AI산업 발전에 따른 전력수요 대응위해 필요한 SMR 원전

미국과 유럽연합(EU) 모두 기후위기와 탄소중립 달성을 위해 원자력 발전의 역할을 인정하고 있습니다. EU 의회는 최근 가스 및 원자력 발전소에 대한 투자를 기후 친화적인 것으로 분류하는 EU 규정을 지지했습니다. 이 규정에 따르면, 2023년부터 가스 및 원자력 발전소는 EU의 "분류 체계"에 추가되어 투자자들이 이들을 친환경 투자로 라벨링하고 마케팅할 수 있게 됩니다. 이는 EU가 2050년까지 기후 중립을 달성하려는 목표에 부합하는 것으로, 이러한 결정은 가스 및 원자력을 탄소 배출이 없는 전환 에너지원으로 간주하는 것입니다​​.

 

한편, 미국도 청정 원자력 기술을 지원하고 있으며, 이는 기후 변화와의 전 세계적인 노력의 일환으로 볼 수 있습니다. 미국 정부는 유럽에서 혁신적인 청정 원자력 기술을 지원하기 위해 자금을 제공하고 있습니다​​.

 

이러한 원자력 발전의 지지에도 불구하고, 방사성 폐기물 처리와 안전성 문제는 여전히 주요한 도전 과제로 남아 있습니다. EU의 새로운 분류 체계에 따르면, 원자력 발전소는 방사성 폐기물을 안전하게 처리할 수 있는 경우에만 친환경으로 간주됩니다. 그러나 현재까지 전 세계적으로 영구적인 폐기물 처분지는 가동되고 있지 않습니다. 일부 국가들은 원자력 발전소의 잠재적 환경 영향과 장기적인 폐기물 관리 문제에 대해 우려를 표명하고 있으며, 이는 EU 내에서도 의견이 분분한 상황입니다​​.

 

결국, 원자력 발전의 재가동 및 신규 건설은 기후 중립 목표 달성을 위한 한 방법으로 인정받고 있지만, 이와 관련된 환경적, 안전적 문제들에 대한 해결책을 마련하는 것이 중요한 과제로 남아 있습니다.

 

이러한 가운데 세계 주요 선진국에서 SMR(소형원자로 Small Modular Reactor) 개발에 심형을 기울이고 있습니다. 중국은 세계 최초의 상업용 육상 소형 모듈형 원자로(SMR)를 건설하였습니다. 이 원자로는 "Linglong-1"이라고 불리며, 중국 남부 하이난성에 위치해 있습니다. Linglong-1은 국제 원자력 기구(IAEA)에 의해 승인된 최초의 이러한 유형의 원자로로, 지역의 다양한 전력 요구를 충족시키기 위해 설계되었습니다. 각 표준 SMR 모듈은 100메가와트의 부하를 제공할 수 있으며, Linglong-1은 전통적인 원자로의 주요 구성 요소를 하나로 통합한 것이 특징입니다. 이 프로젝트의 주요 건설 기간은 20개월이며, 중국 국영 핵에너지 기업인 중국국가핵공사(CNNC)의 하이난 핵에너지 회사가 주도했습니다. Linglong-1의 설치는 2023년 8월 10일에 이루어졌습니다.

 

이 원자로의 설치는 SMR 기술의 발전과 전 세계적인 확산에 중요한 이정표로 여겨집니다. SMR은 향후 에너지 보안 및 탄소 중립 에너지 전환을 보장하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. Linglong-1 프로젝트는 초기에 현지 해수 담수화 시설과 인근 산업단지에 전력을 공급할 예정이며, 이러한 초기 운영 경험은 안전성과 경제 경쟁력 측면에서 Linglong-1의 미래 적용 및 널리 배포하는 데 도움이 될 것입니다.

 

1. 원자력 발전 방법 및 원리:

 

전통적인 원자력 발전소는 우라늄과 같은 방사성 물질의 원자가 분열되어 많은 양의 에너지를 방출하는 핵분열을 이용합니다. 이 에너지는 물을 가열하는 데 사용되어 터빈을 구동하여 전기를 생산하는 증기를 생성합니다.

SMR도 핵분열을 사용하지만 규모가 더 작습니다. 이는 모듈식으로 설계되었습니다. 즉, 현장에서 건설되는 기존 원자로와 달리 공장에서 건설된 다음 조립을 위해 현장으로 운송될 수 있습니다.

 

2. 기존 원전과 SMR의 차이점:

 

건설 기간: SMR은 공장에서 건설된 후 현장에서 조립되기 때문에 건설 기간이 더 짧은 반면, 기존 원자로는 건설하는 데 수년이 걸리는 경우가 많습니다.

건설 비용: SMR의 비용은 일반적으로 크기가 작고 모듈식 구성 방식으로 인해 저렴합니다.

전기 생산 능력: SMR은 기존 대형 원자로에 비해 더 적은 전력을 생산합니다. 기존 원자로는 종종 1,000메가와트 이상의 전력을 생성하는 반면, 수 메가와트에서 300메가와트까지 전력을 생성하도록 설계되었습니다.

안정성: SMR은 크기가 더 작고 수동적 안전 기능이 포함된 최신 기술로 인해 더 안전한 것으로 간주됩니다.

 

3. SMR 촉진을 위한 핵심 기술:

 

안전성과 효율성을 향상시키는 고급 원자로 설계.

모듈식 건축 기술로 비용과 시공 시간을 단축합니다.

사람의 개입이나 전력이 필요 없이 작동하는 수동 냉각 시스템과 같은 향상된 안전 기능입니다.

 

* 모듈식 건축기술이란?

SMR(소형 모듈형 원자로) 모듈러 건설 기술에 대해 쉽게 설명해 드리겠습니다. 이 기술은 기존의 건축 기술과 어떻게 다른지에 대해서도 알려드리겠습니다.

 

전통적인 원자력 발전소 건설을 큰 퍼즐을 맞추는 것에 비유한다면, 기존의 방식은 모든 퍼즐 조각을 현장(예를 들어 들판이나 강가 근처)에 가져와서 그곳에서 조립하는 것과 같습니다. 이 과정은 날씨, 크고 무거운 부품 운송, 많은 작업자들의 조정 등으로 인해 많은 시간이 소요됩니다.

 

이제, 이 퍼즐의 작은 섹션들을 공장에서 조립할 수 있다고 상상해 보세요. 공장에서는 환경을 통제할 수 있고, 각 부분을 완벽하게 만들 수 있으며, 날씨나 큰 부품을 한 번에 운반하는 문제에 대해 걱정할 필요가 없습니다. SMR의 모듈러 건설 기술은 이와 같습니다.

 

공장에서는 원자로의 부분들, 예를 들어 건물의 섹션, 기계류, 심지어 원자로 코어까지도 작고 관리하기 쉬운 모듈로 제작됩니다. 이 모듈들은 작은 완성된 미니 퍼즐과 같습니다. 이 모듈들이 제작되면, 현장으로 운송되어 전체 원자로를 형성하는데 사용됩니다. 이것은 큰 사전 조립된 부품으로 퍼즐을 완성하는 것과 같습니다.

 

이 방법은 전통적인 건설과 다릅니다. 왜냐하면:

 

☑ 통제된 환경: 공장에서의 제작은 품질 관리를 더 잘 할 수 있게 해주고, 야외 조건의 영향을 덜 받습니다.

☑ 효율성: 공장 생산은 종종 같은 디자인을 여러 번 반복할 수 있기 때문에 더 효율적입니다.

☑ 속도: 사전 제작된 모듈을 운송하고 조립하는 것이 현장에서 모든 것을 건설하는 것보다 빠를 수 있습니다.

☑ 비용 효과적: 현장에서의 작업이 덜 필요하고 더 효율적인 제조 과정으로 인해 비용이 절감될 수 있습니다.

☑ 안전성: 더 많은 작업이 통제된 환경에서 이루어지기 때문에 건설 단계 동안의 위험이 감소할 수 있습니다.

 

요약하자면, SMR 모듈러 건설은 공장에서 만든 큰 레고 블록으로 원자로를 건설하는 것과 같아서, 과정이 더 빠르고, 비용이 절감되며, 더 효율적일 수 있습니다.

 

4. 글로벌 차원의 SMR 개발 현황:

 

많은 국가에서 SMR에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있습니다.

SMR 개발 선진국으로는 미국, 캐나다, 러시아, 중국 등이 있습니다.

SMR 개발에 주목할만한 기업으로는 NuScale Power(미국), Rosatom(러시아), China National Nuclear Corporation 등이 있습니다.

 

5. AI 산업 확대에 따른 예상 소비전력:

 

AI 산업은 데이터센터 및 컴퓨팅 인프라의 전력 수요로 인해 전력 수요가 크게 증가할 것으로 예상됩니다. ELPAIS 보도에 따르면, 데이터 센터, 인공지능(AI), 그리고 암호화폐가 전기 소비량을 2026년까지 두 배로 증가시킬 것이라고 합니다. 이는 AI 산업 발전이 가져올 전기 사용량 증가에 대한 구체적인 예측 중 하나입니다. 이러한 증가는 AI 기술의 보급과 사용이 확대됨에 따라 발생할 것으로 보입니다

SMR은 안정적이고 저탄소 전력원을 제공하여 증가하는 수요를 충족하는 효율적인 방법이 될 수 있습니다.

 

6. SMR의 위험 또는 환경에 미치는 영향:

 

SMR은 보다 안전하도록 설계되었지만 여전히 방사성 폐기물 관리 및 사고 가능성 등 원자력과 관련된 일부 전통적인 위험을 안고 있습니다.

그러나 온실가스 배출량이 매우 적어 화석연료에 비해 환경에 미치는 영향이 상대적으로 적습니다.

 

7. SMR 핵심 안전 극대화 기술:

 

SMR의 주요 안전 기술 중 하나는 수동 안전 시스템을 사용하는 것입니다. 이러한 시스템은 능동 제어나 외부 전원에 의존하지 않으며 비상 시 원자로를 자동으로 차단할 수 있습니다.

또 다른 안전 측면은 SMR의 크기가 작고 전력 출력이 낮아 본질적으로 대규모 사고의 위험을 줄이는 것입니다.