[글로벌 SMR] AI 전력난, ‘소금 연료’와 ‘3D 프린팅’이 뚫는다… SMR 기술전쟁 ‘점화’

전 세계 에너지 업계가 인공지능(AI) 데이터센터의 막대한 전력 수요를 감당할 대안으로 소형모듈원전(SMR)을 주목하면서, 핵심 기술을 선점하려는 글로벌 기업들의 움직임이 빨라지고 있다.

캐나다 기업은 안전성을 높인 차세대 연료 개발에 나섰고, 러시아 국영 원자력 기업은 3D 프린팅 기술을 원전 부품 제조에 도입하며 상용화 경쟁에 불을 지폈다. 뉴스파일코퍼레이션과 월드뉴클리어뉴스 등 주요 외신이 지난 24일과 25일(현지시간) 잇따라 보도했다.


캐나다 청정에너지 기업 퍼스트 하이드로젠(First Hydrogen)은 지난 25일 앨버타 대학교와 손잡고 SMR용 용융염(Molten Salt) 핵연료 기술 연구를 시작한다고 발표했다. 이번 연구는 앨버타대 무함마드 타하 만조르 교수팀이 주도하며, 실험실 규모 시제품(프로토타입)에 사용할 비방사성 대체 연료 혼합물을 선정하는 데 주력한다.

용융염 원자로는 고체 연료를 쓰는 기존 원전과 달리 액체 상태인 염(소금)에 연료를 녹여 가동한다. 대기압 수준의 낮은 압력에서 운전할 수 있어 고압 폭발 사고 위험을 원천적으로 줄인다. 또한 열전달 효율이 높아 원자로 크기를 획기적으로 줄일 수 있어 차세대 SMR의 핵심 기술로 꼽힌다.
발라즈 만 퍼스트 하이드로젠 최고경영자(CEO)는 “이번 비방사성 연구는 앞으로 진행할 연구개발(R&D) 위험을 줄이는 중요한 과정”이라며 “데이터센터와 AI, 녹색 수소 생산 시설에 청정에너지를 공급하려는 우리 회사의 장기 비전을 실현하는 첫걸음”이라고 말했다.

이러한 움직임은 급증하는 전력 수요와 맞물려 있다. 국제에너지기구(IEA)가 올해 초 펴낸 ‘에너지와 AI’ 보고서는 데이터센터 전력 소비량이 지난해 415테라와트시(TWh)에서 오는 2030년 945TWh로 두 배 넘게 늘어날 것으로 추산했다. AI 기술 발전이 전력 소비 급증을 부채질하면서 안정적이고 효율적인 에너지원 확보가 시급해진 탓이다.


제조 공정 혁신으로 경제성을 확보하려는 경쟁도 치열하다. 러시아 국영 원자력 기업 로사톰(Rosatom)은 자사 SMR 모델인 ‘RITM-200’에 들어갈 부품을 3D 프린팅 기술로 제작하는 것과 관련해 규제 당국 승인을 받았다고 지난 24일 밝혔다.

로사톰 산하 아프리칸토프 기계공학 실험설계국이 제작한 첫 승인 부품은 ‘단자함(Terminal box)’이다. 이 부품은 러시아의 최신 원자력 쇄빙선과 앞으로 건설할 부유식·육상 SMR 발전소에 쓰인다.
3D 프린팅, 곧 적층 제조 기술은 금속 가루를 층층이 쌓아 올려 부품을 만든다. 깎아서 만드는 기존 방식보다 재료 낭비가 적고 복잡한 형상을 쉽게 구현할 수 있어 부품 무게와 제조 비용을 동시에 줄인다.

유리 비트노프 아프리칸토프 수석 기술자는 “이번 승인으로 선박용 원전 장비를 포함해 더 복잡하고 중요한 부품까지 3D 프린팅으로 제작할 수 있는 길을 열었다”고 평가했다.

일랴 카벨라슈빌리 로사톰 적층기술 사업부 이사는 “3D 프린팅 활용은 설계와 생산의 새로운 가능성을 제시한다”며 “최적화된 구조로 장비 효율과 신뢰성은 높이고 무게와 비용은 낮출 수 있다”고 강조했다.


이번 사례들은 SMR 시장이 단순한 ‘설계’ 단계를 넘어 본격적인 ‘상용화’ 단계로 들어섰음을 보여준다. 국제원자력기구(IAEA)는 원자력 부품 제조에서 3D 프린팅이 가진 잠재력을 높게 평가한다. 실제로 미국 오크리지 국립연구소는 2021년 원전용 패스너를, 프랑스 프라마톰은 2022년 스웨덴 원전에 스테인리스 연료 부품을 3D 프린팅으로 제작해 설치한 바 있다.

업계 전문가들은 앞으로 SMR 시장 패권이 ‘안전성’과 ‘경제성’을 누가 먼저 확보하느냐에 달렸다고 분석한다. 용융염 기술로 안전성을 높이고, 3D 프린팅으로 제조 단가를 낮추려는 시도는 이러한 시장 요구를 반영한 결과로 풀이된다.

에너지 업계의 한 관계자는 “AI 시대 전력난을 풀려면 SMR을 빠르게 배치하는 것이 필수”라며 “한국 기업들도 설계 기술뿐만 아니라 차세대 연료 기술과 제조 공정 혁신에 더 적극적으로 뛰어들어야 한다”고 말했다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com