SMR보다 더 작은 MMR이 뜬다! 

마이크로 원자로

초기 원자력 발전소는 크기가 오늘 날에 비해 작았습니다. 이후 설계 및 제작 기술이 발전해 오늘날과 같은 1,000MW(메가와트) 이상의 대형 원자로로 발전했습니다. 덕분에 에너지 경제성은 더 높아지게 되었죠. 최근에는 원자로가 다시 작아지는 추세입니다. 소형모듈원자로(SMR)에 이어 마이크로 원자력 발전이 대표적인 예인데요. 예를 들면, 알래스카의 외딴 마을에서 해산물 가공 시설, 허리케인 이후의 군사 기지나 재난 구호 센터 등 전력이 필요한 곳에 효율적으로 전력을 공급할 수 있어 기대되고 있습니다.

마이크로 원자로란 무엇일까?

마이크로 원자로(Micro Modular Reactor, MMR)는 SMR보다 더 작은 발전용량을 가지는 초소형 원자로를 뜻합니다. 마이크로 원자로는 대형 원자력 발전소 출력의 1% 이하를 내는 것으로, 시스템이 단순하고 운전 인력을 최소화할 수 있다는 것이 특징입니다. 온도가 높아지면 원자로가 팽창하는 과정에서 출력이 떨어지게 설계되므로 일반 원자력 발전보다 상대적으로 안전성도 높습니다.

▲ 나노뉴클리어에너지가 개발중인 MMR ‘ZEUS’ (출처 : 나노뉴클리어에너지)

미국의 나노뉴클리어에너지(Nano Nuclear Energy)는 SMR보다 훨씬 작은 마이크로 원자로를 개발 중입니다. 이 마이크로 원자로에서는 시간당 최대 10MW를 생산됩니다. 크기는 대형 운송 트럭에 들어갈 정도로 작지만, 크기가 작아짐에 따라 운송과 배치는 더 용이하다고 할 수 있습니다. 마이크로 원자로는 특히 해운 산업을 원자력화하여 연료 비용 절감, 안전성 향상, 산업 비용 절약에 기여할 수 있을 것으로 예상되고 있습니다. 미국 에너지부(Department of Energy, DOE)는 전 세계 거의 모든 곳에 소형 원자로를 배치할 수 있는 여러 설계를 지원하고 있기도 합니다.

▲ 미국 기업 울트라 세이프 뉴클리어(USNC)의 MMR 조감도 (출처 : USNC)

국내 마이크로 원전 공동개발 연구 활발

국내에서도 관련 연구가 진행되고 있습니다. 원자력과학기술인협동조합과 중소기업 캐비트론은 2023년 5월 '마이크로 원자로 발전시스템' 공동개발을 위한 업무협약을 체결했습니다. 두 기업은 협약을 통해 1MWt~20MWt의 열출력을 생산하는 마이크로 원자로와 이를 활용해 1MWe~10MWe의 전기를 생산하는 통합 발전 시스템을 개발할 계획입니다. 이 시스템은 컨테이너 트럭에 실을 수 있는 약 5MWe 규모로 개발할 예정입니다.

오늘날 대형 원자력 발전(출력 1000 MWe 이상)이나 소형모듈원자로(SMR, 50~300 MWe)는 규모가 큰 대기업 중심으로 추진되고 있으나, 마이크로 원자력 발전(출력 10 MWe 이하)은 중소기업에서도 사업화 가능성이 있다는 것이 특징입니다. 미국에서도 대부분의 마이크로 원전 개발이 소규모 창업 회사들에 의해 이루어지고 있죠. 마이크로 원자력 발전에는 안전성과 이동성이 뛰어나다는 장점이 있습니다. 미국과 캐나다에서는 오지, 광산, 재해 지역, 군사 기지 등의 독립 분산 전원으로 활용하기 위해 마이크로 원전을 개발하고 있습니다.

이처럼 마이크로 원전은 다양한 환경에서 효율적이고 안전한 전력 공급을 가능하게 합니다. 대기업뿐만 아니라 중소기업에서도 사업화할 수 있는 잠재력을 지니고 있고, 오늘날 전 세계적으로 그 활용 가능성이 크게 주목받고 있습니다. 향후 기술 개발과 상용화가 이루어지면, 더 많은 곳에서 원자력의 혜택을 누릴 수 있을 것입니다.

글 : 과학저널리스트 정현섭

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