글로벌 시장 노리는 ‘i-SMR’, 산업R&D대전에 등장

[산업일보]
산업통상자원부의 기술혁신사업 R&D 성과물을 알리는 ‘2024 산업기술 R&D 종합대전(Industrial-TECH Fair, 이하 산업R&D대전)’에서 한국형 SMR(Small Modular Reactor, 소형 모듈식 원자로)이 출품됐다.

SMR은 전기출력 300MWe(메가와트 일렉트릭)이하의 모듈식 설계가 적용된 원자로다. 독립적으로 구성되던 핵심 장비들이 원자로 안에 통합되는 ‘일체형 원자로’라는 점이 가장 큰 특징이다.

원자로 사고 대부분은 핵심 장비들을 연결하는 파이프에서 누수와 같은 문제가 발생하며 냉각수가 제대로 역할을 하지 못하는 상황이 원인이었다. SMR은 핵심장비가 일체형으로 연결돼 안전성이 향상된다는 것이다.

SMR은 탄소중립과 ESG 바람이 불면서 기존의 화력발전소를 대체할 수 있는 친환경에너지원으로 각광받기 시작했다. 특히 전력량이 아직 많지 않은 중진국이나 개발도상국에서 관심도가 증가하고 있다.

이러한 기조를 바탕으로 우리나라에서 개발 중인 SMR 사업이 ‘혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 기술개발사업’이다.

2023년 산업통상자원부와 과학기술정보통신부 2개 부처가 공동으로 추진해, 2028년까지 기술 개발 및 인허가 획득을 목표로 재단법인 ‘혁신형 소형모듈원자로 기술개발사업단(이하 i-SMR 사업단)’을 설립했다.

i-SMR은 가압경수로 방식으로, ▲피동형 안전계통 ▲무붕산 운전 ▲복수모듈 배치 3가지를 경쟁력으로 삼고 있다.

원자로에는 비상시 안전계통을 마련해 두는데, 외부 발전기를 통한 비상전력 공급 방식이 흔하게 사용되고 있다. 그러나, 외부 발전기까지 문제가 발생하면 사고 대응이 어렵다는 한계가 있다. 이러한 한계로 발생한 사고가 2011년 ‘후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고’다.

이 때문에 i-SMR에는 피동형 안전계통이 적용됐다. 중력과 온도 차, 압력 차 등 자연력을 이용한 안전계통이다. 비상용 수조가 원자로보다 높은 위치에 조성되며, 원자로에 문제가 발생하면 수조의 밸브가 열리며 냉각수가 원자로에 쏟아져 냉각수의 수위를 유지할 수 있는 방식이다.

가압경수로에는 제어봉을 보완하기 위해 냉각수에 중성자를 흡수할 수 있는 붕산을 섞는다. 그러나 붕산은 산성을 띠기 때문에 원자로 부품의 내구성을 저하한다는 단점이 있다. 붕산으로 부식된 철은 액체 폐기물이 돼 냉각수의 흐름을 방해하기도 한다.

최근에는 제어봉 기술이 발달하며 고장 확률이 낮아져, i-SMR 사업단은 무붕산 운전을 도입하기로 했다. 기기의 건전성을 향상할 수 있고, 붕산 보조계통을 제거할 수 있어 건설비용 절감도 가능하다는 것이다.

또한 170MWe의 전기출력을 지닌 원자로 모듈을 최대 4개까지 통합 배치할 수도 있다.

i-SMR 사업단의 권용세 책임은 “3.5세대 SMR로, 국내 시장보다는 수출을 목표로 개발하고 있다”라며 “i-SMR 사업단은 핵심기술 개발 및 표준설계인가 취득 완료를 목표로 2028년 12월 31일까지만 존속 예정”이라고 말했다.

그러면서, “산업통상자원부에서 2027년경 i-SMR 비즈니스를 위한 별도 법인을 설립하는 식으로 이어질 것”이라고 덧붙였다.

한편, 산업R&D대전은 삼성동 코엑스(COEX) B홀에서 29일까지 진행된다.