소형모듈원전(Small Modular Reactor, SMR) 알기쉽게 설명하기. (feat. 관련업체)

소형모듈원전(Small Modular Reactor, SMR) 이란?

 

소형모듈원전(Small Modular Reactor, SMR)의 구조와 원리를 비전공자도 이해하기 쉽게 설명해드리겠습니다.

---

🔹 소형모듈원전(SMR)이란?

소형모듈원전(SMR)은 기존의 원자력발전소보다 크기를 훨씬 작게 설계한 원자로를 말합니다.

일반적으로 기존 원전의 전력 생산량은 1,000~1,400MW(메가와트) 규모이지만,
SMR은 주로 300MW 이하로 훨씬 작고 간편합니다.

작아진 크기 덕분에 핵심 부품을 공장에서 미리 제작하여 현장에서 쉽게 조립하는 방식이 가능하며,
마치 레고 블록을 쌓듯이 모듈화(조립식)된 원전을 쉽게 설치할 수 있어 건설비용과 시간이 줄어듭니다.

---

🔹 SMR의 구조 (쉽게 이해하기)

SMR은 크게 다음과 같은 핵심 구성요소로 이루어져 있습니다.

• 원자로 (Reactor)
• 증기발생기 (Steam Generator)
• 냉각재 (Coolant)
• 터빈 및 발전기 (Turbine & Generator)

이 구성요소들은 기존 원전과 비슷하지만,
SMR에서는 대부분 한 덩어리의 ‘모듈 형태’로 압축되어 있다는 점이 가장 큰 특징입니다.

 

🔹 SMR의 작동 원리 (이해하기 쉬운 설명)

SMR의 기본적인 작동 원리는 아래와 같이 이해할 수 있습니다.

① 열 만들기 (핵분열 반응)

• SMR 내부의 핵연료(우라늄 등)가 핵분열 반응을 일으켜 매우 높은 열을 만들어 냅니다.
• 쉽게 말해, 원자로는 거대한 보일러와 같은 역할을 합니다.

② 냉각수로 열 흡수하기

• 원자로가 내는 열을 주변의 냉각수(보통 물)가 흡수하여 뜨거운 물이나 증기가 됩니다.
• 이 냉각수는 원자로의 열을 가져가는 역할을 합니다.

③ 증기 발생기로 이동

• 뜨거워진 냉각수는 증기발생기에서 깨끗한 물을 가열하여 고온 고압의 증기를 만들어냅니다.
• 이 과정에서 냉각수와 증기를 만드는 물은 서로 직접 섞이지 않습니다. (안전성 확보)

④ 터빈을 돌려 전기 생산

• 생성된 증기는 터빈(풍차 모양의 발전장치)을 빠르게 돌려줍니다.
• 터빈이 돌면서 연결된 발전기를 작동시키고, 전기가 생산됩니다.

⑤ 냉각 후 재사용

• 터빈을 돌리고 에너지를 잃은 증기는 다시 물로 응축(식어서 액체로 바뀜)되어 증기발생기로 돌아갑니다.
• 이 과정이 반복됩니다.

---

🔹 SMR의 안전성 (기존 원전과의 차이점)

• 자연 냉각 설계: SMR은 냉각장치가 펌프 없이도 자연적으로 순환할 수 있도록 설계되어 있어 정전 시에도 냉각이 가능합니다.
• 모듈화로 안전성 강화: 공장에서 품질 관리된 모듈이 사용되기 때문에, 건설 과정에서 발생할 수 있는 실수나 사고가 현저히 감소합니다.
• 비상 상황에서 자동 정지: 과열이나 이상 상황이 발생하면, SMR은 자동으로 운전을 정지하고 안전 상태로 유지됩니다.

---

🔹 SMR의 활용 분야 (다양한 곳에서 활용 가능)

• 외딴 섬, 오지 지역 등 기존 전력망이 닿기 어려운 지역
• 중소규모 도시의 전력 공급 및 난방 공급
• 산업체(철강, 화학 공장 등)의 열 공급
• 바닷물을 담수화하는 시설과 결합하여 식수 공급
• 수소 생산 및 탄소중립 사회 구축

---

🎯 쉽게 정리하면?

SMR은 작고, 안전하며, 어디서든 쉽게 설치 가능한 차세대 원자력 발전소입니다.
큰 발전소 하나 대신 작고 안전한 원전을 여러 곳에 분산 설치하여
친환경적이면서 안정적인 전력 공급이 가능하다는 점이 가장 큰 장점입니다.

이러한 장점 때문에 SMR은 전 세계적으로 주목받고 있으며,
탄소 중립 시대의 중요한 에너지원으로 자리 잡고 있습니다.

 

---

🔹 SMR 기술이 가장 앞서있는 나라와 SMR 적용분야

세계적으로 가장 앞선 나라

현재 SMR 기술 개발에서 선두를 달리는 국가는 미국입니다. 미국의 뉴스케일 파워(NuScale Power)는 2020년 8월 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 SMR 설계 인증을 획득하였으며, 2029년까지 미국, 한국, 폴란드, 루마니아 등에 SMR 건설을 계획하고 있습니다. 또한, 빌 게이츠가 설립한 테라파워(TerraPower)는 2030년 상용화를 목표로 SMR 개발 및 건설을 진행 중입니다. 이 외에도 러시아와 중국은 해상 원전용 SMR을 개발하여 운영 중이며, 캐나다, 영국 등 여러 국가에서도 SMR 개발에 적극적으로 참여하고 있습니다.

SMR의 적용 분야

SMR은 그 특성상 다양한 분야에 활용될 수 있습니다:

• 전력 생산: 소규모 전력망이나 도서 지역 등 기존 대형 원전 설치가 어려운 지역에서 안정적인 전력 공급이 가능합니다.
• 산업용 열 공급: 제철, 석유화학 등 고온의 열이 필요한 산업 분야에 열원을 제공하여 공정 효율을 높일 수 있습니다.​
• 수소 생산: SMR에서 발생하는 고온 증기를 활용하여 수소를 생산할 수 있으며, 이는 청정 에너지 공급원으로 주목받고 있습니다.
• 해수 담수화: SMR의 열 에너지를 이용하여 해수를 담수화함으로써 물 부족 문제를 해결하는 데 기여할 수 있습니다.​
• 해양 및 우주 산업: 쇄빙선, 대형 선박 등 장기간 고출력이 필요한 해양 운송수단의 추진 동력원으로 활용되며, 우주 기지의 에너지 공급원으로도 연구되고 있습니다.

---

두산에너빌리티

 

🔹 한국 SMR 관련기업은?

 

소형모듈원전(SMR) 분야에서 활발히 활동하고 있는 국내 주요 기업들은 다음과 같습니다.

​

1. 두산에너빌리티

• 국내 유일의 SMR 주기기 제작사로, 미국의 뉴스케일파워(NuScale Power)와 테라파워(TerraPower)에 투자하고 핵심 기자재를 공급하고 있습니다. ​

2. 삼성물산

• 미국 뉴스케일파워에 7000만 달러를 투자하여 기술 협력을 진행 중이며, 글로벌 SMR 시장 확대를 위해 협력하고 있습니다. ​

3. 현대건설

• 미국 홀텍 인터내셔널(Holtec International)과 SMR 공동 개발 및 사업 동반 진출에 대한 협력 계약을 체결하였으며, 영국 원자력청의 SMR 프로젝트 경쟁 입찰에도 참여하고 있습니다. ​

4. DL이앤씨

• 미국 엑스에너지(X-Energy)에 지분 투자를 하였으며, 핵심 기자재 공급을 위한 협약을 체결하는 등 SMR 분야에서 적극적인 행보를 보이고 있습니다. 

5. SK그룹

• SK㈜와 SK이노베이션이 미국 테라파워에 2억5000만 달러를 투자하여 선도 투자자 지위를 확보하고 있습니다. ​

6. 삼성중공업

• 한국원자력연구원과 협력하여 해상 원자력 발전 설비 부유체인 '소형용융염원자로(CMSR) 파워 바지'에 대한 개념설계를 완료하고, 미국 ABS선급으로부터 기본 인증을 획득하였습니다. ​

7. HD한국조선해양

• 미국 테라파워에 3000만 달러를 투자하였으며, SMR 기술 개발을 위한 협력을 강화하고 있습니다. ​

8. 대우건설

• SMR 전담 팀을 구성하여 관련 기술 개발 및 사업화 전략을 추진 중입니다. ​

이들 기업은 SMR 기술 개발 및 상용화를 위해 적극적인 투자와 협력을 진행하며, 미래 에너지 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있습니다.

 

---

🔹 SMR 관련 기사, 내용

https://www.m-i.kr/news/articleView.html?idxno=985029

[기획]K-기업, 630조 SMR사업에 올인한다 - 매일일보

삼성은 삼성중공업과 삼성물산이 SMR 개척의 선봉대다. 삼성중공업은 한국원자력연구원과 용융염 원자로(MSR)를 탑재한 원자력 추진선 설계 연구를 추진하고 있다. 지난달 해상 원자력 발전 설비 부유체인 ‘소형용융염원자로(CMSR) 파워 바지’에 대한 개념설계를 완료해 미국 ABS선급으로부터 기본 인증을 획득했다. 삼성물산은 세계 1위 SMR 기업인 미국의 뉴스케일파워와 글로벌 시장 확대를 협력하고 있다.

SK그룹은 마이크로소프트 창업자 빌 게이츠의 차세대 SMR 기업 테라파워에 투자했다. SK그룹 계열사 SK㈜와 SK이노베이션이 미국 외국인투자심의위원회(CFIUS) 승인을 받아 2억5000만달러(3000억원) 규모의 지분에 투자했다.

한화는 대우조선해양이 해양 SMR 기술 개발에 나선다. 대우조선해양은 한국전력기술과 해양원전 기술 개발에 협력한다. 대우조선해양의 해양 부유체 설계 제작기술과 해양용 소형 원전인 ‘BANDI-60’을 개발한 한전기술과 시너지를 내기 위함이다.

HD현대는 조선·해양 중간 지주사인 한국조선해양이 테라파워에 3000만달러(425억원)을 투자했다. 최근엔 정기선 HD현대 사장이 직접 크리스 르베크 최고경영자(CEO) 등 테라파워 경영진을 만나 SMR 공동사업 협력방안을 논의하기도 했다.

두산그룹의 두산에너빌리티는 SMR 분야에선 국내 선두주자다. 2019년 국내 기업 최초로 뉴스케일파워에 4400만달러(550억원)를 투자했다. 두산에너빌리티는 지난달 미국 4세대 고온가스로 SMR 개발사인 엑스-에너지와 지분투자 및 핵심 기자재 공급을 위한 협약을 체결했다. 박정원 두산그룹 회장은 지난해 두산에너빌리티 본사를 찾아 SMR 작업장에서 오랜 시간 머물며 최첨단 소재와 제조 기술을 점검하기도 했다.

국내 기업들의 SMR 사업 확대를 위해 정부도 함께 하고 있다. 윤석열 대통령은 지난해 경북 울진 신한울 1호기 준공 기념행사 축사에서 “우리나라의 독자적인 SMR 개발에 총 4000억원을 투자해 미래 원전시장의 주도권을 확보해 나갈 것”이라고 밝혔다. 정부는 1분기 내 설립될 ‘혁신형 SMR 기술개발사업단’을 중심으로 향후 6년간 약 4000억원을 투입해 2028년까지 핵심기술 개발 및 검증, 표준설계를 수행한다.

https://www.sisajournal-e.com/news/articleView.html?idxno=409021

성큼 다가온 美SMR 시대···국내 기업들도 '기대감' - 시사저널e

SMR은 저렴하고 안전한 에너지원을 찾는 트럼프 2기 행정부에겐 ‘가야만 하는 길’로 인식되고 있다는 평가다. 앞서 크리스 라이트 미국 에너지장관 지명자는 지난 15일 상원 에너지·천연자원위원회 청문회 서면 답변에서 비용이 많이 드는 대형 원전의 대안으로 SMR을 대안으로 제시했다. SMR은 대형 원전의 100분의 1 이하 수준으로 축소돼 건설 기간과 비용을 줄일 수 있고 배관 설비가 필요 없어 방사성 물질 누출을 원천 차단할 수 있다. 

이런 가운데 국내 기업이 기회를 찾을 수 있다는 전망이 나온다. 미국 내 SMR 산업 개화를 기대하는 대표적 기업으로는 두산에너빌리티가 꼽힌다. 

두산에너빌리티는 지난해 말 미국 SMR 설계·운영 업체인 테라파워의 첫 SMR 사업에 주기기를 공급한다고 밝히며 설비 제작 능력을 인정받았다는 평가다. 테라파워는 현재 미국 와이오밍주에서 345MW 용량의 SMR 1기를 건설하는 프로젝트를 추진 중이다.

SMR 주기기 제작을 하는 파운드리 업체는 국내서 두산에너빌리티가 유일하다. 회사는 이번 수주를 시작으로 글로벌 ‘SMR 파운드리’로 거듭하기 위해 박차를 가하고 있다. 연간 20기 규모의 SMR 제작 역량을 확보한다는 목표도 세웠다.

SK그룹도 미국 SMR 전문업체 테라파워와 긴밀한 관계를 구축하고 있다. SK와 SK이노베이션은 지난 2022년 선제적으로 테라파워에 2억5000만달러(약 3000억원)를 투자해 선도 투자자 지위를 확보하고 있다. 

이외에도 DL이앤씨, 삼성물산, 현대건설 등 건설사들도 해외 SMR 기업에 투자해 기술 확보에 나선 상황이다. 

https://www.hankyung.com/article/202503116725i

국내 사상 첫 SMR 들어선다…"한국형 SMR 수출에도 호재"

 

SMR의 경우 사상 처음으로 국내 건설이 이뤄지게 된다. 국내 첫 SMR 실증 및 상용로다. 정부 관계자는 "미국 테라파워가 지난해 6월 이미 착공하는 등 전 세계적으로 SMR 개발 경쟁이 치열하다"며 "한국도 향후 i-SMR의 원활한 수출을 위해서는 국내에 SMR을 1기라도 세워서 운영해보는 게 시급하다”고 말했다.

관련 업계에 따르면 한수원은 최근 헝가리전력공사와 i-SMR 관련 협업을 진행하기로 했다. 정보 공유, 인적 교류 등을 통해 향후 i-SMR의 유럽 진출의 발판을 마련했다는 평가가 나온다. 한수원은 앞서 노르웨이와 스웨덴의 민간 SMR 개발사들과도 협력 체계를 마련했다. 올해 1월 노르웨이 민영 SMR 사업 개발사인 노르스크 슈례녜크레프트(NK)와 스웨덴 쉔풀 넥스트(KNXT) 등과 각각 양해각서(MOU)를 체결했다.

i-SMR은 기존 대형 원전 대비 발전 용량을 170㎿로 줄이고, 모듈화 제작 기법을 적용한 한국형 SMR이다. 4개 모듈을 조합해 약 700㎿ 전력생산이 가능하다. 규모를 소형화한 만큼 대형 원전에 비해 건설 기간이 짧다. 비상시 자동 냉각 설비가 가동되는 등 안전한 것으로 평가받는다.

 

한수원은 2021년 혁신형 SMR 설계 개발에 착수한 뒤 2023년부터 국가연구개발사업으로 개발을 진행하고 있다. 같은해 기본설계를 완료했으며, 늦어도 올해 안에 표준설계를 완료하고, 2028년까지 표준설계 인가를 취득하는 것을 목표로 하고 있다. 2030년대 초반 건설허가 획득을 전제로, 늦어도 2036년엔 700㎿짜리 SMR 1기를 보급하겠다는 계획이다.

글로벌 SMR 시장은 2030년께가 되면 본격적 '표준 전쟁'으로 접어들 전망이다. 현재 전 세계적으로 80여종의 SMR이 개발되고 있다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 2050년 전 세계 SMR 발전용량은 최대 200GW까지 늘어날 것으로 분석된다. 이는 SMR 280여기가 새로 생길 것이란 의미다. IEA는 2050년이면 글로벌 SMR 투자액이 6700억달러(약 977조원)에 이를 것이라는 관측도 나온다.