AI 시대 전력수요 대응 위해 원전 용량 2050년까지 400GW로 확대 예정
정부 적극적 지원 통해 상업화 직전…민간 중심 HTGR·SFR·MMR 개발 활발
보고서, 공공–민간 협력 모델·수요처 발굴 등 수요 기반을 창출 전략 필요
미국 TerraPower사의 SFR인 Natrium 조감도(사진제공 : 한국원자력연구원, TerraPower)
[에너지플랫폼뉴스 박병인 기자] 미국 비경수형 선진원자로 노형 중 일부가 빠르면 5년 이내 상업화가 가능할 것이라는 전망이 제기됐다.
한국원자력연구원이 발간한 ‘미국의 비경수형 선진원자로 개발 현황’ 보고서에 따르면 미국은 비경수형 선지원자로 개발을 지원하기 위해 예산 지원뿐만 아니라 시험 인프라, 인허가 지원, 대출 보증 등 다각적으로 지원하고 있다. 이를 기반으로 Xe-100(HTGR), Natrium(SFR), Aurora(SFR), Hermes(MSR) 등 다수의 선진원자로가 실증 준비단계로 진입하며 사업들이 순항하고 있다.
보고서는 미국의 비경수형 선지원자로의 실제 시장 진입을 전제로 기술시험, 실증, 인허가, 금융조달, 건설까지 전 부문에 걸친 지원이 이뤄지고 있으며 이는 프로젝트 성공가능성을 높이는 핵심요소라고 진단했다. 이를 기반으로 미국의 비 경수형 선진원자로 일부 노형은 향후 5~10년 내 상업적 배치가 현실화 될 가능성이 높다는 의견이다.
보고서는 ‘미국의 선진원자로 상용화가 이뤄질 시 각국의 정책 대응 및 원자력 산업 전략에도 중요한 미칠 것으로 전망된다’며 ‘이러한 미국의 정책들은 다수의 비경수형 선진원자로를 개발하며 우리나라에도 중요한 시사점을 주고 있다’고 평가했다.
미국은 AI 기술 주도권 경쟁의 핵심은 안정적 전력 공급 확보라는 인식을 통해 공격적인 원자력확보 정책을 펼치고 있다.
이에 미국은 2024년 기준 100GW 수준이던 원자력 발전량을 2050년까지 400GW까지 확보할 예정이다. 목표 달성을 위해 원전의 계속운전, 신규 대형원전 건설, SMR, 비경수형 원자로, MMR 등 가용할 수 있는 모든 수단을 총동원할 예정이다.
특히 비경수형 원자로 부문에서는 미국 정부는 민간기업들에 대한 측면지원을 통해 상용화에 박차를 가할 예정이다.
미국 행정부는 재정지원 및 대출보증, 실험 인프라 구축, 인허가 지원 등을 포함해 선진원자로의 신속한 실증과 상용화, 배치를 위해 다양한 지원을 제공하고 있으며 특히 트럼프 대통령의 ‘원자력 기술 및 원자로 개발 촉진을 위한 행정명령(2025년 5월)’ 발표 이후 기업들은 선진원자로 개발을 가속화하고 있다.
◇HTGR·SFR·MMR 등 주요 노형 상용화 ‘눈앞’
현재 미국의 주요 비경수형 선진원자로 개발 현황을 보면 고온가스로(HTGR)의 경우, Xe-100이 진행되고 있다.
Xe-100은 미국 X-energy가 개발하고 있는 약 80MWe 용량의 고온가스로(HTGR)로, TRISO 연료, 헬륨 냉각, 페블베드 방식으로 기존 대형원전 대비 안전성이 높고 열에너지의 활용도가 높다. 전력생산 외에도 산업용 공정열 및 수소생산에 활용이 가능해 Dow사와 협력해 실증 사업을 추진 중에 있다. 현재 미국 텍사스 주 Calhoun County에 있는 Dow Chemical Seadrift 부지에 산업용 전력 및 고온 공정력 공급 목적으로 4기의 원자로(약 320 MWe 규모)를 건설할 계획이다.
X-energy사는 NRC에 건설허가 신청서를 제출한 상태이며 18개월의 심사 후 2026년 말 건설허가를 받을 것으로 예상되며 내년 착공을 개시해 2030년대에는 운영이 가능할 것으로 전망된다.
SFR의 경우에는 TerraPower사가 개발 중인 345MWe 규모의 ‘Natrium’이 심사 대기중이다. Natrium은 SFR과 용융염 기반 열에너지 저장 시스템을 결합한 형태의 발전소이며 최대 500MWe 수준의 전력생신이 가능하다. Natrium 프로젝트는 올해 기준으로 미국 내 선진원자로 프로젝트들 중 가장 진행률이 높은 프로젝트로 평가받고 있다. 현재 총 사업비는 40억달러로 추정되고 있으며 20억 달러는 정부지원, 나머지 20억 달러는 민간이 부담하고 있다.
현재 Natrium은 Wyoming주 Kemmerer지역 내 폐쇄된 Naughton 화력발전소 부지에서 초기 건설 작업이 시작됐으며 지난 3월 미 NRC는 Natrium 1호기에 대해 건설허가(CP)를 승인한 바 있다. Natrium 프로젝트는 ARDP를 기반으로 인허가와 건설이 진전된 대표적인 성공 사례로, 비경수형 선진원자로가 실제 건설 단계에 진입했음을 보여주는 상징적 프로젝트라고 평가를 받고 있다.
Oklo가 개발을 추진하고 있는 SFR인 ‘Aurora Powerhouse’는 실증 단계에 진입하고 있는 초소형 원자로로, 약 75MWe출력을 보유하고 있으며 단순한 구조와 10년 이상 연료를 교체할 필요가 없다는 장점을 갖고 있다. 지난해 9월 부지 착공 이후 실제 건설단계에 진입하고 있으며 올해 말 임계달성을 목표로 프로젝트가 추진 중에 있다.
MSR의 경우에는 Kairos Power가 개발하고 있는 ‘HERMES’가 있다. 용융염 냉각 고온가스로(Fluoride Salt-Cooled High-Temperature Reactor(FHR)) 기술 기반의 저출력 시험로로, 연료와 냉각재를 분리한 하이브리드 구조가 특징이다. HERMES는 TRISO 연료와 FliBe(불화염) 용융염 냉각재를 사용하는 저압·고온 원자로로 높은 안전성과 산업용 고온열 공급 능력을 동시에 확보한 것이 특징이다.
지난 2023년 12월 미 NRC는 Oak Ridge 부지에 건설되는 HERMES-1 시험로에 대해 건설허가(CP)를 승인했으며 2024년 7월 부지 착공 이후 지난해부터 안전 관련 구조물 공사를 본격화했다. 현재 원자로 건물 기초 및 주요 구조물 시공이 진행 중으로 2027년 가동을 목표로 하고 있다.
◇공공–민간 협력 모델 구축·국내외 수요처 발굴 등 수요 기반을 창출해야
보고서는 미 행정부의 지원을 바탕으로 Xe-100(HTGR), Natrium(SFR), Aurora(SFR), Hermes(MSR) 등 다수의 원자로가 실증 준비단계, 또는 실증 준비 단계로 진입하며 개별 사업들이 진전되고 있다고 설명했다.
특히 X-energy의 IPO, Oklo의 SPAC 합병 등 자본시장과의 연계가 본격화되고 있으며 Amazon, Google 등 빅테크 기업이 전력 수요 측면에서 직접 참여함으로써 선진원자로의 시장 수요 기반이 점차 구체화 되는 중이라고 평가했다.
보고서는 ‘이러한 미국의 정책들은 다수의 비경수형 선진원자로를 개발하며 민간기업의 역할을 확대하려는 우리나라에도 중요한 시사점을 제공하며 민간기업의 참여 확대와 실증 가속화를 위해 인허가 비용 지원, 실증 인프라 제공, 금융지원 등 단계별 정책 수단이 체계적으로 연계된 통합형 지원 체계 구축이 요구된다’며 ‘또한 실증 중심 접근으로 인허가를 위한 다양한 시험 데이터를 확보하는 단계로 진입할 필요가 있으며 공공–민간 협력 모델 구축과 함께 국내외 수요처 발굴 등 민간 수요 기반을 창출하는 전략이 필요하다’고 밝혔다.
댓글
0