‘빌 게이츠 SMR’ 뭐가 다르길래···10년 넘게 돌리고 핵폐기물 줄인다

정기선 HD현대 수석부회장이 빌 게이츠(Bill Gates) 테라파워(TerraPower) 창업자와 지난해 8월 22일 만나 SMR(소형모듈원전) 사업 협력방안에 대해 논의했다. [사진=HD현대]

[이뉴스투데이 노태하 기자] SK이노베이션과 한국수력원자력이 빌 게이츠가 설립한 테라파워와 4세대 소듐냉각고속로(SFR) 기반 비경수로형 소형모듈원전(SMR) 사업을 추진한다. 향후 국내 도입 가능성까지 검토하면서 관련 기술에 대한 관심이 커지고 있다.

특히 3.5세대 경수로형인 한국형 혁신 SMR(i-SMR)이 상용화를 준비하는 상황에서 물 대신 액체 소듐을 냉각재로 쓰는 원자로가 어떤 차별성과 경쟁력을 갖췄는지에도 이목이 쏠린다.

11일 업계에 따르면 테라파워의 ‘나트륨(Natrium)’은 액체 소듐으로 원자로의 열을 식히는 4세대 소듐냉각고속로다. 물을 냉각재와 감속재로 사용하는 기존 경수로와 달리 중성자의 속도를 늦추지 않고 고속중성자를 활용한다.

소듐은 끓는점이 높고 열전도 성능이 뛰어나 고온에서도 냉각계통을 고압으로 유지하지 않고 운전할 수 있다. 이를 통해 열을 효율적으로 전달하고 고압계통의 부담을 낮출 수 있다는 게 장점이다. 고속중성자를 이용해 핵연료 활용도를 높이고 사용후핵연료에 포함된 장수명 핵종을 줄일 가능성도 있다.

핵연료 교체 주기가 10년 이상으로 길다는 점도 강점으로 꼽힌다. 연료를 바꾸기 위해 가동을 중단하는 횟수가 줄어 장기간 연속 운전이 가능하고, 설비 이용률과 전력 공급 안정성을 높이는 데 유리하다는 평가다.

SK이노베이션도 이 같은 특성이 기존 경수로의 한계를 보완할 잠재력이 있다고 보고 있다. 액체 소듐을 활용해 운전 안정성과 에너지 효율을 높이는 동시에 사용후핵연료와 방사성폐기물 처리 부담을 덜 수 있다는 설명이다.

SK이노베이션 관계자는 “테라파워의 방식은 발전 과정에서 나오는 폐기물을 획기적으로 줄이는 등 종전 기술의 약점을 상당 부분 해소할 수 있을 것으로 보고 있다”고 말했다.

다만 전문가들은 ‘4세대’라는 이유만으로 기존 3세대·3.5세대 경수로보다 우수하다고 단정해서는 안 된다고 지적한다. 핵연료 이용률과 효율, 안전성을 개선할 가능성은 있지만 아직 실제 상업운전을 통한 기술적·경제적 검증이 충분하지 않기 때문이다.

반면 경수로형은 장기간 축적된 건설·운전 경험과 공급망, 인허가 체계를 갖추고 있다. 소듐은 물이나 공기와 접촉하면 화학반응을 일으킬 수 있어 누설 감지와 화재 방지 등 별도의 안전대책도 요구된다. 노형의 경쟁력은 세대 구분보다 실증 결과와 인허가 진행 상황, 건설비와 발전단가 등을 종합해 판단해야 한다는 의미다.

최기용 한국원자력연구원 책임연구원은 “4세대 원자로가 상용화돼 실제 가동에 들어간다면 기존 노형보다 나은 부분이 있겠지만 현재는 기술 검증이 완전히 끝나지 않아 추가 개발 과정과 그에 따른 위험을 함께 살펴봐야 한다”고 설명했다.

국내에서도 경수로형 i-SMR과 별개로 여러 비경수로형 원자로가 개발되고 있다. 한국원자력연구원은 가스와 액체 소듐, 용융염 등을 활용하는 고온가스로(HTGR), 소듐냉각고속로(SFR), 용융염원자로(MSR) 관련 기술을 연구 중이다.

고온가스로 ‘HECTAR’는 900℃ 이상의 열을 생산해 수소·철강·화학산업에 공급하는 것을 목표로 한다. 소듐냉각고속로 ‘SALUS’는 장주기 운전과 함께 사용후핵연료에 포함된 장수명 핵종을 줄여 방사성폐기물 부담을 낮추는 방향으로 개발되고 있다.

선박 추진 등에 활용할 용융염원자로 연구도 진행 중이다. 정부는 ‘K-문샷’ 프로젝트에 ‘SMR 선박’을 포함하고 2030년대 첫 MSR 탑재 선박 건조를 목표로 기술개발과 실증을 추진할 계획이다.

한편 빌 게이츠 테라파워 창업자는 14일 방한해 한성숙 국무총리와 SMR 등 에너지 협력을 논의하고 SK·HD현대 등 국내 기업들과 테라파워 프로젝트 협력 확대 방안을 협의할 예정이다.