SMR(소형모듈원전)이란?
영화나 드라마에서 등장되었던 잠수함이 배기가스, 엔진 소음 등을 노출하지 않고 장항을 통해 적진에 침투할 수 있도록 만든 동력은 원자력이다. 잠수함에 설치된 원자로에서 원자력 에너지를 만들게되며, 이 기술을 민간 발전용으로 전용한 것이 소형모듈원전(SMR, Small Modular Reactor)이다.
SMR은 하나의 용기에 냉각재 펌프를 비롯한 원자로 증기발생기 가압기 등주요 기기를 담아 일체화시킨 원자로로, 전기출력 300MW 이하의 전력이 생산 가능하다. 후쿠시마 사고 이후 대형 원전의 위험성에 대한 우려가 증가되면서 반사적으로 SMR 시장이 확대되고 있다. 영국 국립원자력연구소는 2035년까지 세계적으로 650~850기의 SMR이 추진돼 시장규모가 약 379조~632조로 확대될 것이라고 전망하기도 하였다.
SMR의 특징은 무엇일까?
SMR은 대형 원전에 비해 원자로를 비롯한 기자재의 크기가 작아 차량 이동 및 조립이 용이하고, 건설공기도 절반 정도로 짧다. 지역 단위의 분산전원에 적용 가능하다는 의미이다. 또, 필요한 만큼 모듈을 묶어 공급할 수 있어 예산 규모에 맞게 개수를 늘리거나, 줄이거나 탄력적으로 가능하다. 입지 활용도 역시 대형 원전에 비해 높은 편으로, 기존 대형 원전은 가열된 원자로를 식히기 위한 냉각수가 반드시 필요하므로 해안이나 큰 강가 등 물을 대량으로 사용할 수 있는 환경이 필요 했으나, SMR은 자연순환이나 공기를 이용한 수동냉각방식이 가능하여, 다양한 곳에 설치할 수 있다. 크기 역시 기존 대형 원전에 비해 약 1/50~1/100 정도에 불과하여 방사능 유출 사고 시 대응조치가 필요한 구역인 "방사선비상계획구역"의 범위를 축소할 수 있다.
정리하자면, 기존 대형원전에 비해 총 건설비가 상대적으로 저렴하며, 투자 위험도가 낮기 때문에 산업체 투자 유치와 참여 확대로 산업화가 상대적으로 쉽다. 또한, 연료 교체 없는 장수명 초소형 노심, 사고 시 피동 냉각 안전성을 확보, 모듈화 설계, 제작, 빠른 설치 등으로 저렴한 건설비 및 운영비, 투자 위험도 감소를 통한 경제성 확보 정도라고 보면 되겠다.
또한, 소형의 용도로 다양화가 되는 새로운 시장 개척의 동력이 될 수 있다. 도서, 오지 등 고립된 지역에 전원공급, 열 생산원, 담수화 등 산업체 증기 공급원, 전력수요가 작은나라, 지방에서의 독립된 전원 공급 등 용처의 다양화로 새로운 시장을 열 수 있다는 것이 가장 큰 기회라고 보여진다.
SMR의 단점은?
SMR에서 발생 된 증기는 대형 원전과 비교하면 온도가 낮다. 온도가 낮은 중기는 터빈의 발전 효율을 낮추는 결정적인 요인 중 하나로 손꼽히므로, 연료당 발전량은 대형 원전에 미치지 못한다. 게다가 SMR역시 원자력 에너지를 사용하기에, 원자력 발전의 근본적인 문제점, 즉 방사능 유출이 발생될 경우 큰 피해를 일으킬 수 있다는 점과 방사성 폐기물을 처리하기 어렵다는 점은 여전히 해결하기 어렵다.
가장 대두가 되는 것은 방사성폐기물이다. 원자력 발전소는 방사성원소를 연료로 사용하므로 운전 과정에서 다양한 폐기물이 발생하게 되는데, 방사성물질을 다루는 과정에서 사용되는 방호장비와 도구들은 물론이고, 원전 연료가 타고남은 재인 "사용후핵연료"를 영구 보관할 수 있는 처분장이 없어 원자력발전소 내에 임시 저장하고 있는 실정이다. 그나마 임시 저장시설도 포화를 앞두고 있어 원전 가동에 따라 향후 발생할 사용후핵연료 문제를 해결하기는 어렵다고 본다.
SMR은 소규모로 건설이 되어, 임시저장시설을 확보하기가 더 어려운 만큼, 사용후핵연료 영구처분 시설이 제대로 갖춰지지 않는 한 제대로 활용하기가 어렵다.
현재 SMR의 시장은 초입단계이다. 해군의 잠수함과 항공모함의 추진에 원자력을 활용하면서 SMR 관련 연구 개발을 꾸준히 진행해왔던 미국과 러시아를 제외하면 SMR에 대한 연구는 ING이다. 최근 마이크로소프트(MS) 창업자 빌게이츠와 기업 투자가인 워런버핏이 손잡고 SMR 건설 계획을 밝히면서 SMR 관심이 높아지고 있다.
SMR 자체가 새로운 기술이 새로운 위험을 만들어낼 수도 있다는 우려도 나오고 있다. 설계 개념상 소형 원자로는 전력 소비지에 가까운 곳에 설치하기 좋다. 이런곳은 당연히 산업시설이나 주거용 건물들이 많은 사람들이 많이 포집되어 있는 곳에 원자로를 설치한다면, 작은 고장이라도 자칫하다가는 큰 사고로 이어질 수 있다는 점이다. 아무리 안전에 신경을 쓴다고 하더라도 방사성 물질을 다루는 원자로의 특성상 아주 작은 사고의 가능성조차도 무시할 수 없다는 것이다. 100%안전성이란 논리적으로 불가능하다는 점을 생각해보면, SMR을 사용할 때는 2중, 3중의 안전대책을 마련해야 할 것으로 보인다.
SMR 자체가 소형이라, 방사능 유출이나 사용후핵연료라는 원자력발전의 특징을 고스란히 지닌 만큼, 신중하고 조심스러운 접근이 필요하며, 해당 연구개발과 더불어 원전의 후행주기인 해체와 폐기물 관리에 대한 역량 강화가 함께 진행되어야 한다.
정리하자면, 원전 규모가 작아 규모의 경제에 의해 에너지 생산 단가가 비싸질 수 있으며, 새로운 기술을 활용하기에 인허가 불확실성이 존재하며, 소형원전을 다량 건설하는 경우나, 원자력 신흥국가에서의 건설은 인허가 업무를 수행할 인프라가 매우 부족하다는 점에서 건설의 지연 요인이 작용 가능하다. 또한, 핵 확산 위험성에 대한 우려와 더불어, 수출할 시에는 수출국이 도입국의 핵주기, 특히 사용후핵연료(방사성폐기물) 문제에 있어서 대형 원전과 동일하게 고질적 문제를 갖는다.
SMR의 특징으로, 탄소배출이 거의 없다고 표현이 많이 되는데, 원자력 발전은 핵분열 과정에서 발생한 열을 이용해 증기 터빈을 돌린다. 발전 과정에선 화석연료를 태우지 않아 온실가스가 발생하지 않는다.그러나 우라늄 채굴, 연료봉 제조 과정 등에서 온실가스가 배출되며, 원전 건설과 운영 과정에서도 온실가스가 배출된다.
영국 서섹스 대학교 벤자민 소바쿨 교수가 2008년 펴낸 논문에 따르면 원전의 전주기 온실가스 배출량은 66g/kWh 이다. 태양광(32)보다 2배 이상 많고 풍력(9.5)보다는 7배 정도 많다. 미국 스탠포드 대학교 마크 제이콥슨 교수는 저서 '100% Clean, Renewable Energy and Storage for Everything'에서 "원전은 건설부터 운영, 그리고 폐기 과정에서 약 78~178CO2eq/kWh의 온실가스가 발생한다"고 밝혔다.
또 원전은 건설하고 운영하는 데 걸리는 기간이 10~19년으로 매우 길어, 이 기간 동안 재생에너지와 같은 다른 발전원을 통해 온실가스를 저감할 수 있는 기회를 잃게 만드는 것도 문제다. 올해 과학저널 ‘네이처 에너지’에 발표된 영국 서섹스대와 독일 국제경영대학원(ISM)의 연구에 따르면, 재생에너지 발전 증가의 온실가스 감축 효과는 원전에 비해 7배나 강력한 것으로 나타났다. 이는 온실가스 배출을 효과적으로 줄이기 위해서는 원전보다 재생에너지를 확대해야 한다는 의미로 해석된다.
2018년 한양대 자원환경공학과 진태영‧김진수 교수가 발표한 논문 <재생에너지와 원자력 중 어느 것이 탄소 배출 저감에 더 효과적인가 – 패널 데이터 분석은 1990~2014년 원자력 발전을 해온 30개국의 데이터를 분석한 결과 "원자력은 재생에너지와 달리 탄소 저감에 기여하지 않으며, 따라서 지구온난화 방지를 위해서는 원전이 아닌 재생에너지의 개발과 확장이 필수적”이라는 결론을 냈다.
이는 SMR이라고 해서 다르지 않다. 오히려 같은 발전 용량이라면 소규모로 다량의 원자로를 만들어내는 SMR이 더 많은 탄소를 배출하게 된다. SMR이 분산형 전원을 표방하기 때문에 지역 곳곳에 더 많은 부지가 필요하게 되고 운영되는 발전소 현장이 많아질수록 온실가스 배출량이 필연적으로 늘어날 수밖에 없다.
마치며
SMR(소형모듈화원자로)를 두고, 여러 의견이 대립한다. 신기술의 인정여부, 탄소 중립이 된다고 믿고 있음, 소형이라는 말, 탄소중립에 SMR이 얼마나 기여할 것인가, 등등 여러 의견들이 대립하는 가운데, 투자자들은 매력적인 투자 대상인지 아닌지의 기로에서 많은 혼동을 일으키게 된다.
지난 동국대 과학기술대학 박종운 교수(에너지전기공학)는 SNS를 통해 일부 증권사들이 허황된 SMR로 원전 주를 띄워보려고 한다는데, 한전이나 두산중공업은 새로운 SMR을 개발도 설계도 할 능력이 없음을 알아야 한다고 밝힌바 있다. 이에 원자로는 미미한 형식 변경만 최소 10년, 설계 엔지니어링 검증만 최소 10년, 상용화사업(인허가포함) 최소 10년 등 리턴주기가 30년이나 소요되는 매력 없는 투자라고 지적한 바있다. 또한 미국에서의 소형로를 하려는 이유와 한국에서 하려는 이유는 명백히 다르다며, 탈원전정책이 안미에도 민간주도 대형 원전들이 셰일가스로 연장 수명도 못 채우고 자연 감소하는데 따라 이것으로라도 돌파구를 삼으려는 것이 아니냐고 분석했다.
판단은 여러분들의 몫이지만, 유독히 대한민국만 원전관련주들만 주가 상승이 크다. 이는 원전이 경제 논리가 아닌 정치 이슈로 제기되면서 대선 관련주로 부각되는 등의 형태로 이루어진 것으로 보여진다. 마지막으로 SMR 관련주들을 한번 정리해 보았다.
SMR 관련주 참고사항
1. 우진(105840) - 산업용 및 원자력 발전소용 계측기 제조 전문 기업
2. 한전산업(130660) - 발전설비 운전, 정비, 전기기계 검침, 송달 및 신재생에너지 관련 사업
3. 두산에너빌리티(034020) - 발전설비 및 담수설비, 주단조품, 건설(두산중공업) 사업 영위
4. 비에이치아이(083650) - 발전용 설비 전문 설계,생산하는 기업, 국내 노후화 화력발전소 성능 개선 교체 사업
5. SNT에너지(100840) - 석유화학, GAS플랜트 등 배열회수보일러, 원자력발전소 복수기 등 설계, 생산
6. 일진파워(094820) - 신재생에너지관련 기계제작 및 시공업
7. 에너토크(019990) - 발전플랜트용 전동 액츄에이터와 감속기 등 제조 및 판매
8. 오르비텍(046120) - 원자력사업본부, ISI사업본부, 항공사업본부 구성
9. 두산중공업(034020) - 원전 관련 기술 보유, 미국 뉴스케일 주도하는 SMR 개발에 합류하여 SMR 관련주로 언급
10. 우리기술(032820) - 원전 제어 시스템 공급 업체
11. 보성파워텍(006910) - 원전 플랜트 철골 제작 업체
12. 서전기전(189860) - 원자력 품질 보증 인증 통해 배전반 MCC 제조 능력 보유 업체
13. 한전기술(052690) - 세계 유일 원자로 계통과 원전 종합설계 함께 수행하는 업체
14. 대우조선해양(042660) - 한전기술과 해양용 소형원자로 개발 진행
15. 조광ILI(044060) - 한국기계연구원 주관 SMR 파이롯트 구동 안전밸브 국산화(POSRV) 기술개발 사업자 선정
16. 미국 뉴스케일파워주식(SMR) - 첨단원자력소형모듈식원자로(SMR) 기술 회사로, 세계 1위 소형모듈원전 기업
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