SMR은 Small Modular Reactor, 즉 소형 모듈형 원자로를 말합니다.

SMR은 기존의 일반적인 경수로가 1000 MWe 이상의 출력을 내는 것과 달리 300 MWe 미만의 비교적 작은 출력을 낼 수 있고 주요기기를 일체화시켜 모듈의 공장 생산이 가능한 원자로입니다. 이러한 특징 덕분에 대형원전과 비교하여 안전성이 높고, 초기비용이 낮으며, 유연성이 뛰어나다는 강점이 있습니다.

SMR은 노형에 따라 경수로, 소듐냉각고속로(SFR), 고온가스로, 용융염로 등으로 분류되며, 이 중 가장 많은 부분(72종 중 31종)을 차지하는 것은 경수형 SMR입니다.

경수로형 SMR은 인허가 시현성, 제작성 등의 측면에서 타 노형보다 시장 진입에 유리한 편이므로 2030년대 상용화가 가능할 것으로 전망되고 있습니다. 한국원자력연구원에서 개발한 SMART와 개발 중인 혁신형 SMR도 경수로형 SMR입니다.

비경수로형 SMR은 이동형 혹은 우주, 극지에서의 사용 등 특수한 용도로 사용하기 위해 10 MW이하의 초소형으로 개발되고 있습니다.

SMR은 기존의 대형 원자로와는 달리 주요기기를 원자로 용기 내부에 일체형으로 설치하여 대형배관 파단 사고를 원천적으로 차단하고, 원자로계통설계 및 운전절차를 단순화하여 고장 발생 가능성을 최소화했다는 장점이 있습니다.

또한, 대형 원자로에 비해 핵연료 양이 적어 방사능 유출 위험이 낮고, 사고 시 별도의 조치 없이도 지하격납수조와 냉각재의 자연순환을 통해 한 달간 안전한 상태를 유지할 수 있는 조건으로 설계되고 있습니다. 이는 대형 원자로의 인허가 요건 중 하나가 3일간 안전을 유지하는 것임과 비교하면 기존의 대형 원자로보다 훨씬 안전성이 높습니다.

SMR은 위에서 설명한 바와 같이 출력이 300 MWe 미만인 소형 모듈형 원자로 종류를 일컫습니다.

SMART는 한국원자력연구원에서 개발한 110 MWe의 한국형 SMR입니다. 1997년에 개발을 착수하였으며, 2010년 표준설계 및 기술검증을 완료하였고, 2012년 일체형 원자로 중 세계 최초로 표준설계인가를 획득하여 상용화의 기반을 마련하였습니다.

그러나 시간이 흐름에 따라 빠르게 성장하는 글로벌 SMR 시장에서 비교적 초기 모델인 SMART는 이미 검증된 기술만을 사용해 즉시 건설이 가능하다는 장점이 크지만 다소 혁신성이 부족하다는 일부 전망도 있었습니다.

이에 한국원자력연구원은 SMART 개발 경험을 밑거름 삼아 확보한 원천기술을 토대로 경쟁력을 강화한 혁신형 SMR(i-SMR)을 개발 중입니다. 혁신형 SMR은 SMART와 원리는 거의 동일하지만 SMART의 원천기술과 APR1400의 상용기술 및 경험을 기반으로 4차 산업혁명기술(IoT, 디지털트윈, 적층제작 등), 무붕산운전, 내장형 제어봉 구동장치 등의 혁신기술을 도입하여 더 안전하고 효율적인 원자로입니다.

SMR은 일반적으로 동일 노형의 대형 원자로와 같은 종류의 연료를 사용합니다. 즉, SMR 설계 기술은 핵무기를 제조하는 기술과는 무관하며, SMR에 사용되는 연료를 제조함에 있어 기존의 원자로들과 동일한 핵비확산 체제의 통제를 받으므로 SMR의 핵연료를 활용한 핵무기 변환 가능성은 없습니다.

원자로의 안전계통은 핵연료 용융방지, 방사성물질 방출 방지 등의 안전기능을 수행하는 안전주입계통, 잔열제거계통, 격납건물열제거계통 등을 말하며 해당 계통을 작동시키는 데 능동형 기기, 즉 전력이 필요한지에 따라 능동안전계통과 피동안전계통으로 구분됩니다. 능동안전계통은 안전기능을 수행하기 위해 기계적 움직임을 수반하는 방식이고, 피동안전계통은 기계적 움직임 없이 중력, 축적된 가스 압력, 자연대류 등의 자연법칙에 의해 안전기능을 수행하는 방식입니다. 따라서 피동안전계통으로 설계된 원자로는 후쿠시마 사고처럼 모든 전원이 상실되는 상황이 발생하여도 원천적으로 대처할 수 있습니다.

SMR은 소형이자 일체형이라는 특성을 살려 대부분 피동안전계통을 채택하고 있습니다.

전 세계적으로 기후위기로 인한 위험성과 탄소중립에 대한 관심이 높아지며 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원에 대한 기술개발의 필요성이 대두되고 있습니다. 그중에서도 온실가스와 미세먼지 발생량이 적은 원자력발전이 재조명되고 있습니다.

이에 따라 초기 투자비용이 낮고 안전성이 우수한 SMR시장의 확대가 예상되고 있습니다. 이와 관련하여 OECD에서는 지난 2016년에 ‘2035년까지 23개국이 총 21.8 GWe의 SMR을 건설할 것으로 전망’한다고 발표하였으며, 미국에서는 Moniz 전 DOE 장관이 ‘SMR의 성공여부가 미국의 원전 건설 재개 여부를 결정할 것’이라고 언급한 바 있습니다.

현재 우리나라뿐 아니라 미국, 중국, 러시아 등 원자력 기술 선진국을 중심으로 72여 종의 SMR이 개발 중입니다. 대표적인 SMR로는 미국의 NuScale, 한국의 SMART 및 혁신형 SMR, 중국의 ACP100, 러시아의 RITM-200와 BREST-300이 있습니다.