- 전세계적으로 가장 많은 발전 비중을 차지하고 있는 에너지원은 석탄-천연가스-수력-원자력 순

- 2021년 기준 에너지원별 비중 석탄 35.4%, 천연가스 23.4%, 수력 16.2%, 원자력 10.1%, 풍력 6.0%, 태양광 3.1%

- 하지만 발전 효율은 원자력이 90% 이상으로 가장 높은 효율성 기록, 석탄 및 가스는 약 50% 수준, 풍력 태양광은 20~30% 수준

- 글로벌 친환경에너지 발전설비 빠르게 증가하며 원자력 발전설비 비중과 비슷한 수준까지 증가

- 반면 에너지원별 연간 발전량은 원자력 발전과 친환경에너지 발전 약 4배 차이

- 원자력에너지 발전 설비 약 2.35GW 수준, 연간 발전량은 16TWh에 육박

- 발전 규모를 확대할 경우 원자력 발전이 여타 에너지원 대비 비용 경쟁 우위 있음 확인

- 자국 원전기술 기반 초기 투자 비용 저렴한 것이 가장 큰 강점

- 원전 수출은 한국, 미국, 프랑스, 러시아, 중국, 일본 6개 국가 가능

- 중국을 제외한 5개 국가의 원전 내수 시장은 포화상태 → 원전산업 생존에 있어서 수출이 중요 포인트

- 원전 산업에서 수출 경쟁력은 5개로 나뉨. 중요성 순서대로 정부지원 > 기술력 = 경제성 > 기술이전 = 핵 연료 사이클

- 정부 차원에서 대규모 자금조달 가능성 여부가 원전 수주에서 중요, 이 점에서 중국이 강점

- 한국은 기술력과 경제성에 있어서 강점. 한국의 강점은 적시 시공능력과 기술력에 있음

- 국내 원전은 한수원 단일 발주 체계, 단일 원자로 반복건설을 통해서 규모의 경제를 이룬 결과

- 해외수출을 위해서는 설계인증이 필요.(APR 1400(우리나라 주력 원전 수출 노형)은 미국 NCRC(19년 8월), 유럽 EUR(17년 10월) 설계인증(Design ertification) 취득)

- 다만 원전 시장에서 한국의 약점은 자본조달 능력

경수로형, 비경수로형 SMR 중 개발이 가장 빠르게 진행 중인 프로젝트는 경수로형 SMR을 개발하는 NuScale의 VOGYR으로, 2020년 9월 50MWe 버전이 NRC에서 SDA를 취득했다. 본격적으로 사용될 노형인 77MWe은 2022년 4분기 NRC에 SDA를 신청할 예정이다. 또한 NuScale은 캐나다 원자력 안전위원회(Canadian Nuclear Safety Commission, CNSC)의 인허가 신청 전 벤더 설계 심사 2단계(Pre-licensing Vendor Design Review, VDR)를 거치고 있다

경수로형 SMR은 비경수로형 SMR에 비해 개발이 빠르게 진행 중이다. 상당 수의 경수로형 SMR을 개발하는 회사들은 이미 NRC에서 SDA를 취득했다. 대표적으로 NuScale Power, GE-Hitachi는 빠르면 2020년대 후반 준공해 상업운전을 시작할 예정이다. 다만, 경수로형 SMR은 대형 원전에 비해 갖는 장점이 많은 편이지만 기존 경수로형 기술을 상당 부분 그대로 쓰기 때문에 단점도 있다. 주로 설치와 운영 시 발생할 수있는 문제들은 여전히 남아 있는 상황이다. 그러나 중장기적으로 확대될 재생에너지와의 계통 연계가 쉽다는 점 때문에 경수로형 SMR은 비경수로형 SMR의 본격적인 상업운전 이전에 시장을 우선적으로 선점할 전망이다.

일반적으로 SMR이라 하면 빌게이츠가 투자한 TerraPower를 떠올리지만, 이는 포괄적인 의미의 SMR 중 비경수로형 4세대 노형, Advanced Modular Reactors(이하 AMR)의 한 형태이다. TerraPower 외에도 X-Energy, ARC, Terrestrial Power 같은 회사들이 다양한 형태의 AMR을 개발하고 있다. 대표적으로 가스냉각로형 (Gas-cooled Reactor, 이하 GCR)은 냉각재와 감속재로 물을 사용하던 PWR과는 달리 냉각재로 헬륨을, 감속재로 흑연을 사용한다. 또 소듐냉각고속로(Sodiumcooled Fast Reactor, SFR)는 소듐을 냉각제로 사용하고, 핵분열 시 생성되는 고에너지 중성자를 이용해 안전성, 핵비확산성 등을 확보할 계획이다. 마지막으로 용융염원자로(Molten Salt Reactor, MSR)는 고온에서 염을 녹인 형태인 용융 불화물이나 염화물에 핵연료를 녹인 물질을 원자로의 연료 및 냉각재로 활용할 예정이다.

AMR은 LAB 단계 혹은 개념 설계 단계에 불과한 노형들이 많기 때문에, 기술 승인, 경제성 확보, 제작 및 시공 단계를 거쳐 최종적으로 상업운전되는 시점은 빨라야 2030년대 초반일 것으로 전망된다. AMR 중 가장 프로젝트 진행 속도가 빠른 TerraPower는 2028년 상업 운전을 목표로 하고 있다. 다만, 아직 미국 원자력규제위원회(Nuclear Regulatory Commission, NRC)의 인가 신청 전이라 관련 절차를 통해 2023년 이후에 표준설계인증(Standard Design Approval, SDA)을 받을 예정이다. 따라서 단기적으로 SDA까지 받은 경수로형 SMR이 시장을 선점하고, 이후 어느 정도 기술력과 경제성 등이 확보된 AMR로 넘어갈 것으로 보인다.

프랑스, 스웨덴 등 원자력 발전 비중이 높던 국가들은 기존의 탈원전 기조에서 벗어나 안정적인 전력생산을 위해 원자력 발전 카드를 만지작 거리고 있다 . 프랑스는 2014 년 세웠던 탈원전 계획을 뒤집고 2022 년 2 월 원자력 발전 용량을 확대하겠다는 목표를 세웠다 . 2035 년까지 전체 전력의 60% 를 원자력을 통해 얻겠다는 목표 하에서 6 개의 신규 원자로를 건설하고 8 개를 추가로 건설할 것인지를 면밀히 검토할 예정이다 . 1980 년 탈원전 선언을 했던 스웨덴의 국영 전력회사인 Vattenfall 은 최소 2 개의 새로운 소형 원자로 건설을 고려하고 있다고 밝혔다 . 탈원전에 가장 앞장섰던 독일 내부에서도 가스 부족으로 인 한 위기에 여론이 변화하고 있다

EU에서 러시아의 우라늄 의존도 하향을 위해 우라늄 수입처 다변화 및 전환 , 농축 설비 구축 투자가 진행될 가능성이 있다 . EU 는 약 20% 의 우라늄을 러시아로부터 수입하고 있다 . 전세계적으로 러시아의 우라늄 수출량이 높은 이유는 그들의 우라늄 변환 및 농축 용량 때문이다 . 경수로에 원료를 넣기 위해서는 우라늄을 정제한 후 변환 , 농축하는 과정이 필요한 데 현재 러시아가 가장 큰 용량을 갖고있다 . EU 의 탈원전 기조 속 러시아 의존도를 낮추기 위해서 전환 및 농축 설비 구축 및 우라늄 수입원 다변화 관련 투자가 진행될 수 있다 . 2021년에 탄소 중립을 위한 탈원전 기조 논의로 캐나다 변환 기업인 Cameco 와 호주 우라늄 채굴 기업인 Paladin, Boss Energy 등의 주가 강세가 나타났다

글로벌 SMR 시장 전망과 적용처

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영국 국립원자력연구소는 글로벌 SMR 시장 규모가 2035년까지 150조원에 달할 것으로 예상한다. SMR은

1) 석탄화력 발전 대체,

2) LNG발전의 변동발전 역할 대체,

3) 재생에너지 백업발전 역할,

4) 그린수소 생산,

5) 중공업 산업단지용 산업열 생산 등에 적용돼 빠른 성장을 이룰 것으로 판단한다.

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SMR은 분산전원, 산업 공정열 제공, 조선해양 분야 등 기존 대형원전에서 적용할 수 없었던 다양한 분야로 확장 가능하다. 고온의 노심을 갖는 SMR을 활용해 수소의 운송 없이 지역 사회 수소 공급, 산업단지 공정열 및 산업용 증기 공급이 기대된다. 부하 추종 응답이 빠르고 2~10년 이상 핵연료 재장전이 필요 없는 초소형 모듈원전은 선박 및 우주선 추진에도 활용될 수 있다. 해수 담수화로 수자원 공급과 열병합 발전을 통한 지역난방도 공급이 가능하다. 탄광과 같은 자원

개발 전력 공급원, 해양플랜트 설비에서 전력 및 공정열 공급원도 SMR의 잠재적 영역이다.