자료 : 世界で見直され始めた原子力発電 ―開発が進む新型原子炉の展望―(미쓰이물산전략연구소 / 기술ㆍ혁신 정보부 산업혁신실)

Summary

▪ 세계적으로 원자력발전이 탈탄소 전원으로 재검토되고 있어, 원자력발전소를 가진 주요 국가는 개발 지원 확충을 발표했다. 그로 인해 원자로 기업은 안전성을 높인 신형 원자로를 개발하여, 2030년 전후부터 운전을 시작할 계획이라고 공표했다.

▪ 신형 원자로에는 ① 기존 경수로를 개선한 것과 ② 경수로 이외의 로(제4세대 로)가 있다. 또한 로의 크기를 줄인 SMR(Small Modular Reactor)도 트렌드가 되고 있다. 물론 문제도 있는데, ②에는 적은 운전 실적에 대한 전력 사업자의 수용성, 규제 당국에 의한 인증 프로세스가 확립되지 않았다는 점 등이 있다.

▪ 당분간은 최신 대형 경수로가 주류를 이루겠지만, SMR이나 제4세대 로도 발전의 한 축을 담당하여, 언젠가는 수소 제조 및 산업계의 열이용에 공헌하게 될 가능성이 있다.

1. 원자력을 둘러싼 현재의 환경과 신기술

최근 원자력발전은 유망한 탈탄소 기술로 주목받고 있다. 일본에서는 2020년부터 전력의 탈탄소 가치를 거래하는 ‘비화석 가치 거래 시장’에서 원자력발전을 취급하기 시작했고, 유럽에서는 2022년에 EU 택소노미에 원자력을 추가했다. 또한 프랑스를 중심으로 원자력발전에서 유래한 수소를 깨끗한 수소로 간주할지에 대한 의논이 이루어지고 있다. 원자력 수소의 가격은 재생에너지 전원에서 유래한 그린 수소보다 높지만, 제도 설계에 따라서는 가격 경쟁력을 가지며, 기존의 재생에너지에서 유래한 전원의 프로젝트 동향에도 영향을 미치게 될 가능성이 있다.

전 세계의 원자로 기업은 기존의 원자로보다 안전성을 높인 신형로를 개발했고, 미국을 비롯한 원자력발전소를 가진 주요 국가는 지원 확충 및 추가 재정 지원을 발표했다. 다만 신형로의 종류는 다양하며 개발 진척 상황 및 전망도 다르기 때문에 동일시할 수는 없다.

<표1> 대형 경수로와 신형로 개발에 관한 주요 국가의 정책 지원

자료 : 일본 경제성 원자력 소위원회 혁신로 워킹그룹 자료

1-1. 원자력발전량의 증가와 관련 비즈니스의 활성화

국제에너지기구(IEA, International Energy Agency)가 2022년에 발표한 ‘World Energy Outlook 2022’에서는 2050년 시점의 전 세계 워자력 발전량은 2021년 대비 적으면 1.5배, 많으면 2.1배로 증가할 것이라고 예상하고 있다. 이것은 대형 원자로로 환산하면 약 200~400기 만큼 증가하는 것이라 할 수 있다. 이렇게 증가하게 되는 주요인은 아시아를 중심으로 하는 에너지 수요의 증가이며, 이러한 상황으로 인해 현재 각국에서 원자로 신설 계획이 진행되고 있다. 그 계획의 대부분을 중국이 차지하고 있다. 한편 일본, 미국, 유럽에서도 노후화된 비경제적인 원자력발전소의 일부 시설이 갱신될 것으로 전망된다. 이처럼 신설ㆍ갱신이 진행되는 상황에서, 새로운 원자력발전의 관련 기기ㆍ핵 연료의 매매 및 점검 수요 등도 증가할 것이다.

<그림1> 도표2 IEA에 의한 전세계 원자력발전량 추계

자료 : IEA, World Energy Outlook 2022

1-2. 기존형 원자로와 신형 원자로

기존형 상용 원자로는 주로 ‘경수로’이며, 일반적인 물(경수)을 원자 연료로 가열하여 발생한 증기로 터빈과 발전기를 돌려 전기를 얻는다.

한편, 신형 원자로에는 ① 기존 경수로를 개량한 로, ② 경수로 이외의 로(‘제4세대 로’라고도 불리는 고속로, 용융염로, 고온 가스로 등)가 있다. 이에 더해 모듈화의 발상을 도입한 소형 원자로(SMR)도 트렌드가 되고 있다. 이러한 로에는 높은 안전성과 뛰어난 경제성이 기대된다.

제4세대 로 및 SMR의 기술 콘셉트는 오래전부터 존재했고, 과거에도 개발되었던 적이 있다. 그 개발은 대부분 자금난이나 기술적인 과제, 주류였던 대형 경수로보다 떨어지는 경제성 등으로 인해 상업화되지 못했다. 하지만 세계적인 탈탄소 기술에 대한 개발 의욕과 전에 없던 금액의 투자로 인해 실증로가 건설되기 시작한 로도 있다.

일본에서는 경제산업성이 주도하는 산관학이 연계하는 혁신로 워킹 그룹에서 신형 원자로 개발 로드맵과 시장 획득 전략이 2020년에 제시되었다. 거기에는 2030년대의 상용 대형 경수로 건설과 제4세대 로의 실증로 건설이 포함되어 있다. 또한 해외의 신형로 기업은 일본보다 빠른 2030년 전후에 건설할 계획이며, 제작이 시작된 신형로도 있다.

<표2> 기존형 원자로와 신형 원자로 비교

자료 : 각종 자료를 기반으로 미쓰이물산전략연구소 작성

<표3> 해외 원자로 메이커의 주요 소형경수로 및 제4세대 로 건설 계획