"후쿠시마 사태 절대 없다"…대형 원전 대체할 4000억 비밀병기 SMR

"후쿠시마는 없다"…중대사고 확률 '10억년에 1회'라는 SMR

/그래픽=최헌정 디자인기자

전문가들은 대형 원전보다 SMR의 안전도를 높게 평가한다. 대형원전의 중대사고 확률(10만년에 2회)과 달리, SMR은 10억년에 1회꼴 수준으로 분석된다. 사고확률이 사실상 0에 가깝다는 뜻이다.


SMR이 피동안전계통을 채택해 원천적으로 대형사고가 날 수 없는 구조라는 것이다. 피동안전계통이란 별도의 전원 없이 중력과 같은 자연의 힘만으로 원전 내부를 냉각할 수 있는 안전 시스템이다. 예컨대 목욕탕 열탕 위 천장에서 차가운 물이 맺혀 떨어지는 것처럼, 원전 내부 증기가 상부에 있는 열교환기를 거쳐 냉각수로 바뀌어 열을 식히는 구조다.

원전 업계 관계자는 "후쿠시마 사태와 같은 사고가 발생해서 원전 운용 인력이 다 도망쳐도, SMR은 멈추고 서서히 꺼지는 시스템"이라며 "지진이 일어나든, 해일이 넘어오든, 상관없이 이런 안전성을 보장하는 방향"이라고 설명했다.

1000MW(메가와트) 이상인 대형원전보다 크기가 작아(300MW 이하) 발열량 자체도 낮다. 핵분열로 발생하는 열 밀도가 낮기 때문에 열을 식히기 쉽다. 용량이 작아 냉각할 때 물이 덜 필요하고, 펌프와 전기가 없어도 자연현상을 이용해 냉각할 수 있다.

【도쿄=AP/뉴시스】후쿠시마(福島) 제1원전 원자로 주변에 오염수를 보관하는 원통형의 탱크들이 즐비하게 세워져 있는 모습. 2016.03.08.

물을 사용하는 3.5세대 경수로형이 아닌, 가스나 액체 금속 등 새로운 냉각제를 사용하는 제4세대 SMR의 안전성은 더욱 높다. 일단 물을 쓰지 않으면 수소가 발생하지 않기에 폭발 가능성이 낮다. 액체소듐을 사용하는 SMR의 예를 들면, 액체소듐의 열전도 성능이 우수해 노심을 효율적으로 냉각할 수 있다.

SMR의 경우 사고가 일어난다고 해도 피해가 적다. 대형원전의 방사선비상계획구역은 반경 30㎞에 이르지만, SMR은 300m에 불과하다. 박재영 UNIST 원자력공학과 교수는 "울산의 한 대형 원전에서 사고가 발생하면 부산 일부 지역까지도 영향권에 포함된다"며 "반면 SMR은 원전에서 근무하는 직원들만 대피하면 된다. 핵연료가 적고, 외부로 방사성 물질이 나갈 확률이 굉장히 낮기 때문"이라고 말했다.


4세대 기술로 SMR을 만들 경우 발생하는 핵폐기물 역시 현저히 적어질 것이란 평가도 나오는 중이다. 원전 업계 관계자는 "4세대 SMR의 경우 연료 효율성을 높이고 있기 때문에 폐기물이 경수로형보다 적게 나올 수 있다"며 "4분의1, 혹은 10분의1까지 폐기물을 줄일 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

경제성 면에서도 주목받는다. 장기적으로 석탄 화력발전 등을 대체할 수 있을 정도란 말이 나올 정도다. 일단 비용이 적게 든다. 대형 원전의 경우 건설에 5조~10조원 정도 드는 게 일반적이지만, SMR은 3000억원 수준이다. 핵연료 교체주기 역시 대형 원전이 18개월인 것에 비해 SMR 중 일부는 20년에 달한다. 장소에 구애받지 않아서 대형 원전이 접근할 수 없었던 공단 등 전력수요가 높은 곳, 혹은 육지와 접안 가능한 바다 위에도 설치 가능하다.

박 교수는 "SMR은 모듈형인데 휴대폰 등의 제품처럼 원자로를 공장에서 생산을 한 다음에, 필요한 곳에 설치를 한다는 개념"이라며 "보일러를 사와 집에다가 설치하는 것과 비슷하다고 보면 된다"고 말했다.


"원전 수출, 탄소중립 다 잡는다"…4000억 비밀병기 SMR 정체

혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 조감도. i-SMR은 원자로와 가압기 등 원전 내부 주요기기와 안전계통이 모두 일체화돼 안전성과 경제성이 뛰어나다. 정부는 올해부터 2028년까지 총 3992억원을 투입해 i-SMR 개발을 목표하고 있다. / 사진제공=i-SMR 기술개발사업단

원자력이 신재생에너지 특급 도우미로 진화하고 있다. 정부는 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR)를 개발해 태양광·풍력이 지니는 간헐성(날씨에 따라 전기출력 변하는 특성)을 보조하겠다는 구상이다. 대형 원전이 1978년부터 주력 전원으로 국가 산업화를 뒷받침했다면, i-SMR은 반세기만인 2028년부터 세계 시장에 진출해 미래 핵심 산업으로 자리매김시킨다는 계획이다.

김한곤 i-SMR 기술개발사업단장은 최근 한국수력원자력 중앙연구원 대전 본원에서 머니투데이와 만나 "i-SMR은 신재생에너지 단점을 보완 할 수 있도록 개발할 것"이라며 "신재생은 전기출력을 조절할 수 없는 경직성 전원이지만 i-SMR은 전기출력을 요구에 따라 언제든지 높이고 낮출 수 있다"고 강조했다.

김 단장은 이어 "2050년 탄소중립은 신재생으로만 달성하기 어렵다"며 "신재생 전기출력이 낮아지면 i-SMR은 출력을 높여주고, 반대로 신재생 전기출력이 높아지면 i-SMR은 출력을 줄일 수 있다"고 말했다. 그러면서 "i-SMR은 신재생 연동뿐만 아니라 잉여 전력으로 수소까지 생산할 수도 있다"고 했다.

김한곤 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 기술개발사업단장이 최근 한국수력원자력 중앙연구원 대전 본원에서 머니투데이와 인터뷰하고 있다. / 사진=김인한 기자

i-SMR은 올해부터 2028년까지 6년간 과학기술정보통신부 등이 총 3992억원을 투입해 개발하는 원전이다. 한국원자력연구원, 한수원, 민간 기업 등이 참여한다. i-SMR은 2028년 원자력안전위원회로부터 표준설계인가 획득을 목표로 한다. 표준설계인가란 원자로에서 발생할 수 있는 각종 사고를 시뮬레이션해 안전성을 확보했을 때 주어지는 인증이다.

i-SMR 사업단은 170㎿(메가와트)급 원자로를 개발하고, 모듈 4개를 연결해 총 680㎿급 전기출력을 구현할 예정이다. i-SMR은 모듈화 건설이 가능해 경제성이 높다. 사람 개입 없이 중력과 같은 자연현상으로 원전 내부를 냉각시킬 수 있는 '피동안전계통'이 적용돼 안전성도 높다. i-SMR은 중대사고 발생 확률이 10억년에 1회 미만으로 사실상 '0'에 가깝다. 또 전기출력을 조절할 때 기존처럼 붕산을 쓰지 않아 방사성 폐기물 발생량도 대폭 줄어든다.

■전례없던 SMR 기술, 규제도 혁신 필요

김 단장은 i-SMR 개발 숙제로 경제성과 규제를 꼽았다. 그는 "i-SMR 핵심기술은 국내 산학연이 모두 보유하고 있어 개별 기술을 통합해 어떻게 경제성을 확보할지가 관건"이라며 "세계 각국에서 80여개 SMR이 개발되고 있고, 천연가스 등과 같은 경쟁전원과 경쟁할 수 있으려면 경제성이 중요하다"고 말했다.

그러면서 "이전에 없던 혁신 기술을 개발하면 규제도 새롭게 만들어야 한다"며 "현행 안전규제와 혁신기술의 간극을 좁혀가는 게 또다른 숙제"라고 말했다. 김 단장은 "현재 원안위도 혁신 기술에 대한 안전규제 중요성을 충분히 인식하고 있다"고 덧붙였다.

미국 원자력 경쟁력 회복 전략 보고서에 따르면 2030년 세계 원전 시장은 5000억~7400억 달러(570조~840조원)로 추산된다. 현재 미국원자력규제위원회(NRC)는 SMR 자체 스터디를 진행하며 혁신 기술에 대한 규제를 지원하고 있다.

김한곤 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 기술개발사업단장. / 사진=김인한 기자

김 단장은 "미국은 SMR로 세계 원전 시장 주도권을 잡겠다는 목표가 명확하다"며 "우리나라도 기술에서 밀리진 않지만, 미국이 원자력 종주국이라고 볼 수 있다"고 분석했다. 이어 "미국은 원자력 예산과 인력이 우리나라의 10배"라며 "미국과 경쟁할 분야는 경쟁하되 협력하거나 제도를 벤치마킹할 필요는 있다"고 조언했다.

김 단장은 i-SMR 사업단 목표로 "현재 계획대로 2025년 말까지 설계를 완성하고 2028년 표준설계인가를 획득해 2030년대 세계 시장을 개척할 수 있는 길을 만드는 것"이라며 "저희가 기술개발에 전념하면 한수원 등이 i-SMR 수출을 위해 노력을 병행할 것"이라고 밝혔다.

김 단장은 1997년부터 한수원 중앙연구원에서 연구경력을 시작해 원장까지 역임했다. 그동안 한국형 원전 APR 1400 안전계통 개발에 참여했으며 APR1400의 미국 원자력규제위원회(NRC) 설계 인증 등을 총괄했다. 또 원전 설계 핵심코드 개발, 국내 고유원전인 APR+의 핵심기술 개발을 맡다가 올해 1월부터 i-SMR 사업단장으로 활약하고 있다.


"i-SMR에 대형원전 규제? 어불성설…법·제도의 틀 벗어나야"
■ 김영식 국민의힘 의원 인터뷰

김영식 국민의힘 의원 인터뷰 /사진=이기범 기자 leekb@

"혁신형 소형모듈원전(i-SMR) 기술개발 초기 단계부터 민간이 참여할 수 있도록 길을 열어줘야 합니다. 기존의 법과 제도의 틀을 벗어난 지원이 필요하죠. 수출을 목적으로 기술을 개발하고 있지만 필요하다면 국내에 짓지 못 할 이유도 없습니다."

김영식 국민의힘 의원은 차세대 원전으로 불리는 i-SMR을 국내 원자력 생태계를 다시 일으킬 '원자력 르네상스'의 마중물로 보고 있다. 지난해 11월 '선진소형원자로 경쟁력 강화 및 상용화 촉진에 관한 법률안'을 대표발의하며 이른바 '탈(脫)탈원전' 행보로 원전 활성화 드라이브를 건 윤석열 대통령의 에너지 청사진에 힘을 싣는 이유다.

김 의원은 지난 22일 머니투데이 더300(the300)과 만나 "SMR은 용량이 작고 중력과 같은 자연력을 이용해 안전성을 확보할 수 있다는 측면에서 대형원전과는 차별화된다"라며 "탄소중립을 위해 원자력의 이용이 확대될 것으로 예상되고, 더 높은 안전성을 가진 원전이 필요할 것이기 때문에 선진국들이 SMR 개발에 열을 올리는 것"이라고 했다.

이어 "(i-SMR은) 원전 진화 과정의 하나"라며 "어떻게 설계하느냐에 따라 i-SMR은 장차 우주에서도 쓰일 수 있다"라고 했다. i-SMR 기술의 안정성과 다목적성 등을 고려하면 기후위기 대응을 위한 탄소중립 실현이나 에너지 안보 뿐 아니라 우주 등 첨단산업 발전에도 기여할 수 있다는 것이다.

(대전=뉴스1) 오대일 기자 = 중앙선대위 출범 이후 첫 지방 행보에 나선 윤석열 국민의힘 대선 후보가 29일 오후 대전 유성구 대덕연구단지 내 한국원자력연구원를 방문해 SMR(소형 모듈 원자로) 관련 시설을 둘러보고 있다. 2021.11.29/뉴스1

국회 과학기술정보방송통신위원회(과방위) 소속인 김 의원은 국회 대표 원자력 전문가다. 기계공학자로 금오공대 교수를 맡기 전까지 한국원자력연구소에 재직하며 원자로 설계를 담당했다. 초선이지만 국회 등원 직후 여야가 초당적으로 만든 '과학기술강국포럼' 공동위원장을 맡아 과학기술 관련 입법활동을 주도하고 있다.

김 의원은 i-SMR 기술개발과 상용화 성패를 가를 요소로 규제를 꼽았다. 그는 "SMR에 기존 대형원전에 적용하는 안전규제를 그대로 적용하면 SMR을 도입하는 취지가 무색해진다"면서 "예컨대 SMR은 자연력을 이용할 수 있어 대형원전에 필수인 비상전원이 필요없고, 전기 수요지에 더 가까이 지을 수도 있다. 이런 기술적 특성을 살리려면 대형 원전 중심인 현행 규제요건들을 개선해야 한다"고 했다.

이어 "국내에서 개발하는 혁신형 SMR에 새로운 규제요건을 적용하기 위해선 기술개발자와 규제 당사자가 기술정보를 교환하는 노력과 함께 규제제도에 이를 반영하는 절차를 수립하는 게 필요하다"며 "세계 최초로 설계인증을 받은 미국의 뉴스케일 파워(NuScale Power·미국 원전업체)의 경우 기존 규제요건을 변경해 설계인증을 받는 등 미국은 여야가 초당적으로 (규제개선을) 지원하고 있다"고 했다.

김 의원은 지속가능한 SMR 생태계를 조성하기 위해 민간사업자의 참여를 유도할 수 있는 인센티브도 적극 검토해야 한다고 목소리를 높였다. 김 의원은 "SMR은 소형이라 투자·유지비용이 적어 민간사업자가 나올 수 있고 기업에 필요한 자가 발전을 위해서도 적당하지만 기술 축적엔 오랜 시간이 걸린다"면서 "기술을 보유한 공기업이 SMR 기술개발에 참여하고 더 나아가 건설·운영하고자 하는 민간기업에 중장기적으로 기술을 전수할 수 있도록 하는 정부 유도책 마련이 필요하다"고 했다.

(서울=뉴스1) 허경 기자 = 김영식 국민의힘 의원(앞줄 오른쪽 여섯 번째부터)과 정재훈 한국수력원자력 사장, 이원욱 더불어민주당 의원 등 참석자들이 18일 서울 여의도 글래드호텔에서 열린 제3회 혁신형 SMR(소형모듈원전) 국회포럼에서 기념촬영을 하고 있다. (공동취재)2022.4.18/뉴스1

민간기업의 SMR 산업 참여 유도를 위한 인센티브 제공 방안으론 △기술개발 참여기업에 대한 재무적·전략적 투자 제공 △기술개발 참여 기업의 투자에 대한 세제 혜택 제공 △SMR 국내건설을 통한 민간 사업참여 매력도 제고 △원전산업 진입장벽을 낮추기 위한 기술공유 활성화 △민간기업 설계와 개발, 인허가 비용을 원가로 인정해 추후 정산에 반영 등을 제안했다.

다만 SMR 기술경쟁력 확보와 상용화를 위해선 원전에 대한 국민 불안감 해소가 선행돼야 한다는 게 김 의원의 진단이다. 그는 "김 의원은 "탈원전이라는 비논리가 원전이 안전하다는 논리를 이긴 것은 결국 홍보의 부족 때문"이라며 "원자력계가 과학기술 특유의 폐쇄성과 그들만의 리그를 벗어나지 못했다. 건전한 원자력 시민운동을 촉진해 국민 눈 높이에 맞춰 저변 확대를 꾀해야 한다"고 했다.

김 의원은 이를 위한 입법지원도 약속했다. 고준위 방사성폐기물을 안전하게 관리하고 처분할 구체적인 방안을 마련하여 국민이 안심할 수 있는 지속적이고 일관된 국가정책을 추진할 수 있도록 하는 내용을 담아 지난해 대표발의한 '고준위 방사성 폐기물 관리에 관한 특별법'도 이 같은 배경에서 나온 법안이란 설명이다.

김 의원은 "전문가와 유관기관, 원전지역 등 목소리를 듣고 당정 간 실무협의를 진행하면서 윤석열 정부에서 반드시 이 문제를 해결해야 한다는 공감대를 형성했다"라며 "더 이상 국가적 과제를 후대에 미룰 수 없다는 사명감을 갖고 법안 통과에 노력해 사용 후 핵연료 문제를 국가가 책임지고 지역주민들의 수용성을 강화해 원자력에 대한 국민 신뢰를 높일 수 있도록 기여하겠다"라고 했다.


"SMR과 재생에너지 공존은 의무···주민 수용성 무시하면 실패"
■이원욱 더불어민주당 의원 인터뷰

이원욱 더불어민주당 의원/사진=이원욱 의원실 제공

"소형모듈원전(SMR)과 재생에너지의 공존은 의무다. 이 둘을 어떻게 조화시켜 나갈지가 관건이다. 또한 기술 적용에 있어 주민수용성이 중요한데, 이를 무시한 정책은 SMR 산업 실패로 이어질 수 밖에 없다."

이원욱 더불어민주당 의원은 30일 머니투데이 the300과의 서면 인터뷰에서 이같이 강조했다.

이 의원은 김영식 국민의힘 의원과 공동으로 지난 2021년부터 '혁신형SMR국회포럼 공동위원장'을 맡고 있다. 이 의원은 21대 국회 전반기 국회 과학기술정보통신위원장을 지냈고 올해 첫 출범한 첨단전략산업특별위원회 야당 간사를 맡는 등 국회에서 과학기술 정책 분야에 잔뼈가 굵은 인사다. 20대 국회에서는 신재생에너지포럼 대표 의원을 맡아 재생에너지 확대와 수소법 제정을 위해 노력했다.

혁신형SMR(i-SMR)국회포럼은 전세계적으로 SMR에 대한 관심이 뜨거워지고 있는 가운데 우리나라 해당 산업의 전략적 추진을 위해 국회, 정부, 산업계, 학계, 연구계 등이 공동협력하는 의지를 다지기 위해 마련됐다.

이 의원은 2년째 혁신형SMR국회포럼을 이끌고 있는 것에 대해 "우리나라의 우수한 기술력을 통해 새로운 시장 진입, 원자력 위험성을 보다 낮출 수 있는 SMR 기술을 확대해야겠다고 생각했다"며 "수출도 고려하면 의원 외교도 필요했는데 (포럼 출범) 당시 한국수력원자력을 이끌던 정재훈 전 사장이 포럼을 만들어 SMR분야에 대한 객관적 연구 등을 해보자고 제안해 과방위원장으로서 당연히 돕겠다고 생각했다"고 말했다.

SMR에 대해 잘 모르는 사람이라면 SMR이나 기존 원자력발전이나 똑같은 '원전' 아니냐는 선입견을 가질 수 있다. 이 경우 '탈원전'을 주장했던 민주당의 인사가 포럼에 합류한 것이 특이한 일로 비춰질 수도 있는데 이에 대해 이 의원은 현실성을 고려했을 때 소형모듈원전 기술과 재생에너지는 공존할 수 밖에 없단 합리적 답변을 내놨다.

이 의원은 "현재 전세계에서 80여개 모델의 SMR이 연구 또는 사업화 단계에 놓여 있다"라며 "선진국들이 SMR에 투자하는 이유가 있지 않겠나"라고 말했다. 이어 "SMR과 재생에너지의 공존은 의무이고 이를 어떻게 조화시켜나갈 것인가가 관건"이라며 "과학기술을 근간으로 원전 폐기가 아닌 원전(기술)의 SMR 전환을 위한 노력을 펼쳐 나가기 위해 포럼도 만든 것"이라고 말했다.

SMR은 기존 대형 원전에 비해 경제성이 높고 피동안전계통 측면에서는 더 안정적이란 평가를 받는다. 피동안전계통이란 별도의 전원 없이 중력과 같은 자연의 힘만으로 원전 내부를 냉각할 수 있는 안전 시스템을 이른다. 이를 통해 대형 폭발 사고를 막을 수 있다.

이 의원은 그러면서도 대형 원전이 가졌던 근본적 한계는 지적했다. 그는 "대형 원전이 갖는 문제는 안전성과 원전 폐기물의 발생인데 우리나라는 원전 밀집도가 높아 사고발생시 치명적 위험이 발생할 수 있고 사용 후 핵 연료 문제에 있어 저장소가 정해지지 않았다는 문제점이 있었다"고 말했다.

(서울=뉴스1) 허경 기자 = 김영식 국민의힘 의원(앞줄 오른쪽 여섯 번째부터)과 정재훈 한국수력원자력 사장, 이원욱 더불어민주당 의원 등 참석자들이 18일 서울 여의도 글래드호텔에서 열린 제3회 혁신형 SMR(소형모듈원전) 국회포럼에서 기념촬영을 하고 있다. (공동취재)2022.4.18/뉴스1

즉 원전이 갖는 원천적 문제는 인정하되 우리나라가 1980년대부터 원자력 기술 자립을 시작해 현대 원전 설계, 시운전과 운영 등 모든 분야에서 뛰어난 기술력을 보유한 점을 잊지 말고 이를 SMR 기술 발전에 접목시켜 나가면서 세계 무대에서 관련 기술을 선도해야 할 것이란 주장이다.

이 의원은 "(현재 에너지 시장은) 중앙 집중형 발전 모델에서 분산형 발전 모델로 가는 전환기에 있다"며 "SMR은 분산형 발전 모델로서도 유용하다"고 말했다. 그러면서 "한국형 i-SMR은 현재 300MW 규모인데 향후 5MW, 50MW 등 다양한 SMR 개발이 필요하다"고 덧붙였다.

이 의원은 SMR을 비롯, 전세계가 재생에너지 발전에 각축전을 벌이고 있는 상황에서 에너지 문제를 정치권에서 진영화해 싸우는 것은 경계해야 한다고 봤다.

이 의원은 "국회SMR포럼은 실질적 문제를 해결하기 위해 노력해왔다"며 "현 정부는 원전 문제를 진영화해 싸움을 붙이지 말아야 하고 그것이 궁극적으로 SMR 확산을 위한 노력이라고 생각한다"고 말했다.

혁신형SMR국회포럼은 출범 후 지난 2월까지 총 4차례에 걸쳐 포럼 행사를 진행했으며 그동안 i-SMR의 경쟁력 제고 및 성공 전략, 인허가 이슈 점검, 성공적 개발 및 사업화 추진 방안 등을 주제로 여야 진영을 막론하고 심도 깊은 논의가 이뤄졌다. 토론과 숙의를 통해 지난해 i-SMR이 정부의 예비타당성조사를 통과하는데도 일조했다는 설명이다.

한편 이 의원은 충남 당진시에서 석탄화력 발전소 대안으로 SMR 도입이 거론됨과 동시에 해당 지역에서 반대 목소리가 높아지고 있는데 대해 "주민수용성이 없는 기술과 사업은 실효성이 없다"며 보다 신중히 접근할 것을 조언했다.

그는 "충남 화력발전소 폐쇄의 대안으로 SMR을 이야기하는 것이 문제다. (대안은) 수소연료전지도 있고 태양광 발전 사업 단지도 있다"며 "경제성, 안전성과 더불어 중요한 것이 주민 수용성"이라고 말했다. 그러면서 "주민 수용성을 중시한 정책이 나와야 하는데 이를 무시하고 진행할 경우 결국 SMR도 실패할 수 있다"고 우려했다.