원전의 새로운 패러다임, 소형모듈형원자로(Small Modular Reactor, SMR)의 정의, 사례, 의외의 사실들

원전의 새로운 패러다임, 소형모듈형원자로(Small Modular Reactor, SMR)의 정의, 사례, 의외의 사실들

 

 

전 세계가 기후 변화와 안정적인 에너지원의 필요성이라는 두 가지 과제를 해결해야 하는 가운데, 소형모듈형원자로(Small Modular Reactor, SMR)가 유망한 해결책으로 떠오르고 있습니다. SMR은 기존의 대형 원자로보다 유연하고 확장 가능하며 안전한 대안을 제공하는 원자로의 일종입니다. 소형으로 설계되고 적응성이 뛰어나 외딴 지역부터 통합 에너지 그리드에 이르기까지 다양한 환경에 적합합니다. 첨단 기술 및 에너지 분야로 유명한 한국은 에너지 전략의 일환으로 SMR에 큰 관심을 보이고 있습니다. 이 글에서는 SMR이 무엇인지 살펴보고, 실제 사례를 살펴보고, 이 혁신적인 기술에 대한 놀라운 사실을 알아보고자 합니다.

 

 

 

◇소형모듈형원자로(Small Modular Reactor, SMR)란?

소형 모듈형 원자로(SMR)는 기존 원자로에 비해 설치 공간이 더 작은 원자로입니다. 일반적으로 SMR의 전력 출력은 단위당 최대 300메가와트(MWe)로, 대형 원자로에서 생산하는 수천 메가와트보다 훨씬 적습니다. 다음은 SMR의 몇 가지 특징입니다.

 

• 모듈화: SMR은 공장에서 제조하여 사용할 현장으로 운반할 수 있습니다. 이러한 모듈성으로 인해 필요에 따라 쉽게 배포하고 확장할 수 있습니다.

• 안전: 많은 SMR은 사고 위험을 줄여주는 강화된 안전 기능을 갖추고 설계되었습니다. 일부는 수동 안전 시스템을 사용하여 비상시 안전하게 종료하기 위해 능동 제어나 외부 전원이 필요하지 않습니다.

• 유연성: SMR은 원격 또는 오프그리드 위치를 포함한 다양한 애플리케이션에서 사용할 수 있으며, 기존 에너지 그리드에 통합하거나 독립적으로 사용할 수 있습니다.

• 효율성: 기존 원자로보다 더 효율적으로 연료를 활용하고 폐기물을 덜 발생시키는 첨단 설계가 적용된 경우가 많습니다.

 

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◇SMR의 실제 사례

1. 뉴스케일 파워

미국에 본사를 둔 뉴스케일 파워는 SMR 기술을 선도하는 개발사 중 하나입니다. 뉴스케일 파워 모듈로 알려진 이 회사의 설계는 60MWe 원자로를 그룹화하여 더 큰 발전소를 만들 수 있습니다. 뉴스케일은 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 설계 승인을 받아 SMR 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이 회사는 신뢰할 수 있는 청정에너지에 대한 수요가 많은 지역을 포함한 다양한 지역에 원자로를 배치하는 것을 목표로 하고 있습니다.

 

2. 롤스-로이스 SMR

영국의 엔지니어링 대기업 롤스-로이스는 롤스-로이스 SMR로 알려진 자체 SMR 설계를 개발하고 있습니다. 이 원자로는 약 470MWe의 출력으로 소형 모듈식으로 설계되었습니다. 롤스로이스 SMR은 저탄소 에너지 공급과 지역 에너지 안보 지원에 중점을 두고 영국 및 기타 시장에 배치하는 것을 목표로 하고 있습니다. 롤스로이스는 엔지니어링 및 제조 분야에서 쌓은 광범위한 경험을 활용하여 이 기술을 시장에 선보이고 있습니다.

 

3. 테레스트리얼 에너지의 IMSR

캐나다 회사인 테레스트리얼 에너지는 일체형 용융염 원자로(IMSR)를 개발하고 있습니다. 이 설계는 액체 소금을 냉각수와 연료 운반체로 사용하는 용융염 기술을 기반으로 합니다. IMSR은 약 195MWe의 출력을 낼 것으로 예상되며, 고효율과 낮은 폐기물 생산을 위해 설계되었습니다. 또한 IMSR은 외부 개입 없이 비상 상황을 처리할 수 있는 수동 안전 시스템을 포함한 고유한 안전 특성을 갖추고 있습니다.

 

4. X-에너지 Xe-100

또 다른 미국 회사인 X-Energy는 고온 가스 냉각 원자로인 Xe-100을 개발하고 있습니다. 이 SMR은 약 200MWe를 생산하도록 설계되었으며 발전 및 산업 공정에 모두 사용할 수 있습니다. Xe-100은 헬륨 가스를 냉각재로 사용하고 흑연을 중재재로 사용하여 높은 수준의 안전성과 효율성을 제공합니다. 또한 수소 생산을 지원하여 다목적 에너지 솔루션을 제공하는 것을 목표로 설계되었습니다.

 

5. 한국항공우주연구원 스마트 원자로

한국원자력연구원(KAERI)이 개발한 시스템 통합형 모듈형 원자로(SMART)는 SMR 기술에 대한 한국의 독자적인 공헌입니다. SMART 원자로는 약 100MWe의 출력을 낼 수 있도록 설계되었으며 소규모 지역 사회나 산업 분야에 에너지를 공급하는 것을 목표로 합니다. 이 원자로는 첨단 안전 시스템을 갖추고 있으며 한국의 원자력 분야 혁신 전략의 일환입니다.

 

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◇SMR에 대한 5가지 놀라운 사실

1. SMR은 담수화에 사용될 수 있다.

잘 알려지지 않은 SMR의 응용 분야 중 하나는 담수화입니다. SMR에서 생산된 열은 열 담수화 공정에서 바닷물을 담수로 변환하는 데 사용될 수 있습니다. 이는 전통적인 담수화 방식이 에너지 집약적일 수 있는 물 부족 지역에 특히 유용합니다. SMR의 다용도성 덕분에 전기 공급 외에도 물 부족 문제 해결에 기여할 수 있습니다.

 

2. 공장 제작 및 배송이 가능한 SMR

현장에서 건설하는 경우가 많고 건설 기간이 긴 기존 원자로와 달리 SMR은 공장에서 사전 제작된 후 설치 장소로 운송할 수 있습니다. 이러한 공장 제작 방식은 건설 시간과 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 또한 보다 정밀한 품질 관리와 표준화가 가능하여 잠재적으로 더 안정적이고 비용 효율적인 원자로를 만들 수 있습니다.

 

3. 핵 확산 위험이 낮은 SMR

SMR은 핵 확산의 위험을 완화할 수 있는 첨단 안전 및 보안 기능을 갖추고 설계되었습니다. 예를 들어, 일부 SMR 설계는 무기용으로 전용될 가능성이 적은 연료를 사용합니다. 또한 SMR은 크기가 작기 때문에 대형 원자로에 비해 도난이나 파괴 행위의 표적이 되기 어렵습니다. 따라서 안전성이 향상되고 전 세계 핵 비확산 노력에 기여할 수 있습니다.

 

4. 원격 및 오프 그리드 지역 지원 가능

SMR은 기존 전력선을 확장하는 것이 경제적으로나 물류적으로 어려운 외딴 지역이나 오프그리드 지역에 특히 적합합니다. 모듈형이기 때문에 소규모의 고립된 지역이나 산업 현장에 배치할 수 있어 다른 옵션이 비현실적인 곳에 안정적인 에너지원을 제공할 수 있습니다. 이러한 기능은 경제 발전을 지원하고 소외된 지역의 에너지 접근성을 개선할 수 있습니다.

 

5. 수소 생산에 기여할 수 있는 SMR

SMR은 전기를 생산하는 것 외에도 수소 생산에도 기여할 수 있습니다. Xe-100과 같은 고온 SMR은 고온 전기분해라는 공정을 통해 수소를 생산할 수 있습니다. 수소는 미래 청정에너지 시스템의 핵심 구성 요소로 간주되며, SMR은 저탄소 수소를 공급하여 수소 기반 경제로의 전환을 지원할 수 있습니다.

 

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