SMR 시장의 폭발적 성장과 글로벌 경쟁 구도
2025년 12월 현재, 소형 원자로(Small Modular Reactor, SMR) 시장이 글로벌 에너지 산업에서 전례 없는 주목을 받고 있다. 국제원자력기구(IAEA)에 따르면, 전 세계 18개국에서 80여 개의 SMR 프로젝트가 진행 중이며, 시장 규모는 2024년 67억 달러에서 2030년 230억 달러로 연평균 22.8% 성장할 것으로 전망된다. 이러한 급성장의 배경에는 기존 대형 원전의 한계를 극복할 수 있는 SMR의 혁신적 특성이 자리하고 있다.
SMR은 전력 생산 용량이 300MW 이하인 소형 원자로로, 기존 대형 원전 대비 건설 기간을 10년에서 3-5년으로 단축하고 초기 투자비용을 70% 이상 절감할 수 있다는 장점을 지닌다. 특히 모듈화된 설계를 통해 공장에서 대량생산이 가능하며, 이는 건설비용 절감과 품질 일관성 확보라는 두 가지 핵심 이익을 동시에 제공한다. 미국 에너지부(DOE)는 SMR 한 기당 건설비용을 기존 대형 원전의 50-60% 수준인 30-50억 달러로 추산하고 있으며, 이는 재생에너지와의 경쟁력 확보에 결정적 요소로 작용하고 있다.
현재 SMR 시장을 선도하고 있는 것은 미국 기업들이다. 오레곤주 포틀랜드에 본사를 둔 뉴스케일 파워(NuScale Power)는 2020년 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 세계 최초로 SMR 설계 승인을 받았으며, 2029년 상용 운전을 목표로 하고 있다. 뉴스케일의 SMR은 77MW 용량으로 최대 12기까지 모듈화 설치가 가능하며, 수동안전시스템을 통해 외부 전력 공급 없이도 안전 정지가 가능한 것이 특징이다. 웨스팅하우스 일렉트릭(Westinghouse Electric)도 460MW 용량의 AP300 모델을 개발 중이며, 2030년대 초 상용화를 목표로 하고 있다.
아시아 시장에서는 한국과 중국이 SMR 기술 개발에 적극적으로 나서고 있다. 한국의 경우 한국전력이 주도하는 ‘i-SMR’ 프로젝트가 핵심적 역할을 하고 있다. i-SMR은 170MW 용량으로 2028년 표준설계인가를 목표로 개발이 진행되고 있으며, 한국원자력연구원과 두산에너빌리티가 핵심 기술 개발을 담당하고 있다. 두산에너빌리티는 SMR용 원자로압력용기와 증기발생기 제조 기술을 보유하고 있어, 글로벌 SMR 공급망에서 중요한 위치를 차지할 것으로 예상된다. 중국은 ACP100과 HTR-PM 등 다양한 SMR 모델을 개발 중이며, 특히 HTR-PM은 2021년 12월 세계 최초로 상용 운전을 시작하여 SMR 상용화 경쟁에서 선두주자로 나서고 있다.
유럽에서는 영국의 롤스로이스(Rolls-Royce)가 470MW 용량의 SMR 개발에 박차를 가하고 있다. 롤스로이스 SMR은 2029년 첫 번째 유닛 가동을 목표로 하고 있으며, 영국 정부로부터 2억 1천만 파운드의 자금 지원을 받아 개발이 진행되고 있다. 프랑스의 EDF도 뉴와드(Nuward) SMR 프로젝트를 통해 340MW 용량의 소형 원자로 개발에 나서고 있으며, 2030년대 중반 상용화를 목표로 하고 있다.
기술적 혁신과 안전성 향상
SMR 기술의 핵심 혁신은 수동안전시스템(Passive Safety System)에 있다. 기존 대형 원전이 사고 시 외부 전력과 능동적 개입이 필요한 반면, SMR은 중력, 자연대류, 증발 등 물리법칙을 활용한 수동적 안전 메커니즘을 통해 사고를 방지한다. 이는 후쿠시마 원전 사고와 같은 극한 상황에서도 안전성을 확보할 수 있음을 의미한다. 뉴스케일의 SMR은 72시간 동안 외부 개입 없이 안전 정지 상태를 유지할 수 있으며, 이는 기존 원전의 8시간 대비 9배 향상된 수치이다.
또한 SMR은 지하 매설형 설계를 통해 테러나 자연재해로부터의 보호 능력을 크게 향상시켰다. 한국의 i-SMR은 원자로 건물을 지하 25미터에 설치하여 항공기 충돌이나 지진 등 외부 위협으로부터 안전성을 확보하고 있다. 이러한 설계는 원전에 대한 대중의 우려를 완화하는 데 중요한 역할을 하고 있으며, SMR 도입에 대한 사회적 수용성을 높이는 요소로 작용하고 있다.
SMR의 기술적 혁신은 연료 효율성에서도 두드러진다. 차세대 SMR들은 기존 우라늄 연료 대비 20-30% 높은 연소도를 달성할 수 있으며, 일부 고온가스냉각로(HTGR) 타입의 SMR은 90% 이상의 연료 이용률을 실현할 수 있다. 이는 핵폐기물 생성량을 크게 줄이고 연료비 절감 효과를 가져온다. 캐나다의 테레스트리얼 에너지(Terrestrial Energy)가 개발하는 용융염 원자로(MSR) 기반의 SMR은 기존 원전 대비 핵폐기물을 80% 이상 줄일 수 있는 것으로 평가되고 있다.
운영 측면에서 SMR은 무인 운전이 가능한 수준의 자동화를 구현하고 있다. 인공지능과 머신러닝 기술을 활용한 예측 정비 시스템을 통해 운영비용을 기존 원전 대비 30-40% 절감할 수 있으며, 운전원 수도 기존 원전의 1/3 수준으로 줄일 수 있다. 이는 SMR의 경제성을 크게 향상시키는 요소로, 특히 개발도상국이나 원자력 인프라가 부족한 지역에서의 도입을 용이하게 만들고 있다.
SMR 시장의 성장을 견인하는 또 다른 요인은 다양한 용도로의 활용 가능성이다. 전력 생산 외에도 산업용 열 공급, 해수담수화, 수소 생산 등 다목적 활용이 가능하며, 이는 투자 회수 기간을 단축하고 경제성을 향상시킨다. 특히 수소 생산 분야에서 SMR의 활용도가 높아지고 있는데, 고온 운전이 가능한 SMR을 통해 열화학적 수소 생산의 효율성을 크게 높일 수 있다. 일본의 미쓰비시 중공업은 SMR을 활용한 수소 생산 시설의 효율성이 기존 전기분해 방식 대비 40% 이상 높다고 발표했다.
시장 동향과 투자 전망
글로벌 SMR 시장의 투자 규모는 2025년 들어 급격히 증가하고 있다. 미국 에너지부는 2024년부터 2030년까지 SMR 개발에 총 110억 달러를 투자할 계획을 발표했으며, 이 중 절반 이상이 민간 기업과의 공동 투자 형태로 진행된다. 빌 게이츠가 설립한 테라파워(TerraPower)는 나트륨냉각 고속로 기반의 SMR 개발에 10억 달러 이상을 투자하고 있으며, 2028년 시범 운전을 목표로 하고 있다.
한국에서도 SMR 투자가 본격화되고 있다. 정부는 2024년 ‘K-SMR 추진전략’을 통해 2030년까지 1조 5천억 원을 투자하겠다고 발표했으며, 이 중 민간 투자가 1조 원을 차지한다. SK이노베이션은 SMR 연료 공급 사업에 5천억 원을 투자할 계획을 밝혔으며, 두산에너빌리티는 SMR 핵심 기자재 생산을 위해 3천억 원 규모의 설비 투자를 진행하고 있다. 이러한 투자는 한국이 글로벌 SMR 공급망에서 핵심 플레이어로 자리잡는 데 중요한 역할을 하고 있다.
중국의 SMR 투자도 주목할 만하다. 중국은 2025년부터 2035년까지 SMR 분야에 500억 달러를 투자할 계획을 세우고 있으며, 이는 글로벌 SMR 투자의 약 30%에 해당하는 규모이다. 중국핵공업집단(CNNC)은 ACP100 SMR의 해외 수출을 위해 100억 달러 규모의 금융 패키지를 준비하고 있으며, 이미 파키스탄, 아르헨티나 등과 SMR 건설 협정을 체결한 상태이다.
SMR 시장의 성장은 기존 원자력 산업 생태계에도 큰 변화를 가져오고 있다. 전통적인 원전 건설업체들이 SMR 시장 진입을 위해 사업 모델을 전환하고 있으며, 새로운 스타트업들이 혁신적인 SMR 기술로 시장에 도전하고 있다. 미국의 X-에너지(X-energy)는 고온가스냉각로 기반의 SMR로 16억 달러의 투자를 유치했으며, 영국의 마올탄 에너지(Moltex Energy)는 용융염 원자로 기반의 SMR 개발에 나서고 있다.
금융 시장에서도 SMR에 대한 관심이 높아지고 있다. 골드만삭스는 글로벌 SMR 시장이 2040년까지 1조 달러 규모로 성장할 것이라고 전망했으며, 이는 기존 원자력 시장의 3배에 해당하는 규모이다. 특히 탄소중립 목표 달성을 위한 청정에너지 투자 확대와 에너지 안보에 대한 우려 증가가 SMR 투자를 견인하는 주요 요인으로 작용하고 있다. 유럽투자은행(EIB)은 2024년부터 원자력 프로젝트에 대한 투자를 재개하기로 결정했으며, 이 중 상당 부분이 SMR 프로젝트에 배정될 것으로 예상된다.
하지만 SMR 시장의 성장에는 여전히 해결해야 할 과제들이 존재한다. 가장 큰 도전은 규제 승인 과정의 복잡성과 장기간 소요되는 인허가 절차이다. 현재까지 상용 운전 승인을 받은 SMR은 중국의 HTR-PM이 유일하며, 대부분의 SMR 프로젝트가 인허가 단계에서 지연을 겪고 있다. 미국 NRC는 SMR 인허가 프로세스 개선을 위해 새로운 규제 프레임워크를 도입했지만, 여전히 승인까지 3-5년의 시간이 소요되고 있다.
또한 SMR의 경제성에 대한 논란도 지속되고 있다. MIT의 최근 연구에 따르면, SMR의 킬로와트시당 발전비용이 기존 대형 원전 대비 25-75% 높을 수 있다는 분석 결과가 나왔으며, 이는 규모의 경제 효과 부족에 기인한다. 하지만 SMR 개발업체들은 대량생산과 학습효과를 통해 이러한 비용 격차를 줄일 수 있다고 반박하고 있으며, 실제로 뉴스케일은 12기 모듈 설치 시 발전비용을 킬로와트시당 65달러까지 낮출 수 있다고 주장하고 있다.
결론적으로, SMR 시장은 2025년 현재 기술적 성숙도와 상업적 실현 가능성 사이의 중요한 전환점에 서 있다. 향후 5년간 주요 SMR 프로젝트들의 상용화 성공 여부가 시장의 장기적 성장을 좌우할 것으로 예상되며, 각국 정부의 정책 지원과 민간 투자의 지속적 유입이 시장 성장의 핵심 동력이 될 것이다. 특히 탄소중립 목표 달성 압박이 증가하는 상황에서 SMR은 재생에너지의 간헐성을 보완할 수 있는 안정적인 무탄소 전원으로서의 역할이 더욱 중요해질 것으로 전망된다.
