손양훈 교수 “SMR 주도권 경쟁 ‘골든 타임’, 기술개발·정책지원 시급”

▲손양훈 인천대학교 명예교수가 '2025년도 제1차 FREE(Futures of Resource and Environmental Economics) 세미나'에서 'SMR에 대한 이해'를 주제로 발표하고 있다.

“빅테크 기업들이 RE100(100% 재생에너지 사용)을 외쳐왔지만, 인공지능(AI)과 데이터센터 등 전력 수요 급증과 송전망 부족, 가스발전의 한계를 마주하며 점차 소형모듈원전(SMR)으로 눈을 돌리고 있다. 지금은 글로벌 시장에서 SMR 기술과 정책 주도권을 잡을 '골든 타임'이다. 국제협력과 기술·정책 지원, 표준화된 규제체계 마련이 시급하다.“

손양훈 인천대학교 명예교수는 25일 한국자원경제학회(회장 조홍종)가 주관한 '2025년도 제1차 FREE(Futures of Resource and Environmental Economics) 세미나'에서 'SMR에 대한 이해'를 주제로 한 발표에서 “향후 전력 산업의 화두는 '어디에서 전력을 생산할 것인가'에서 '어디에서 어떻게 공급할 것인가'로 전환될 것이다. SMR은 이 물음에 대한 가장 현실적이고 강력한 해답“이라며 이같이 강조했다.

▲미국 전력수요 전망. 자료=손양훈 교수

AI 시대가 본격화되면서 전 세계 전력 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 특히, 데이터센터 전력 소비는 전체 전력 사용량에서 차지하는 비중이 급속도로 커지고 있다. 무선통신이 세대 교체 때마다 50배 이상 용량을 확대해왔던 것처럼, OpenAI와 같은 AI 플랫폼이 텍스트 생성에서 이미지, 영상 생성으로 확장하면서 그 학습과 추론에 소모되는 전력도 기하급수적으로 늘고 있다.

다만 전력 공급 인프라는 이를 따라가지 못하고 있다. 전 세계적인 송전망 부족 현상은 이미 에너지 산업의 최대 리스크다. 신재생에너지 발전이 확대되더라도, 대개 수요지에서 멀리 떨어진 지역에 위치하기 때문에 장거리 송전이 필수인데, 기존 송전 인프라로는 감당이 어렵다. 새로운 송전망 건설에는 수십 년이 소요되는 반면, AI와 전력집약적 산업의 성장 속도는 이를 훨씬 앞질러가고 있다.

이에 따라 기존의 대규모 발전소-장거리 송전 방식에서 벗어나, 수요지 인근에서 직접 전력을 공급하는 분산형 전력 공급 시스템의 필요성이 커지고 있다. 당장 가능한 대안으로는 가스발전이 있다. 가스 발전은 상대적으로 빠르게 설치가 가능하고, 출력 조정이 유연하며 석탄 대비 탄소 배출도 적다. 그러나 천연가스의 가격 변동성, 탄소중립 목표와의 충돌 등으로 장기적 해법이 되기에는 분명한 한계가 존재한다.

손 교수는 “바로 이 지점에서 SMR(Small Modular Reactor)이 부상한다. SMR은 기존 대형 원전 대비 훨씬 작은 규모로 배치가 가능하며, 수요지 인근에 설치해 송전망 부담을 줄일 수 있다"며 “모듈형 설계 덕분에 건설 기간도 짧고 비용도 절감된다. 무엇보다 탄소배출이 전혀 없고, 최신 안전 기술이 적용되어 안전성도 높다. 현재는 '골든 타임'이라 불릴 만큼 글로벌 에너지 시장에서 SMR 주도권을 쥐기 위한 개발 경쟁이 치열하게 펼쳐지고 있다"고 말했다.

▲자료=손양훈 교수

SMR에는 다양한 기술 노형이 존재한다. PWR(가압경수로)은 기존 경수로 방식을 소형화한 모델로 안정성과 검증된 기술력을 갖췄다. SFR(소듐냉각고속로)는 플루토늄과 우라늄 연료를 재활용하며 고효율 연료 활용이 가능하다. GCR(고온가스로)는 고온 운전과 수소 생산, 산업공정 활용이 가능하며, 헬륨 냉각으로 폭발 위험이 없다. MSR(용융염 원자로)는 연료를 액체 상태로 녹여 사용해 운전 중 연료 교체가 가능하고, 핵폐기물 저감 효과도 크다.

현재 다양한 국가들이 개발에 착수한 상태다. 미국과 캐나다 기업들이 선도하고 있다. 미국 NuScale Power는 경수 냉각 방식, 77MWe 규모 설계로 미국 NRC 인증을 받았으며, 국내 기업들인 삼성물산과 GS, 두산에너빌리티가 투자했다. TerraPower는 빌 게이츠가 설립한 소듐냉각고속로 개발사로, SK·현대중공업 등이 대규모 투자에 참여했다.

GE Hitachi는 300MWe급 비등수형 원자로를 개발 중이며, 미국·캐나다 정부의 지원을 받고 있다. Holtec는 160MWe 경수 SMR 개발 중이며 현대건설과 협력해 캐나다에서 건설 추진 중이다. X-energy는 아마존이 5억 달러를 투자한 고온가스로 개발사. 4기 모듈 결합 시 320MWe 출력 가능하다. Oklo는 샘 알트만이 초기 투자자 및 의장으로 있는 마이크로 원자로 개발사로 나스닥 상장을 추진 중이다. Kairos Power는 용융염 냉각 고온가스로 구글과 파트너십을 맺고 있다.

캐나다 기업인 ARC Clean Technology는 고속 소듐냉각로 개발 중이며, 한국 한국수력원자력과 협력체계를 구축하고 있다.

SMR 도입 인허가 과정은 기술 개발 못지 않은 어려움이 예상된다. 손 교수는 “새로운 원자로 기술에 대한 규제 검토는 기존 원전보다 훨씬 까다롭다"며 “예비 검토, 설계 승인, 건설 허가, 운영 허가 등 복잡한 절차를 거쳐야 하고, 기술 검증과 초기 비용 문제, 주민 반대, 환경영향평가 강화 등도 극복해야 할 과제“라고 설명했다.

이어 “SMR의 성공적 도입을 위해서는 국제협력과 표준화된 규제체계 마련이 필요하며 이는 상당한 시간이 소요될 것으로 예상된다"며 “글로벌 에너지 시장이 빠르게 변화하는 가운데, SMR 기술의 선점을 위한 정책 지원이 매우 중요한 상황“이라고 강조했다.

전지성 기자 jjs@ekn.kr