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도서명

국내외 소형모듈원자로(SMR) 기술·산업, 시장, 정책·법제도 동향 및 그에 따른 사업화 가능성과 파급효과 진단 - 정부 R&D 사업 과제기획 시 활용을 목표로

산업정책보고서 Series, "R&D Impacts" 소개

우리나라의 각 부처와 연구·공공기관은 매년 수많은 R&D, 정책연구 사업·과제를 발굴하고 기획해 공모합니다. 혁신기술기업들과 컨설팅기업들은 이에 사업계획서를 작성해 제안하며, 만약 선정된다면 해당 사업을 이행, 지원을 받게 됩니다. 이 같은 과정에서 "R&D Impacts"는 체계적으로 정리된 현황·동향조사 결과를 제공하여 혁신기술에 관한 사업·과제의 초기 기획(공고문, 제안요청서(RFP) 작성)을 돕고, 제안기업들이 경쟁력을 갖춘 양질의 사업계획서(연구개발 계획서, 제안서)를 손쉽게 작성할 수 있도록 지원합니다. 정부의 중장기 투자 계획을 고려해 분산에너지 저장, 양자, AI 반도체, 디지털 치료제, AI 신약 개발, 세포·유전자 치료제, 도심항공교통(UAM), 바이오 연료, 소형모듈원자로(SMR), 위성통신(6G·저궤도), 이차전지, 그린 수소, 휴머노이드 로봇, 자율주행차, 핵융합, 차세대 디스플레이, 반도체 첨단 패키징 등의 기술을 다룰 예정입니다.

"소형모듈원자로(SMR) 기술·산업·시장·정책·법제도 동향 보고서" 주요 내용

1단계.  기술·산업 동향조사

소형모듈원자로에 관한 정의와 특징, 세대별 트렌드, 분류 유형 등을 조사하고, TerraPower, X-energy, NuScale Power, Rosatom, Moltex Energy, Kairos Power 등 글로벌 선도기업과 국내 주요 기업(한국원자력연구원, 두산에너빌리티, 삼성물산, DL이앤씨 등)에 대한 기술·산업 동향을 조사합니다.

2단계.  시장 예측 및 진단

삼정 KPMG, MarketsandMarkets, GII, OilPrice.com 등 글로벌 시장조사·전문기관이 발표한 국내외 시장규모를 예측하고 진단합니다. (전 세계 SMR 시장규모, 주요 지역별 시장전망, 신규원전 중 SMR 비중 등)

※ (참고) 국내의 경우, 정부 차원의 SMR 관련 R&D 지원 예산 규모를 조사 

3단계.  정책·법률 동향조사

미국(미국 인프라 투자 및 일자리 법안 법제화, 버지니아 에너지 계획 발표, 원자력발전법 가결 등), 영국(청정전력 2030 실행계획 발표 등), 루마니아, 캐나다(항만 산업 SMR 도입, 미국 간 기술 규제 협력 협정 체결 등), 중국, 스웨덴, 러시아, 핀란드, 인도, 슬로바키아, 프랑스 등 주요국과 국제기구(EU 원자력 동맹 결성, 유럽 차원 SMR 파트너십 출범, 국제 원자력규제자 협의회 구성, 유럽위원회 SMR 얼라이언스 출범 등), 국내 정책·법률(제6차 원자력진흥종합계획, 차세대 원자력 확보 기술개발 추진방안, 대구시 국내 1호 SMR 건설 등)에 대한 동향을 조사합니다.

4단계.  사업화 가능성 & 파급효과 진단

기술, 경제, 정책·규제, 사회적 수용성 관점에서의 사업화 가능성과 국가, 기업, 국민 관점에서의 파급효과를 진단합니다.

보고서 구성 목차

[Chapter 01] 국내외 소형모듈원자로(SMR) 기술·산업 동향

1-1. 기술 개요 및 유형·분류

1-2. 국내외 산업·기업 동향

[Chapter 02] 국내외 소형모듈원자로(SMR) 시장 전망

2-1. 글로벌 시장·경제 동향

2-2. 국내 시장·경제 동향

[Chapter 03] 국내외 소형모듈원자로(SMR) 정책·법제도 동향

3-1. 주요 국가별 정책·법제도 동향

3-2. 국내 정책·법제도 동향

[Chapter 04] 사업화 가능성 및 파급효과 진단

4-1. 사업화 가능성 진단

4-2. 파급효과 진단

도서 본문 中 일부

1-1. 기술 개요 및 유형·분류

"소형모듈원자로(SMR)" 세대별 분류

초기 세대인 2세대를 시작으로, 현재 상용화 단계에 진입해 있는 3세대(경수로형 SMR), 미래 혁신의 방향으로 연구되고 있는 4세대(고온가스로형 SMR, 용융염로형 SMR 등) 등의 세대별 분류가 가능하다.

2세대 (초기 세대)

현재 거의 사용되지 않지만, 초기 SMR 개념 연구에 활용된 사례로, 러시아의 KLT-40S 등 초기 해양 원자로 등이 그 예라 할 수 있다.

3세대 (현재 상용화 세대)

기존 3세대 대형 경수로(LWR) 원자로를 소형화해 설계한 SMR이 주류를 이루며, 안전성과 경제성을 개선한 설계가 특징이다.

4세대 (미래 혁신 세대)

고온가스로, 용융염로, 액체금속로형 등 혁신적인 원자로 설계를 적용하여 높은 안전성과 효율성을 목표로 하는 원자로이다.

[표 1] 4세대 SMR 주요 사례 (저자 정리)

"소형모듈원자로(SMR)" 유형별(냉각방식별) 분류

냉각방식의 형태에 따라, “경수로형 SMR”, “고온가스로형 SMR”, “용융염로형 SMR”, “액체금속로형 SMR” 등으로 구분할 수 있다.

경수로형 SMR (LWR-SMR)

가장 널리 연구된 방식으로, 기존 대형 경수로(LWR)를 소형화한 설계 방식이다. 현재 가장 많은 SMR이 본 유형에 속하며, 예로 NuScale, SMART, CAREM, ACP100, RITM-200 등이 있다.

고온가스로형 SMR (HTGR-SMR)

헬륨을 냉각재로 사용하며, 높은 온도(700~1000℃)에서 작동해 수소 생산과 산업 공정 열 공급이 가능한 유형이다. 예로 Xe-100, HTR-PM 등이 있다.

용융염로형 SMR (MSR-SMR)

핵연료를 용융염에 용해하여 냉각재와 연료를 동일하게 사용하는 방식으로, 안전성이 뛰어나며 사용 후 핵연료 문제를 해결할 수 있다는 장점이 있다. 주요 예로는 Moltex SSR-W, Terrestrial Energy IMSR 등이 있다.

액체금속로형 SMR (LMR-SMR)

냉각재로 액체 나트륨, 납-비스무트 합금 등을 사용하여 높은 열 전도성과 낮은 압력에서도 작동이 가능한 특징이 있다. 예로는 TerraPower Natrium (나트륨), LeadCold SEALER (납) 등이 있다.

3-2. 국내 정책·법제도 동향

혁신형 SMR 개발 등을 포함한 "제6차 원자력진흥종합계획" 발표 ('21.12)

국가 원자력 이용정책을 일관되고 체계적으로 추진하기 위해 5년마다 수립하는 종합계획으로, 기본 방향 중 하나로 “SMR 신시장 개척과 원전 수출시장 확장”을 수립, 4대 목표에 따른 12대 정책 방향 중 하나로 ➊ 안전성·경제성이 강화된 i-SMR 개발, ➋ SMR 적합 규제·지원으로 수출 활성화 등 과제를 포함한 「4. 선도적 기술 혁신과 정책지원으로 미래 원전시장선점」을 제시하였다.

※ (참고자료) 제6차 원자력진흥 종합계획안 (‘22~’26) (과기정통부, 2021.12)

※ (참고자료) 2024 녹색산업 인사이트 - 소형모듈형원자로(SMR) (녹색산업 지원센터, 2024.9)

「4-1. 수출경쟁력 강화, 미래시장 수요에 대응하는 기술개발」

➊ 다양한 시장수요에 대응할 수 있도록 수출 포트폴리오를 다각화, ➋ 안전성과 경제성이 대폭 강화된 i-SMR 개발 등을 주요 과제로 설정하였다.

※ (포트폴리오 다각화) (대형원전) APR1000 & 1400, (SMR) SMART 100 (‘20년대) → i-SMR (’30년대)

※ (안전성 & 경제성 강화 내용) 무붕산 노심 적용 및 계통 단순화 실현, 공장 제작 및 운송 가능한 모듈 개발, 건설 공기 단축, 혁신제조기법 적용, 탄력 운전 실현 등 효과

「4-2. SMR 수출을 위한 제도적 기반 및 생태계 조성」

➊ SMR 적합 규제·지원체계 마련으로 개발·수출 활성화, ➋ 국내 SMR 생태계 구축과 확장을 위한 지원기반 강화 등을 주요 과제로 설정하였다.

※ (규제·지원체계) i-SMR 무붕산 노심과 공장 제작이 가능한 원자로 모듈 등 기존 상용 경수로에는 적용되지 않은 기술들에 대한 규제완화방안 마련 등

※ (지원기반 강화) 중소·중견기업의 혁신형 SMR 개발 참여 및 SMR 분야 진출을 촉진할 수 있도록 관련 시험 및 제품화 지원 강화, 우리 기업들의 글로벌 SMR 프로젝트 참여를 위한 플랫폼 구축 등

"차세대 원자력 확보를 위한 기술개발 및 실증 추진방안(안)" 발표 ('24.6)

‘24년 6월, 정부는 세계 차세대 원자로 시장에의 대응을 위해 “차세대 원자력의 실현으로 청정에너지 확보, 에너지 안보 강화, 미래 신산업 창출”을 비전으로 하는 「차세대 원자력 확보 기술개발·실증을 위한 추진방안」을 수립하였으며, i-SMR(혁신형 SMR) 중심의 단계적 로드맵 수립, K-ARDP(가칭) 도입, 안전규제체계 확보 등 전략 방향을 제시하였다.

※ (참고자료) 차세대 원자력 확보를 위한 기술개발 및 실증 추진방안 (국가과학기술자문회의, 2024.6)

[전략 1] 기술개발 및 실증 로드맵 수립

총 2단계의 로드맵 중 1단계(단기)에는 i-SMR 혁신기술을 신속 확보하고, ‘25년까지 표준설계를 완료(’26년 초 표준설계인가 신청, ‘28년 인가 획득), i-SMR 개발 성과의 국내·외 상용화를 위한 민·관 합작 사업법인을 설립하는 등 추진체계를 조기 구축한다. 2단계(중장기)에는 기술개발 목표를 명확히 설정 후 실증 일정을 제시하는 로드맵을 수립·발표(~’24년 하반기)하며, 신속개발·실증, 정부 지원 등 제도적 기반 마련을 위한 특별법 제정에 나선다.

※ (민-관 합작 사업법인 설립 내용) 개발-건설-운영을 한수원 등 공공이 전담하던 대형원전과 달리, 다양한 SMR에 대한 수요 대응과 국내·외 마케팅 등 전문성 확보를 위해 민간이 참여하는 SPC 형태로 추진

[전략 2] K-ARDP(가칭)도입·추진

미국에서 추진 중인 “ARDP (차세대 원자로 실증프로그램)” 사례를 벤치마킹해, 설계역량을 보유한 국내 민간기업을 육성 및 신속한 상용화를 돕기 위한 목적으로 민-관이 협력해 기술개발·실증을 지원하는 K-ARDP(가칭) 프로그램을 추진한다. 세부적으로는 핵심기술의 확보 여부를 기준으로 노형을 구분, ➊ 단기 실증 유형(旣 기술확보, 4~5년 내 건설허가 신청 가능)과 ➋ 중장기 전략 유형(핵심기술 확보 필요, 설계 완료까지 6~9년 소요)으로 구분해 체계적인 기술개발·실증을 지원한다.

※ (ARDP 사례) 기술 수준별 3개의 유형으로 실증사업을 구분, 민관 공동 비용분담 방식으로 38.5억 달러를 지원

[전략 3] 안전규제체계 적기 구축

i-SMR에 적용된 혁신기술(일체형, 피동안전계통 등)의 안전성 확인을 위한 최적의 규제체계를 마련하고, 개발 시행착오 또는 불확실성의 최소화를 목표로 사전설계검토 방안을 수립·적용한다.

※ (규제 방향) 사후 검토·규제 (기존) → 개발과정부터 선제적·단계적 의견 제시 (개선)

※ (사전설계검토 방안) 설계단계부터 예상 인허가 현안 검토, 규제 기준·지침 등 개정 추진

저술기관 소개

Ro 컨설팅 그룹 (Ro Consulting Group)

다양한 산업·정책연구에의 자문과 전략컨설팅, 정부 R&D 사업·과제 기획, 기술사업화 서비스를 제공하는 전문가 집단입니다. 국가와 산업 차원에서 발생하고 다뤄지는 각종 사회문제와 이슈, 급변하는 트렌드에 대한 깊은 관심을 바탕으로, 주로 정책과 기술, 산업 생태계, 법·제도 등의 영역에서 공공과 민간이 나아가야 할 전략적 방향성을 고찰해 제시합니다. 특히 과학기술·ICT 산업을 둘러싼 풍부한 경험 보유를 강점으로, ICT가 점차 스며들고 있는 산업들을 중심으로 한 연구에 집중하고 있습니다.

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