소형모듈원자로(SMR)의 주요 분류와 특징
소형모듈원자로(SMR)은 육상, 해상, 고온가스냉각, 고속중성자스펙트럼, 용융염, 마이크로사이즈 등 여섯 가지 주요 카테고리로 나눠져 있습니다. 각 SMR의 설계, 응용분야, 특징, SMR 예시를 중심으로 분류하였습니다. 이 자료는 Advances in Small Modular Reactor Technology Developments A Supplement to: IAEA Advanced Reactors Information System (ARIS) 2020 Edition에 기초하였습니다.
1. 육상 기반 수냉식 SMR
경수로(LWR) 및 중수로(HWR) 기술을 기반으로 한 육상 수냉식 SMR은 성숙한 기술로, 주로 육상 전력망에 연결되어 안정적인 전력 공급을 제공합니다. 대표 예시는 CAREM(2023년 운영 예정), 중국의 ACP-100, 미국의 NuScale입니다.
- 설계: 경수로(LWR) 및 중수로(HWR) 기술을 기반으로 한 다양한 수냉식 SMR 설계
- 응용 분야: 육상 전력망에 연결되는 응용
- 특징: 현재 운영 중인 대형 발전소 대부분이 수냉식 원자로임을 고려할 때 성숙한 기술
- 예시: CAREM (2023년 운영 예정), ACP-100 (중국), NuScale (미국)
2. 해상 기반 수냉식 SMR
바지선에 장착되거나 잠수 가능한 설계의 해상 수냉식 SMR은 해양 환경에서 유연하게 배치가 가능하며, 해양용 핵추진선으로도 활용됩니다. 대표적으로 러시아의 KLT-40S가 Akademik Lomonosov 플로팅 원자력 발전소에 적용되어 2020년 상업 운전을 시작했습니다.
- 설계: 바지선에 장착되거나 잠수 가능한 해양 환경에서 배치 가능한 개념
- 응용 분야: 유연한 배치 옵션 제공
- 특징: 해양용 핵추진선으로 활용된 예시 포함
- 예시: KLT-40S (러시아, Akademik Lomonosov 플로팅 원자력 발전소, 2020년 상업 운전 시작)
3. 고온가스냉각 SMR
모듈형 HTGR 설계의 고온가스냉각 SMR은 750°C 이상의 고온 열을 제공하여 고효율 전기 생산, 산업 응용, 열병합 발전에 활용됩니다. 예로 중국의 HTR-PM과 일본 및 중국에서 20년 이상 운영 중인 HTGR 시험 원자로가 있습니다.
- 설계: 모듈형 HTGR (고온가스냉각원자로)
- 응용 분야: 고효율 전기 생산, 다양한 산업 응용 및 열병합 발전
- 특징: 750°C 이상의 고온 열 제공
- 예시: HTR-PM (중국), 일본과 중국에서 기술 테스트용으로 20년 이상 운영 중인 세 개의 HTGR 시험 원자로
4. 고속중성자스펙트럼 SMR
고속중성자스펙트럼을 채택한 SMR 설계는 나트륨, 납-비스무트, 헬륨 가스 등 다양한 냉각 옵션을 활용하며, 기술 개발과 배치에서 진전을 보이고 있습니다. 대표 예시는 러시아의 BREST-OD-300으로, 2026년 운영 예정입니다.
- 설계: 고속중성자스펙트럼을 채택한 11개의 SMR 설계
- 응용 분야: 다양한 냉각 옵션 (나트륨, 중액체금속(납 또는 납-비스무트), 헬륨 가스)
- 특징: 기술 개발과 배치에서 실질적인 진전
- 예시: BREST-OD-300 (러시아, 2026년 운영 예정)
5. 용융염 SMR
용융염 연료 및 냉각 기술을 사용하는 SMR 설계는 향상된 안전성, 고온 시스템으로 높은 효율성, 유연한 연료 사이클을 제공합니다. Generation IV 원자로 설계 중 하나로, 캐나다, 영국, 미국에서 초기 인허가 활동이 진행 중입니다.
- 설계: 용융염 연료 및 냉각 기술을 사용하는 10개의 SMR 설계
- 응용 분야: 향상된 안전성, 고온 시스템으로 높은 효율성, 유연한 연료 사이클
- 특징: Generation IV 원자로 설계 중 하나
- 예시: 캐나다, 영국, 미국에서 초기 인허가 활동 중
6. 마이크로사이즈 SMR
전력 생산량이 최대 10 MW(e)인 마이크로사이즈 SMR은 원격 지역, 광업, 산업 및 어업에서 전력과 지역 난방 시장에 적합합니다. 다양한 냉각재를 사용하며, 캐나다와 미국에서 인허가 활동 중으로 대표 예시는 Global First Power(2019년 신청)입니다
- 설계: 전력 생산량이 최대 10 MW(e)인 매우 작은 SMR
- 응용 분야: 원격 지역, 광업, 산업 및 어업에서의 전력 및 지역 난방 시장
- 특징: 다양한 냉각재 사용, 캐나다와 미국에서 인허가 활동 중
- 예시: Global First Power (Chalk River Laboratories site, 2019년 신청)
7. 마무리글
SMR 기술은 다양한 응용 분야와 혁신적인 설계를 통해 미래 에너지 시장에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 지속 가능한 에너지 개발을 위한 SMR의 발전에 많은 관심이 필요합니다.