빌 게이츠는 이미 20년 전에 찜했다…매년 22% ‘폭발 성장’ 친환경 에너지 SMR

미래 승부처 8대 제조업…소형모듈원자로(SMR)
일반원전보다 1000배 안전
도시옆 건설 가능…가격도 싸
AI산업 커져 전력 수요 급증
2034년 22조 규모 성장 전망
두산, SMR 파운드리 집중
HD현대, 美와 핵심설비 개발
“세제·예산지원 법제화해야”

빌 게이츠 [연합뉴스]

마이크로소프트(MS) 설립자인 빌 게이츠가 2006년 ‘테라파워’를 창업한다고 선언했을 때 비로소 주목을 받게 된 소형모듈원자로(SMR·Small Modular Reactor). 자선사업가로 변신했던 그의 선택은 지구의 에너지 문제와 기후변화 문제를 한번에 해결하겠다는 야심찬 프로젝트였고 해답은 원자력 발전이었다.

전기를 값싸고 친환경적으로 공급하기 위한 SMR은 인공지능(AI) 시대 도래에 맞춰 전력 수요가 급증하고 있는 현시점에 더욱 주목받고 있다. ‘전기 먹는 하마’로 불리는 AI 데이터센터가 곳곳에 세워지면서 대규모 전력을 공급할 에너지 프로젝트에 대한 수요가 갈수록 커지기 때문이다. 또한 일본 후쿠시마 원전 사태 등 기존 원전의 안전성에 대한 의구심이 가시지 않는 가운데 SMR이 그 해법으로 제시되고 있다.

SMR은 전통적인 원자력 발전과 비교했을 때 여러 장점을 갖고 있다. 우선 안전성 분야에서 기존 원전보다 강점이 있고 빠르게 건설할 수 있는 데다 소규모 원전이라서 수요처인 도시 인근에도 지을 수 있다. ‘모듈러’라는 명칭에서도 알 수 있듯 원자력 발전소를 구성하는 각 부분을 공장에서 제작할 수 있기 때문에 프로젝트 비용도 기존의 대규모 원자력에 비해 현저하게 낮다. 여러 개의 SMR을 연결하면 규모가 큰 시설을 구축할 수 있어 기존의 원자력 발전소와도 경쟁이 가능하다. 김무환 포스텍 첨단원자력공학부 교수는 “SMR은 일반 원전 대비 100배에서 1000배 정도 안전하다는 평가를 받는다”며 “규모가 대형 원전의 10분의 1 크기이기 때문에 필요한 곳에 가까이 놓을 수 있다는 장점이 있다”고 말했다. 이어 “현재 SMR은 나트륨, 고온가스 등 여러 타입의 원자로들이 각축을 벌이고 있다”며 “몇 년 내로 잘 작동되고 안전하다는 것을 증명하는 것이 시장에 남을 것”이라고 했다.

글로벌 시장조사기업 프리시던스 리서치에 따르면 SMR 시장은 올해 68억8000만달러에서 2034년까지 161억3000만달러 규모(연평균 8.9%)로 성장할 전망이다. 세계경제포럼(WEF)은 2040년까지 연평균 성장률이 22%에 달할 것으로 예상하고 있다.

이 같은 시장 전망에 따라 전 세계에서 SMR 경쟁에 뛰어들고 있으나 한국은 기존 원전 시공 능력을 갖추고 있어 다른 국가들에 비해 유리한 상황이다.

정격부하 성능시험 중인 380MW급 가스터빈. 2025.6.5 [두산에너빌리티]

두산에너빌리티는 40여 년간 원자로·증기발생기를 비롯한 원전 핵심 기기 공급 경험을 바탕으로 각 SMR 개발사들의 설계를 제작사 관점에서 정밀 분석하고, 이를 토대로 최적의 제작공정·기술을 적용해 SMR을 대량 생산하는 파운드리 사업을 구상 중이다. 반도체 산업에서 팹리스(설계 기업)와 파운드리(위탁 생산) 업체가 나뉘는 것처럼 SMR 주기기 제조를 바탕으로 미래 시장을 넓혀간다는 계획이다.

두산에너빌리티는 SMR 첫 제품 제작을 위한 시제품 제작, 전용 제조 장비 도입 및 설비 구축 등을 진행 중이다. 연 20기 규모의 제작 역량을 확보한다는 방침으로 앞으로 SMR 주기기 62기 수주가 목표다. 두산에너빌리티는 원전용 소재부터 정밀 대형기기까지 모두 제작 가능하며 이를 통해 안정적 납기와 높은 품질은 물론 가격 경쟁력까지 확보할 수 있는 점이 파운드리 사업을 추진하는 이유다. 두산에너빌리티는 뉴스케일파워와 2019년 원자로 모듈 제작성 검토 용역 계약을 체결한 뒤 지분 투자, 모듈 소재 제작 협력을 함께하고 있다.

HD현대는 미국 테라파워와 협력해 SMR 핵심 설비 개발에 본격적으로 나섰다. HD현대와 테라파워가 개발하는 4세대 쇼듐냉각고속로(SFR)는 SMR의 한 종류이며 원자로 용기는 핵분열 반응이 일어나는 노심을 격납하고 고온·저압 상태의 냉각재를 안전하게 유지하는 SMR의 핵심 설비 중 하나다. 이번 프로젝트의 성공적 수행을 위해 HD현대중공업은 국제핵융합실험로와 한국형 핵융합연구장치의 주요 핵심 설비인 진공 용기 개발·제작에 참여하며 그간 쌓아온 노하우를 적극 활용할 계획이다. 김 교수는 “우리나라는 물을 냉각제로 쓰는 SMR 한 가지 타입만 개발하고 있는데 여러 타입의 SMR을 개발할 필요가 있다”고 제언했다.

미국이 앞서가는 설계와 국내 업체들의 SMR 제조능력이 합쳐지면 조선 분야와 마찬가지로 한국과 미국이 SMR 시장에서 윈윈할 가능성이 높다.

업계에서는 SMR 산업의 경쟁력 확보를 위해 전략적 육성지역 조성이 필요하다는 주장이 나오고 있다. 국가산업단지나 특구 지정을 통한 R&D, 실증, 제작 분야를 집중적으로 지원하고 관련 특별법 제정으로 조기에 보급을 확대할 수 있는 기반을 마련할 필요도 있다.

SMR 관련 제도도 시급한 상황이다. SMR에 특화된 안전·인증 규제를 마련해야 하며, 클러스터 육성을 위한 법적 근거와 예산지원 관련 규정도 아직 미비한 상황으로 알려져 있다. SMR 개발에 나선 기업들을 위해 조세특별법상 국가전략기술로 지정하면 R&D 세액공제 혜택이 가능해서 국제 경쟁력에 도움이 될 것이라는 방안도 제시되고 있다.