지난해 12월에 있었던 제28차 유엔 기후변화 협약 당사국 총회(COP28)는 원자력 발전의 역사에서 한 획을 그었다. 원자력을 청정에너지로 규정하고, 2050년까지 원자력 발전량을 현재의 3배로 확대할 것을 22개국이 서명한 것이다. 인류가 가진 가장 경제적인 발전원이지만, 일련의 원자력 사고로 총본산인 미국에서도 한동안 외면받았던 원자력이 다시금 세계 에너지 무대에 복귀하는 순간이었다.

기념비적인 순간이었음에도, 업계 관계자들은 쓴소리를 잊지 않았다. 대형 원전 건설 및 운전에 필요한 기간을 고려했을 때, 목표 달성이 현실적으로 불가능하다는 것이었다. 대형 원전의 경우 계획부터 상용 운전 개시까지 평균적으로 10년 이상 걸리는 것으로 알려져 있으며, 미국에서 가장 최근에 완공됐던 보글 3·4호기의 경우에도 2012년 신규 원자로 건설 승인 이후 12년 만에 상용 운전이 개시된 바 있다. 원자력 업계에서는 이에 대한 돌파구로 소형 모듈형 원자로(SMR)를 주목하고 있다. 전기차, AI, 데이터 센터 등으로 신규 전력 수요가 폭증하는 가운데, 지난 5월 1일에서 2일까지, 미국 애틀랜타에서 SMR을 위시한 차세대 원자로의 상용화와 보급을 진척시키기 위한 업계 관계자 간 콘퍼런스 및 전시회가 개최됐다.

<2024 로이터 SMR & AR 전시회 개요>

[자료: 전시회 홈페이지]

전시회 개요

영국 로이터 통신 산하 로이터스이벤트(Reuters Event)가 주최하는 SMR & Advanced Reactor 2024가 2024년 5월 1일부터 2일까지 이틀간 미국 애틀랜타에서 개최됐다. 올해 세 돌을 맞이한 이번 포럼 겸 전시회는 연구·개발·제조·운용 등 원자력 업계뿐만 아니라 미국, 캐나다 등 정부 규제당국, 파이낸싱까지 원전의 전 생애주기 관계자들이 모여 COP28 목표 달성 방안과 더불어 대형 원전의 대안으로 떠오르고 있는 SMR 기술의 현재 상황과 빠른 상용화를 위한 과제 해결 방안 등을 논의했다. 이번 행사에는 전 세계에서 600명 이상의 인원이 참가했고, 50여 명의 고위급 관계자가 SMR을 비롯한 신원전 시대를 열기 위한 다양한 과제들의 해결 방안 등에 대해서 자신들의 생각을 나누는 자리를 가졌다.

<2024 로이터 SMR & AR 전시회 입구 및 전체 도면도>

[자료: 워싱턴 무역관 직접 촬영]

원자력에 의한 탄소감축, 필요한 '세 박자'와 해결해야 할 '5대 과제'

이번 전시회는 한국수력원자력 황주호 사장의 기조연설로 막을 열었다. '신 원자력의 미래(The Future of New Nuclear)'라는 주제의 해당 발표에서 그는 인류의 저탄소시대(Carbon Free Future) 달성에 '원자력 삼박자'의 중요성을 강조했다. 신규 대형 원전의 지속적인 건설, 기존 원전의 수명 연장, SMR 개발의 가속화가 그것이다. 특히 SMR이 신재생에너지 그리드를 대체·보완할 수 있다는 측면에서 탄소감축을 위한 인류의 떠오르는 대안으로 강조했다. 이날 발표에서 한수원이 개발 중인 SMR인 i-SMR과 이를 활용한 에너지 스마트 시티 개념인 SSNC를 소개했는데, 이르면 2031년에 상용 운전을 개시할 수 있다는, 담대하지만 가능성이 보이는 K-원전 대표기업의 비전에 많은 참석자들이 갈채를 보냈다.

SMR에 대한 비전 제시와 더불어 현실을 직시하는 것도 잊지 않았다. 아직 지지부진한 라이센싱 발급과 더불어 치솟는 금리로 인해 더욱 어려워진 자금조달, 기자재와 핵연료 공급망 교란, 그리고 비확산 주의 등을 SMR의 빠른 상용화를 위한 5대 선결 과제로 꼽았다. 그리고 그 해결 방안으로써 한수원의 50년 이상의 업력으로 축적된 건설·운영 등 사업관리 역량과 K-원전 공급망을 강조했다.

<한수원의 기조 발표>

[자료: 워싱턴 무역관 직접 촬영]

“결국 문제는 경제성이야”

이번 전시회 개최 직전, 미국의 가장 최신 원전인 보글(Vogtle) 4호기가 상용 운전을 시작했다. 하지만 아이러니하게도 보글 4호기가 건설됨으로써 조지아주 주민들의 전기료가 월평균 9달러 정도 늘어날 전망이다. 미 정부의 기대와는 달리 한동안 미국에서의 대형 원전 신규 발주 전망을 어둡게 보는 이유는 결국은 경제성이다. SMR은 대형 원전 대비 전체 사업 비용 절감이 유망해 대안으로 주목받고 있지만, 반대로 규모의 경제로 인한 발전 단가 문제로 결국은 경제성에서 자유롭지 못하다.

한수원의 바톤을 이어 연단에 선 SMR 개발사 Flibe Energy는 이 점을 정면으로 지적했다. 현재 SMR의 중장기 발전단가(LCOE)로는 와트당 가격이 타 발전원 대비 높다. 경제성을 해결하는 데 있어 가장 쉬운 방법은 가격을 높이는 것이나, 에너지는 사용자들의 가격 인상에 대한 거부감이 매우 높아서 가격을 쉽게 높일 수 없다는 점이 문제라는 것이다. 하지만 이들은 중장기 발전단가(LCOE)를 메가와트시당 62달러까지 낮추면 와트당 단가를 5달러 수준까지 내릴 수 있다며 자신했고, 이를 위한 기술개발에 총력을 기울일 것이라 발표했다. 이 기업은 2040년까지 상용화에 큰 자신을 보이며 지금부터 발주를 받겠다고 대대적으로 밝혔다.

<2040년까지 LCOE를 획기적으로 내리겠다는 Flibe Energy의 발표>

[자료: 워싱턴 무역관 직접 촬영]

생각보다 가까워진 SMR 상용 운전

Flibe Energy의 사례에서 볼 수 있듯, 이번 전시회에서는 구체적으로 SMR 상용화 시기가 본격적으로 제시됐다. 물론 '원자력 시계' 기준이겠으나, 이번 전시회에서 모인 원전 관계자들의 모두 조속한 미래에 SMR의 상용 운전이 현실화할 것이라 바라보고 있었다. 대다수 관계자들은 2035년, 늦어도 2040년대에는 SMR 상용 운전 시대가 개막할 것으로 전망했다.

전시회에서 만난 한 관계자는 “작년 말 뉴스케일의 실증 사업 취소가 SMR, 나아가 원자력 업계에 실망을 준 것은 맞지만 아직 많은 기업들이 SMR을 개발하고 있으며 캐나다 정부가 적극적으로 SMR 상용 운전을 지원하고 있다”며 기대감을 숨기지 않았다.

관계자의 말처럼 캐나다가 SMR의 본격적인 상용 운전에 앞서 있는 듯했다. 이번 전시회에 온타리오발전(OPG), 뉴브런즈윅발전(NB Power) 등 발전사 외에도 캐나다 원전산업협회(ONCI), 캐나다 원자력규제위원회, 건설사 Aecon 등이 참석해 캐나다의 SMR 도입 케이스를 발표하며 그들이 구축하고 있는 SMR 생태계와 환경을 홍보했다.

현재 캐나다는 GE-Hitachi의 SMR인 BWRX-300의 배치 및 상용화에 많은 지원을 하고 있다. 정부의 주도로 이해 관계자간 협력 조율 및 통합 계약을 추진하는 등 원전 상용화의 큰 걸림돌 중 하나인 규제와 파이낸싱을 해결하는 가운데, GE-Hitachi도 BWXT를 시작으로 BWRX-300 공급자 그룹을 결성하는 등 공급망 문제의 사전 해결에도 노력하고 있다. 2028년까지 1기를 건설하는 것을 목표로, 달성 시 북미 최초의 SMR 배치 사례가 될 전망이다.

경제성 제고를 위한 키워드: '기술 혁신', '시장에 대한 신뢰', '표준화'

전문가들은 SMR 경제성 개선의 핵심 요소로 첨단 기술의 접목을 들었다. 이는 비단 제조 단계에서뿐만 아니라 운영 단계에서도 필요한 것으로, AR이나 디지털 트윈 기술을 활용한 제조·운영 비용 절감, VR을 활용한 유지보수 인력 교육 방안, AI와 데이터를 활용한 관제 등은 사용될 수 있는 기술의 일부에 불과하다.

한국의 공급망과 제조역량도 주목받았다. 연단에 선 전문가들은 단절없이 꾸준히 유지된 원전 공급망에 더해 조선업 등 중공업 제조 역량을 주목하며 한국의 유휴 조선소(도크)를 활용한 SMR 제조도 검토해 볼 필요가 있다고 말했다.

민간에 시장에 대한 신뢰를 지속적으로 줘야 한다는 점도 강조했다. 초기 단계에서는 어쩔 수 없이 손해를 감수해야 하는 상황인데, 조금만 인내하면 더 큰 시장이 열릴 것이라는 메시지를 지속적으로 제시해야 한다는 것이다. 이를 위해 규제 절차를 신속히 해결하는 등 허들 제거에 적극적으로 나서고, 정책 비전 제시를 넘어서 정부 차원에서 이해관계자 조율을 적극적으로 나서는 등 민관의 합작의 중요성이 강조됐다.

마지막으로 SMR 산업의 표준화가 강조됐다. 전 세계적으로 80개가 넘는 SMR이 설계가 되고 있는 상황인데, 대부분의 SMR 개발사는 팹리스로 이들은 개발 및 라이선스가 끝난 후 중공업사에 제조를 발주해야 하는 상황이다. 하지만 전 세계적으로 SMR을 제조할 만한 중공업 기업은 한정적인 상황으로, 이들도 모든 디자인을 다 생산할 수는 없다 보니 결국 선택받을 일부 디자인만 생산이 될 것으로 전망된다. 다품종 소량생산이 되면 당연히 생산단가가 상승되는 바, 원활한 공급망 및 생산관리 측면에서 기술 및 설계의 표준화가 이뤄질 것으로 전문가들은 내다보았다.

원전도 DX시대 – 전시장 이모저모

<2024 로이터 SMR & AR 전시회 참여 기업들>

[자료: 워싱턴 무역관 직접 촬영]

2개 강당에서 포럼이 계속 진행되는 가운데, 공용 공간에서는 전시가 진행되고 있었다. 보일러, 특수 밸브, 크레인, 씰링 솔루션 등 기자재 업체들이 자신들의 제품과 납품 이력을 홍보하는 가운데, 많은 기업들이 원전과 관련된 디지털 플랫폼을 들고나왔다. 아무래도 경제성 달성을 위해서는 연 운영 인력 감축도 이루어져야 하는데, 이를 위해 원전 운영에 사용되는 다양한 디지털 자산과 거기서 발생하는 데이터를 통합해서 제공, 의사 결정과 운영의 효율화를 추구할 수 있다는 것이다.

K-원전, 신 원자력 시대의 선봉장

<한수원 부스 모습>

[자료: 워싱턴 무역관 직접 촬영]

하지만 이번 전시회 부스의 꽃은 한수원이었다. 한수원은 i-SMR 원자로 및 발전소 모형을 전시하며 의욕적으로 SMR 사업을 홍보했다. 그리고 홍보관에서는 SMR을 활용한 스마트시티인 SSNC의 컨셉트와 해당 도시의 에너지 관제 예시 등을 보여주며 참관객들의 입에서 연신 탄성을 불러일으켰다. 특히 참관객 등은 부지가 선정됐는지, 언제쯤 완공될 것인지 등 SSNC에 대한 질문을 연신 던지며 매우 높은 관심을 표출했다.

아울러 홍보관에서는 상호협약 체결 행사도 진행됐다. 북미의 SMR 개발사인 ARC와 캐나다 NB Power, 한수원 간 3자 협약으로 ARC가 NB Power를 위해 건설할 SMR에 대해 시운전, 운영, 정비 및 프로젝트 관리 등에서 협력할 예정이다. 이로써 한수원은 개발사뿐만 아니라 엔지니어링 및 운영사로서의 역량도 과시할 수 있었으며, 신 원자력 시대를 열어나갈 선도기업으로서의 위상을 공고히 했다.

<한수원-ARC-NB Power 3자 협약 체결식>

[자료: 워싱턴 무역관 직접 촬영]

한수원 부스 한 켠에는 동반성장의 일환으로 한국 원전기자재 기업들 브로슈어 등 한국 원전 공급망 기업들을 소개하는 자리도 마련됐다. 참관객들 중 상당수는 원전 산업협회에서 배포한 한국 원자력 공급망 안내 책자에 관심을 보였으며, 방문객 중에서는 미국 에너지부 담당자도 있었다.

K-원전기자재, 북미 시장 진출 방안은

그렇다면 한국 원전기자재 기업의 북미 SMR 시장 진출에 필요한 것은 무엇일까? 전시회에서 만난 미국 기업 V사의 엔지니어 N 씨는 워싱턴 무역관의 물음에 다음과 같은 점에 주목하라고 했다. V사는 미국의 원전 개발사 외에도 유틸리티에도 유지 보수를 위해 자사의 제품을 납품하고 있으며, 한수원에도 납품하고 있다.

아직은 많은 SMR 디자인이 기존 대형 원전 설계에서 비롯된 것이 많아 기술적 호환성에서는 큰 문제가 없을 것이라는 것은 한국 기업에 유리할 것이다. 하지만 미국의 경우 납품에 있어 'N stamp'를 비롯한 ASME의 인증을 받는 것이 시작점인데, 인증을 받는 것도 까다롭거니와 인증 유지 비용도 만만치 않다는 점은 장애물로 작용할 것이라 의견을 주었다. 그리고 원전 업계 특유의 보수성으로 정말 큰 일이 있지 않은 이상 건설 시점에서 계약했던 기업과 계속 납품 계약을 유지하게 된다며, 기존 공급망을 대체하는 것은 쉽지 않다고 솔직하게 답변을 주었다. 다만 해결 방안도 제시했는데 만약 인증 취득 및 유지가 번거롭다면 인증을 갖고 있는 기업을 통한 대리 생산도 고려해 볼 만하다고 전했다.

시사점 – Winner Takes It All, FOAK의 중요성

워싱턴 무역관은 작년 6월(Advanced Reactor Summit)과 11월(ANS Winter Conference)에 이어 3번째로 원전 관련 포럼 및 세미나를 참석했다. COP28 결과로 인해 고무된 까닭인지, 작년과는 달리 기업별로 발전 분야 상용화에 대한 구체적인 일정과 청사진을 제시하고 있어 SMR 시대가 조만간 도래할 것임을 실감할 수 있었다. 물론 핵연료 문제의 해결이 시급하나, 센트러스나 유렌코 등이 핵연료를 생산하기 시작하면 점차 해결될 것으로 전망된다.

포럼 속에서, 그리고 만났던 관계자와의 대화 속에서 워싱턴 무역관이 느낀 것은 성공적인 초도기(First-Of-A-Kind) 생산 및 설치, 운영이 SMR 시대를 주도하기 위한 가장 핵심 요소라는 것이 느껴졌다. 성공적인 운영에 이은 대량 발주로 생산 단가를 낮추고, 업계 선도자로서 주요 부품과 기술 등의 표준화로 유리한 고지를 선점할 수 있기 때문이다. 더욱이 건설이 아닌 공장에서 제조하게 되는 SMR의 특성과 SMR을 생산할 수 있는 중공업 기업이 한정돼있다는 점을 고려할 때, 선점은 더 큰 파급효과를 낼 것으로 전망된다.

자료: Reuters SMR & Advanced Reactors 2024 웹사이트, Nuclear Newswire, KOTRA 워싱턴 무역관 자료 종합