📌 먼치 POINT

1.SMR의 장점

• 출력 300메가와트 이하의 소형 원자로
  - 이는 30만명이 거주하는 도시에 전기를 공급할 수 있는 수준

• 자연 냉각 시스템
  - 외부 전기 공급 없이 자연 냉각 가능

• 극소형화된 크기

• 트레일러나 소형 선박에 장착 가능하여 이동성 실현

2.미래 수요 전망

• 군용 선박

• 남극, 사막, 히말라야, 지하 벙커 등 전기 공급이 어려운 특수 지역

• AI 데이터 센터

• 상업용 선박

• 최후의 에너지원으로 가기 전, 문명을 지탱하는 현실적 버팀목

글로벌 투자자들이 주목하는 SMR

빌게이츠, 워렌버핏, 샘 알트먼 등 세계적인 투자자들이 소형 모듈 원자로(SMR)에 투자를 했습니다. 우리나라도 지난 6월 27일 경북 경주시 감포읍 바닷가에 한국원자력연구원이 문무대왕과학연구소를 만들기 시작했습니다. 이 연구소는 완공까지 총 4천억원을 투입하며, 바로 소형 모듈 원자로 SMR을 연구하기 위해 만들어집니다.

SMR이란 무엇인가?

SMR은 'Small Modular Reactor'의 줄임말로, 출력 300메가와트 이하의 소형 원자로를 의미합니다. 300메가와트는 소형이라고 하지만 30만 명이 거주하는 도시에 전기를 공급할 수 있는 수준입니다. 기존의 대형 원자로가 천만, 이천만 가까운 출력을 내는 것에 비하면 작지만, 여전히 상당한 전력을 생산할 수 있습니다. 크기와 출력을 줄이니까 원자로가 엄청나게 안전해지고 이동식으로 제작할 수 있게 됩니다.

SMR의 핵심 특징

SMR의 가장 큰 특징은 자연 냉각이 가능하다는 점입니다. 기존 원자로는 엄청나게 뜨거워지기 때문에 복잡한 시스템이 필요합니다. 물 펌프로 물을 계속 순환시켜가며 냉각을 하는데, 이 펌프도 전기를 사용합니다. 만약 원자로의 전기 공급이 차단되면 원자로가 점점 뜨거워지다가 압력을 못 견디고 터지게 됩니다.

하지만 SMR은 펌프 없이도 자연 냉각이 됩니다. 20cc 자동차에는 라디에이터와 펌프가 있는 복잡한 수냉식 시스템이 필요하지만, 스쿠터 엔진은 밖으로 노출되어 공냉식으로 작동합니다. 엔진 사이즈가 작아지니까 공냉식이 되고 엔진이 엄청나게 컴팩트해지는 것과 같은 원리입니다. 증기기관처럼 원자로로 물을 끓이면 그것이 한 바퀴 제너레이터를 돌리고 다시 돌아오는 방식으로, 외부 전기 공급이 없어도 자연 냉각이 가능합니다.

극소형화된 크기

복잡한 냉각 시스템이 빠지면서 사이즈는 더욱 작아집니다. 미국의 LA급 공격 원잠의 폭은 10m밖에 안 되는데, 그 안에 원자로가 들어가 있습니다. 현재 기술로 만들 수 있는 원자로는 대략 지름이 5m이고 높이는 12m 정도입니다. 기술이 계속 발전하여 지름 3m, 높이 10m인 것도 나오고 있습니다. 3m의 지름이면 거실 안에도 들어갈 수 있을 만큼 작은 크기입니다.

사이즈가 작으면 트레일러나 소형 선박에 장착할 수 있습니다. 트레일러에 원자로를 탑재해서 전기가 필요한 곳에 보내거나, 소형 선박에 원자로를 띄워서 항구에 간 다음 그리드에 연결하여 전기를 공급할 수 있습니다. 건설이 아니라 기계를 만드는 것이기 때문에 자동차 엔진이나 제트기 엔진처럼 공장에서 대량으로 만들어낼 수 있습니다.

70년간 검증된 안전성

원자로라는 이름 때문에 위험하다고 느낄 수 있지만, SMR은 무려 70년 동안 안전성이 검증되었습니다. 세계 최초의 SMR은 1954년 미국 최초의 핵 잠수함인 노틸러스호에 실렸습니다. 그 이후로 70년이 지나는 동안 미국에서는 단 한 건의 사고도 일어나지 않았습니다. 소련(러시아)에서는 안타깝게도 사고가 난 적이 있지만, 그럼에도 불구하고 이동식으로는 어느 정도 안정성이 검증되었다고 볼 수 있습니다.

기존 원자력 발전소 vs SMR

일반적으로 원자력 발전소 하나를 건설하는 데는 오랜 시간이 걸립니다. 첫 번째로 부지를 선정해야 하고, 가장 힘든 작업인 주민 설득에는 전 세계 평균 5년 이상이 걸립니다. 주민 설득이 끝나면 건설사 선택에 2년에서 3년이 걸리고, 실제 건설에서 완공까지 우리나라가 세계에서 가장 빠른데도 5년이 걸립니다.

전 세계에서 원자력 발전소를 가장 빨리 만들 수 있는 우리나라도 총 15년이 걸립니다. 반면 SMR은 필요한 곳에 트럭으로 실어서 보내면 됩니다. 건설이 필요 없고 트럭에서 바로 전기를 생산해서 라인에 공급할 수 있습니다. 크기만 작아진 것이 아니라 엄청나게 빠르고 효율적입니다.

한국에서의 현실적 필요성

우리나라는 현재 전기가 부족하지 않습니다. 제주도에도 전기가 남아돌고, 우리나라에 전기가 필요한 곳은 지금 당장 없습니다. 필리핀처럼 엄청나게 많은 섬으로 구성된 나라는 이런 기술이 필요하겠지만, 우리나라는 전기 인프라가 이미 잘 구축되어 있습니다.

만약 전기 수요가 증가해서 갑자기 전기를 공급해야 하는 상황이 와도, 원자로를 실은 트럭이 동네에 온다면 주민들이 받아들이기 어려울 것입니다. 아무리 안전하다고 해도 이름이 원자로이기 때문입니다. 우리나라에서는 현실적으로 SMR을 사용할 일이 없습니다. 한국이 당장 필요하지 않은 기술에 4천억원이나 투자하는 이유는 미래에 엄청난 수요가 발생하기 때문입니다. AI 이후 거의 유일한 새로운 먹거리가 될 수 있을 것으로 예상됩니다.

미래 수요 전망

첫 번째 수요처는 핵잠수함과 항공모함입니다. 우리나라도 앞으로 급유 없이 지구를 한 바퀴 돌 수 있는 핵잠수함을 가져야 한다는 주장이 있습니다. 하지만 우리나라 수요는 아무리 많이 잡아도 10대 정도로, 이것만으로는 투자 가치가 제한적입니다.

두 번째 수요처는 필리핀, 남극, 사막, 히말라야 지하 벙커 등 전기 공급이 어려운 지역입니다. 필리핀의 경제가 발전하고 전력 사용량이 증가한다면 SMR이 가장 현명한 선택이 될 것입니다. 필리핀만 50대, 다른 지역을 모두 합치면 향후 20년간 최소 500대의 수요가 발생할 것으로 예상됩니다.

AI 데이터센터

세 번째 수요처는 AI 데이터센터입니다. AI가 점점 발전하면 사람보다 전기를 더 많이 사용할 것으로 예상됩니다. 미국 사막 같은 곳에 AI 데이터센터를 만들고 SMR을 한 10대씩 공급하는 계획이 세워지고 있습니다. 샘 알트먼이 SMR 회사에 투자한 이유도 여기에 있습니다. 현재 AI 발전 속도로 볼 때 10년 후 3천대, 20년 후에는 5천대의 SMR이 필요할 것으로 예상됩니다.

상업용 선박

가장 큰 수요처는 상업용 선박입니다. 10만 톤급 컨테이너선이나 20만 톤급 유조선은 엄청난 연료를 소비합니다. 1만 톤급 상선도 연료 1리터로 10m밖에 갈 수 없고, 10만 톤급 컨테이너선은 연료 1리터로 2m만 갑니다. 유조선은 하루 연료비만 1억원까지 들고, 1년에 운항비만 400~500억원이 듭니다.

현재 SMR 한 대 가격이 5천억원이지만, 20년 후 대중화되어 공장에서 대량생산되면 가격이 10분의 1인 500억원까지 떨어질 수 있습니다. 그렇게 되면 5만 톤 이상의 상업용 배는 무조건 SMR을 사용하는 것이 경제적입니다. 현재 전 세계에 5만 톤 이상의 상업용 선박이 약 1만대 있어, 이것만으로도 엄청난 수요가 예상됩니다.

마무리하며

SMR은 단순히 작고 안전한 원자로가 아닙니다. 최후의 대안은 우주 태양광이나 수소 핵융합이겠지만, 그런 최후의 에너지원으로 가기 전에 우리 문명을 지탱해주는 현실적인 버팀목입니다. 중간에 거쳐가는 중요한 에너지원으로서, 비록 한국에서 직접적인 필요는 없더라도 세계적 수준의 미래 먹거리 사업이 될 수 있을 것입니다.

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CC BY 라이선스 / 교정 SENTENCIFY / 에디터 하윤아