美, MSR 안전 검증·SMR 선박 실증… 원자력 산업 판도 바뀐다

미국 에너지 테크 전문매체 인터레스팅 엔지니어링은 7월 22일(현지시각) 미국이 차세대 원자력 기술인 용융염원자로 안전설계를 검증했다고 보도했다.

글로벌 해운 전문매체 스플래시247도 같은 날 미국 해사청이 롱비치항과 소형모듈원자로 기반 선박 추진 실증 협약을 맺었다고 보도했다.

이번 검증은 차세대 원전 기술이 실험실을 벗어나 상업 전력망과 해상 물류 인프라로 이동하는 첫 관문이다.

"미국 에너지부는 원자력 기업 나투라 리소시스가 애빌린크리스천대에 건설 중인 연구용 원자로 MSR-1의 안전 설계 검증 협약을 체결했다. MSR-1은 열 출력 1메가와트 규모를 갖춘 액체연료 연구로다.

MSR-1은 불화우라늄을 액체 불화염에 직접 녹여 연료와 냉각재로 동시에 활용한다. 액체연료 구조를 채택해 기존 경수로와 다른 연료 교체 방식을 형성한다.

기존 경수로는 섭씨 300도 안팎에서 물이 끓는 현상을 막으려고 약 153기압의 고압 상태를 유지한다. 용융염원자로는 섭씨 600도 이상 고온에서도 약 1.0기압에서 1.3기압 사이 대기압 상태로 운전한다.

용융염원자로에 쓰는 불화염은 끓는점이 섭씨 1400도를 넘는다. 이 때문에 고압 용기 파열이나 냉각재 상실에 따른 고압 수소 폭발 가능성이 구조적으로 낮다.

비상 상황에서 전력이 차단되면 동결 밸브가 녹는다. 연료염은 중력 작용에 따라 하부 드레인 탱크로 떨어진다.
연료염이 분산되면 핵분열 반응이 자동으로 정지한다. 나투라 리소시스는 연구로 실증 데이터를 확보해 미국 원자력규제위원회에 상용 인허가를 신청한다.


미국 해사청은 롱비치항과 협약을 맺고 상업용 원자력 추진 선박 실증에 착수했다. 소형모듈원자로를 해상 물류 인프라의 정식 전력원으로 통합하는 체계를 목표로 설정했다.

소형모듈원자로를 탑재한 상선은 연료 교체 주기를 길게 늘릴 수 있다. 또한 친환경 암모니아 선박 대비 높은 에너지 밀도를 확보해 연료비를 낮춘다. 탄소배출 규제 부담도 줄어 장기 운항 비용을 절감한다. 정박한 선박이 항만 터미널에 전력을 역공급하는 방안도 실증 대상이다.

역공급 전력은 항만 미니그리드 구축과 비상전원 확보에 유용하다. 항만에 정박한 배나 시설이 쓰고 남은 전기를 거꾸로 보내주면, 항만 자체적인 전기망(미니그리드)을 안정적으로 운영하고 비상사태 때 요긴하게 쓸 수 있다.


소형모듈원자로 해운 적용의 가장 큰 변수는 국제 규제와 제도다. 국제해사기구는 상업용 핵추진 선박 안전 기준을 아직 마련하지 않았다.

핵추진 선박의 영해 진입을 허용하는 국가가 제한되어 운항 노선 확보가 과제다. 사고 발생 시 배상 책임 구조가 확립되지 않아 해상 보험 인수와 금융 조달에 제약이 따른다.


차세대 원전 시장 확산은 원자력 소재 기업과 해양 엔지니어링 업계에 기회로 작용한다. 용융염원자로 상용화는 고온 불화염을 견디는 특수 합금 수요를 끌어올린다.

소형모듈원자로 선박 실증은 대형 조선사와 해양 플랜트 기업의 수혜로 연결된다. 초기 설비투자액 절감과 연료비 이점의 균형을 맞추는 점이 핵심 변수다.

조선 기업과 원전 기자재 기업의 수익성은 이 균형에 따라 갈린다. 미국 원자력규제위원회 승인이 속도를 내면 2030년대 초반 소형모듈원자로 선박 상용화가 본격화된다.

국제해사기구 규정 개정이 지연되면 2030년대 중반 이후 단계적으로 보급된다. 초기 설치비 부담이 가중되면 실증 단계에 머무를 수 있다.

시장 참여자는 미국 에너지부 협약에 따른 MSR-1 실증 데이터 공개 시점을 핵심 지표로 점검해야 한다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com