다시 조명받는 원자력, 왜? ② 소형모듈원자로(SMR) 등 원자력발전의 신기술
▶ ① 탄소중립과 원자력발전 바로가기
탄소중립 달성을 위한 원자력발전의 역할에 대한 논의가 재점화되면서, 원전의 안정성을 높이기 위한 차세대 원자로 개발 등 관련 기술 발전이 활발하게 이뤄지고 있습니다.
프랑스, 영국 등 원전 확대 비전을 제시한 국가들은 기존의 원전을 확대하자는 것이 아닙니다. 바로 소형모듈원자로(SMR)*와 같은 차세대 원자로를 개발하여 부족한 에너지 공급을 메우는 데 사용하겠다는 것입니다. 프랑스 정부는 SMR 개발에 약 3,000억 원을 투자하고 있으며 영국 정부는 비행기 엔진과 잠수함 원자로 기술 분야에 뛰어난 롤스로이스가 추진하고 있는 SMR 컨소시엄에 예산 3,000억 원을 투입하겠다고 밝혔습니다. 이미 6년 전부터 원자로 디자인 작업을 벌여온 롤스로이스는 2031년쯤 SMR 16기를 제작해 설치할 계획이죠.
* 소형모듈원자로(SMR) : 모듈화를 통해 공장 제작 및 현장 조립이 가능하고, 탄순한 설계와 전기가 필요없는 안전 계통 등 혁신 기술이 적용되어 안전성이 향상된 출력 300MWe 이하의 소형 원자로
세대별 원전 구분. 최근 원자력발전의 역할이 부각되면서 4세대 원전 개발에도 탄력이 붙고 있습니다. 4세대 원전은 방사성 물질 발생량을 최대한 억제하고 사고 가능성을 낮춘 것이 특징입니다. © 한국원자력연료
소형모듈원자로(SMR)는 말 그대로 발전규모 300MWe 이하인 원자로입니다. 기존 대형 원전은 경우 증기 발생기·냉각재 펌프·가압기 등 주요 기기가 배관으로 연결된 구조라서 사고가 발생하면 이 연결 부위에서 방사능이 유출될 위험이 높습니다. 반면 SMR은 일체형이기 때문에 방사능 유출 위험이 현저히 줄어듭니다.
한국원자력연구원에 따르면 SMR의 안전성 기준은 10억 년에 1회 노심 손상으로 대형 원전 노심 손상 확률 기준(10만 년에 1회)과 비교해 무려 1만 배나 높습니다. 사고가 발생해도 대형 원전의 방사선 비상 계획 구역은 반경 16㎞ 안팎인 반면 SMR은 300m에 불과하죠.
차세대 원자로에는 소형모듈원자로(SMR)만 있는 것이 아닙니다. 2001년 설립된 4세대 원전 국제 협의체(GIF)는 전 세계 공모를 통해 130여 종의 미래형 원자로 후보를 모았습니다. 그리고 엄격한 기술 검토를 거쳐 소듐냉각고속로(SFR), 초고온가스로(VHTR), 납냉각고속로(LFR), 용융염원자로(MSR), 초임계압수냉각로(SCWR), 가스냉각고속로(GFR) 등이 차세대 원자로로 개발되고 있죠. 이들 원자로는 모두 경제성뿐만 아니라 안전성에도 방점을 두었습니다.
기존 원자로 대비 경제성과 안전성을 높인 소형모듈원자로(SMR)의 개발 모습. © IAEA
우리나라도 소형모듈원자로(SMR), 소듐냉각고속로(SFR)같은 원자로를 개발 완료하고 실증하고 있습니다. 또한 액체 핵연료인 용용염을 써서 외부에 누출돼도 바로 굳어버려 중대 사고를 원천적으로 차단할 수 있고 사용후핵연료도 거의 나오지 않는 용융염원자로(MSR) 개발에도 박차를 가하고 있죠.
전 세계의 지상과제인 탄소중립을 실현하려면 탄소 배출이 적은 에너지원의 비중을 확대하는 동시에 에너지 수급 안정성을 확보하고, 최적의 경제성을 갖추는 등 다양한 측면에서 종합적인 검토가 필요합니다. 우리의 목표에는 단일한 해결책이 없다는 점, 그것이 오늘날 원전 논의가 증가한 것에 대한 가장 큰 이유일 것입니다.
