는 주장은 모듈형 시공 방식에 근거하고 있어요. 핵심설비를 공장에서 부품 형식으로 만들어 와 조립하는 방식으로 인허가와 공사 기간을 단축해 부대 비용을 줄일 수 있다는 겁니다. 한수원도 공식 블로그에서 “모듈 형태로 설계·제작되기 때문에 대형 원전에 비해 건설기간이 짧고 비용이 저렴하다”고 밝히고 있어요. 하지만 그렇게 해도 경제성면에서 대형 원전을 뛰어넘기 쉽지 않을 것이란 의견도 많아요.

지금까지 원전은 계속 대형화의 길을 걸어왔어요. 1978년 가동된 고리 1호기에서 587㎿였던 설비용량은 지난 2016년 가동된 신고리 3호기부터는 1400㎿까지 늘어났죠. 설비용량을 키울수록 단위 발전량당 건설비와 운영비가 적게 들기 때문이에요. SMR 개발은 이러한 ‘규모의 경제’를 포기하는 겁니다. 원자력연구원의 SMR 연구개발에 참여하고 있는 한 전문가는 SMR이 대형원전보다 경제성이 높다는 주장에 대해 고개를 갸웃거렸어요. 그는 “개인적으로 쉽지 않은 이야기라고 생각한다”며 “SMR이 대형원전의 규모의 경제를 맞추기 위해서 얼마나 기술이 성숙돼야 할지, 그게 가능할지는 두고봐야 한다”고 그 이유를 설명했어요.

김정수 선임기자 [e-mail]