3. 소형 모듈 원자로(SMR)의 역사와 발전 과정

소형 모듈 원자로(SMR) 개념과 초기 개발 배경

소형 모듈 원자로(SMR)

소형 모듈 원자로(SMR) 개념은 기존 대형 원자로의 한계를 극복하고 보다 유연한 원자력 발전 시스템을 제공하기 위한 목적으로 탄생했습니다. 기존 원자로는 높은 건설비용과 긴 건설 기간, 대규모 부지 요구사항 등의 문제로 인해 모든 국가나 지역에서 쉽게 도입하기 어려웠습니다. 이러한 한계를 해결하기 위해 소형 모듈 원자로(SMR)는 모듈화된 설계를 적용하여 공장에서 사전 제작한 후 현장에서 조립하는 방식을 채택하게 되었습니다. 이를 통해 비용 절감과 빠른 설치가 가능해졌고, 전력망이 부족한 지역이나 원격지에서도 활용할 수 있는 장점이 부각되었습니다.

소형 모듈 원자로(SMR)의 개념은 사실 새로운 것이 아닙니다. 1950년대부터 미국, 러시아 등의 국가에서 군사 및 해양용 원자로로 소형 원자로를 개발한 역사가 있습니다. 특히 미 해군의 핵 추진 잠수함(USS Nautilus)과 항공모함에 사용된 원자로는 오늘날 소형 모듈 원자로(SMR)의 기술적 기반을 형성했습니다. 이후 민간 원자력 산업에서도 경제적이고 안전한 소형 원자로 개발에 대한 관심이 높아지면서 2000년대 이후부터 본격적인 연구가 진행되기 시작했습니다.

이와 함께 전 세계적으로 원자력 발전의 중요성이 재조명되면서 소형 모듈 원자로(SMR)의 필요성이 더욱 강조됐습니다. 기존 대형 원자로는 건설비용이 높고 사고 발생 시 영향이 크다는 단점이 있었지만, 소형모듈원자로(SMR)는 작은 크기와 높은 안전성을 바탕으로 기존 원자력발전소의 한계를 보완할 수 있는 대안으로 떠올랐습니다. 이를 바탕으로 각국 정부와 연구기관은 소형모듈원자로(SMR) 연구 및 개발에 적극적으로 투자하기 시작했습니다.

20세기 후반 소형 모듈 원자로(SMR) 연구 및 초기 시범사업

1970~1990년대에 걸쳐 다양한 소형 원자로 설계가 연구되었지만, 당시에는 대형 원자로의 경제성이 더 높게 평가되어 본격적인 상용화로 이어지지는 않았습니다. 그러나 이러한 연구는 이후 소형 모듈 원자로(SMR)의 기술적 기반을 마련하는 데 중요한 역할을 했습니다. 미국, 러시아, 프랑스 등 원자력 강국들은 군사 및 연구용 원자로를 소형화하는 기술을 연구하면서 자연스럽게 소형 모듈 원자로(SMR) 개념을 발전시켜 나갔습니다.

특히 1990년대에는 러시아가 최초의 부유식 원자력 발전소(바켄 오스트로프스키)를 개발해 소형 원자로의 새로운 가능성을 제시했습니다. 또, 일본이나 캐나다에서도 연구용 소형 원자로의 개발이 진행되어, 이러한 기술은 오늘날의 소형 모듈 원자로(SMR)의 개발의 기초가 되었습니다. 2000년대 들어 기후변화 대응과 에너지 안보 강화를 위한 노력의 하나로 친환경 원자력 발전 기술이 주목받게 되었고, 이에 따라 소형 모듈 원자로(SMR) 연구가 더욱 활성화되기 시작했습니다.

이 시기에 일부 국가는 소형 모듈 원자로(SMR)를 활용한 파일럿 프로젝트를 진행해 상용화 가능성을 테스트했습니다. 미국은 Advanced Passive Reactor(APR) 프로젝트를 추진했고, 러시아는 해상용 소형 원자로를 도입해 실제 적용 가능성을 평가했습니다. 이러한 초기 시범사업은 향후 소형모듈원자로(SMR)의 상용화 기반을 마련하는 데 중요한 역할을 했습니다. 또, 국제 원자력 기구(IAEA)에서도, 소형 모듈 원자로(SMR)의 안전성 및 경제성 평가를 위한 연구를 계속해, 국제적인 표준 만들기에도 공헌했습니다.

21세기 들어 본격화된 소형 모듈 원자로(SMR) 기술 개발

2000년대 이후 원자력 안전성과 경제성이 강조되면서 소형 모듈 원자로(SMR)의 연구개발이 본격적으로 추진되었습니다. 미국에서는 DOE(Department of Energy) 주도의 소형 원자로 개발 프로그램이 시작됐고, NuScale, Westinghouse, Holtec 등 많은 기업이 소형 모듈 원자로(SMR) 설계 개발에 나섰습니다. 특히 NuScale은 세계 최초로 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 설계 승인을 받아 소형모듈원자로(SMR) 상용화의 중요한 이정표를 세웠습니다.

같은 시기 한국에서도 SMART(System-integrated Modular Advanced Reactor)라는 소형 모듈 원자로(SMR)를 개발하여 연구에 박차를 가했습니다. SMART는 주로 수출용 원자로로 개발되어 안전성과 경제성을 동시에 갖춘 설계를 통해 주목받았습니다. 중국과 캐나다에서도 독자적인 소형 모듈 원자로(SMR) 모델을 개발해 국제적인 경쟁이 심화되었습니다. 또한 국제원자력기구(IAEA)는 소형 모듈 원자로(SMR)의 연구와 표준화 작업을 지원하여 세계적으로 이 기술의 발전을 촉진하고 있습니다.

현재 소형 모듈 원자로(SMR)는 단순한 연구개발 단계를 넘어 실제 건설과 운영 단계에 접어들고 있습니다. 미국과 캐나다에서는 소형 모듈 원자로(SMR) 건설 프로젝트가 승인됐고, 중국과 러시아에서도 실증 원자로를 가동하기 위한 노력이 이어지고 있습니다. 또한 에너지 전환과 탄소중립 목표를 달성하기 위해 소형모듈원자로(SMR)를 활용한 수소 생산, 해수 담수화, 산업용 열공급 등의 연구도 활발히 진행되고 있습니다.

소형 모듈 원자로(SMR)의 장래 전망과 발전 방향

소형 모듈 원자로(SMR)는 기존 대형 원자로의 단점을 보완해 보다 안전하고 경제적인 원자력 발전을 실현할 수 있는 기술로 주목받고 있습니다. 현재 미국, 러시아, 중국, 한국, 캐나다, 영국 등 여러 나라에서 상용화 연구가 진행되고 있으며, 일부 프로젝트는 이미 건설 단계에 접어들었습니다. 특히 탄소중립 목표 달성을 위한 대안으로 소형모듈원자로(SMR)가 적극 검토되고 있으며, 이를 활용한 수소 생산, 해수 담수화, 산업 열공급 등 응용 분야도 확대되고 있습니다.

앞으로 소형 모듈 원자로(SMR)의 발전 방향은 더욱 다변화될 것으로 예상됩니다. 디지털 트윈 기술과 인공지능(AI)을 활용한 원자로 운영 최적화, 방사성 폐기물 관리 기술 향상, 차세대 연료 개발 등이 연구되고 있으며, 이를 통해 더 효율적이고 안전한 소형 모듈 원자로(SMR) 시스템이 구축될 것으로 기대됩니다.