강남 한복판에도 지을 수 있다는 초소형 SMR, 원전의 패러다임이 바뀐다

무슨 얘기였나: 한국 혁신형 SMR은 3세대 경수로 기반으로, 170MW 모듈을 한 개씩 추가해 최대 4기까지 확장 가능하도록 설계됐다. 11차 전력수급기본계획에 반영돼 있으며, K-SHOT(국가 12대 미션) 과제 중 하나다.

인허가 구조: 표준 설계 인허가(약 4년)와 건설 인허가를 별도로 받아야 한다. 표준 인허가는 현재 진행 중이고, 건설 인허가는 2027년 말 제출을 목표로 하고 있다. 인허가 기관이 단순히 서류를 읽는 게 아니라 독자적으로 재계산·재검증하기 때문에 시간이 걸릴 수밖에 없다.

반복 건설 효과: 2호기부터는 이미 인증 완료된 설계를 재심사할 필요가 없어 사업 기간이 4~5년 수준으로 단축된다. 이것이 SMR의 핵심 경제성 논리다.

왜 아직 못 쓰고 있나: 한국은 미국에서 검증된 선례를 확인한 뒤 도입하는 '추격형' 경향이 강하다. 2000년대 초 '스마트(SMART)' SMR을 세계 최초 수준으로 표준 설계 인증까지 받았지만, 당시 시장이 열리지 않아 상업화에 실패한 '아픈 기억'이 있다. 그 기술 자산은 지금 혁신형 SMR에 반영돼 있다.

"첫 토기에서 경제성을 보이기 어려운 건 SMR만의 문제가 아닙니다. 에너지 업계에서 포키(FOAK, 첫 번째 종류)는 무조건 경제성이 안 나와요. 적어도 다섯 개 정도 지어봐야 최적화가 됩니다."

나트륨 원자로는 왜 역사에서 실패했나: 나트륨(금속 상태)은 공기에 노출되거나 물을 만나면 발화·폭발한다. 원자력 안전성 관점에서 치명적 결함으로 여겨져 여러 나라에서 시도하다 포기를 반복했다.

테라파워의 해법 — 용융염 완충: 나트륨이 직접 물을 끓이는 대신, 용융염에 열을 넘기고 용융염이 물을 끓여 발전하는 3단계 구조로 바꿨다. 나트륨은 용융염과 반응하지 않으므로 폭발 위험이 구조적으로 사라진다.

열저장 배터리 기능: 용융염 탱크를 크게 만들면 그 자체가 에너지 저장 장치가 된다. 원자로는 꾸준히 300MW를 생산해 저장하고, 전력 수요 피크 시 500MW까지 방출한다. 재생에너지 변동성 대응에도 현재 혁신형 SMR 대비 2배 빠른 출력 반응 속도를 보인다.

석탄 발전소 보일러 대체 적합성: 이 열저장 구조가 기존 석탄 발전소 보일러 자리에 그대로 들어갈 수 있도록 설계돼 있다. 석탄 발전소는 대부분 이미 송배전망과 연결돼 있어 신규 송전선 건설 비용이 발생하지 않는다. 이것이 데이터센터보다 훨씬 큰 시장이라는 이유다.

"석탄 화력 발전 대체 시장은 데이터 센터와는 비교할 수 없을 정도로 큰 시장입니다. 우리나라만 해도 석탄 발전소 40기를 퇴출시켜야 하는데, 거기에는 이미 송전망이 다 연결돼 있어요."

한국의 포지션: SK, 한국조선해양, 한수원이 이미 테라파워 사업에 참여하고 있어 기술 이전·공급망 확보 측면에서 연결고리가 마련돼 있다.

왜 SMR은 AI·알파고 모멘텀과 구조가 같은가: 태양광·풍력이 1800년대 말에 이미 발명됐지만 반도체·소재 기술 발전으로 비용이 떨어지기 전까지 시장이 열리지 않은 것처럼, 원자력도 1950년대 이미 기본 기술이 완성됐다. 지금은 재료 기술·제작 기술·시뮬레이션이 발전해 훨씬 싸고 안전하게 만들 수 있게 됐다. 여기에 AI 전력 수요 폭발이 수요 쪽을 열어줬다.

가장 유망한 시장 순위 (교수 견해):
1위 석탄 화력 대체 — 이미 송전망 연결, 부지 규모 적합, 지역 경제·고용 연계
2위 데이터센터 전력 공급 — 힙하지만 건설 기간 미스매치 존재, 해상 결합 모델 등장 중
3위 산업 열공급 — 철강·석유화학의 탄소국경조정(CBAM) 대응 필수, 고온 원자로 필요
4위 선박 추진 — 용융염 액체연료 원자로 방식, 실증 단계
5위 군용 마이크로 원자로 — 미국 내년~내후년 실전 배치 목표

데이터센터 + 해상 SMR 결합 모델: 냉각 문제로 해상 데이터센터 수요가 증가하는데, 해수 냉각을 활용한 부유식 SMR을 바로 옆에 설치해 전력을 공급하고 육지로는 데이터만 전송하는 구조가 등장하고 있다.

글로벌 인허가 전략 다양화: 미국 기업인 GE가 자사 BWX SMR의 첫 인허가를 캐나다에서 먼저 받은 사례처럼, 각 기업이 국가·응용처별로 다른 인허가 전략을 구사하고 있다. 덴마크처럼 원자로 비보유국에서도 SMR 벤처가 생기는 등 노형 수는 계속 늘고 있는 추세다.

선박 추진용 — 용융염 액체연료 원자로: 경수로는 150기압의 고압을 유지해야 해 선박 환경(진동·충격)에 부적합하다. 나트륨은 화재 위험이 있다. 대안은 저압·고온에서 작동하는 용융염 원자로. 더 나아가 우라늄 자체를 용융염에 녹여 액체 연료로 쓰는 방식이 개발 중이다. 액체 연료는 외부 누출 시 온도 저하로 자동 고체화돼 방사성 물질이 스스로 격리된다. 또한 연료 교체가 기름 주입처럼 간편해진다.

산업 열공급용 — TRISO 연료 고온 원자로: 철강(고로)·석유화학은 700도 이상 열이 필요하다. 재생에너지로는 이 열을 공급하기 어렵고, 전기로 전환하면 비용이 지나치게 높다. 탄소 배출 없이 700도+ 열을 만들려면 원자력이 유일한 옵션이다. TRISO 연료(밀리미터 단위 핵연료를 3중 코팅)는 고온에서도 파손되지 않고, 재처리가 극도로 어려워 핵비확산 특성도 우수하다.

군용 — 마이크로 원자로 (1~30MW): 인구 감소로 병력이 줄어도 드론·레이저·감시정찰 등 첨단 무기는 대량의 전기를 먹는다. 송전선은 전시 첫 번째 타격 목표다. 트럭 수 대 분량으로 이동 가능한 마이크로 원자로가 해법으로 주목받고 있다. BWXT·오클로 등이 미국 국방부(DoD) 계약으로 내년~내후년 부대 배치를 추진 중이다.

"우리나라 병력 자원이 감소하면 첨단 기술로 채워야 하는데, 첨단 기술은 다 전기를 먹습니다. 전쟁이 나면 적국이 제일 먼저 타격하는 게 송전선이에요. 그 상황에서 레이저로 드론 막고 드론 날리려면 어떻게 하겠습니까."

군용에서 우주로 연결: TRISO 연료의 내충격·고온 특성은 군용에서 먼저 검증된 뒤, NASA 달기지·화성 탐사 전원으로도 활용이 검토되고 있다. 우주에서는 태양광 발전이 불가능한 야간·그늘 구간이 길어 원자력 전원이 필수다.

한국의 현황: 마이크로 원자로는 현재 공식화된 개발 과제가 없다. 다만 TRISO 연료를 활용한 극한 환경용 원자로 연구는 카이스트 등에서 진행 중이다. 교수는 인구 감소·첨단 군사화의 맥락에서 한국군도 마이크로 원자로 도입을 진지하게 검토해야 한다고 강조했다.