소형 모듈 원자로

기존의 거대한 원자력 발전소는 현장에서 수년 동안 수만 명의 노동자가 모여 거대한 콘크리트 벽을 치고 복잡한 배관을 이어 붙여 지어야 했어요. 날씨가 궂거나 현장 환경에 문제가 생기면 공사 기간이 한없이 늘어나고, 이에 따라 천문학적인 추가 비용이 들어가기 일쑤였죠.

반면 소형 모듈 원자로는 레고 블록처럼 공장에서 주요 부품을 모듈 형태로 조립해 만들어요. 표준화된 공정에서 만든 모듈을 트럭이나 기차, 배에 실어 현장으로 옮겨 설치하므로 현장 공사가 줄어들어 건설 기간과 초기 투자 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대돼요.

공장 안에서 엄격한 품질 관리를 거쳐 부품을 규격대로 찍어내듯 생산하므로 현장 시공 중 생길 수 있는 결함이나 고장 가능성도 줄어들 것으로 기대돼요. 전력 수요가 늘어나면 레고를 덧붙이듯 원자로 개수를 하나씩 늘려 증설할 수 있어서 초기 자금 부담도 덜어줘요.

이러한 유연성 덕분에 전력망 연결이 어려운 오지나 광산, 담수화 플랜트처럼 전기가 필요한 곳 바로 옆에 맞춤형으로 설치할 수 있어요. 대규모 송전탑을 길게 세우지 않아도 돼서 송전망 갈등을 줄일 수 있다는 기대도 있어요.

과거의 대형 원전 사고는 원인이 저마다 달랐어요. 후쿠시마 사고처럼 지진과 쓰나미로 외부 전기가 끊겨 냉각이 멈춘 경우도 있었고, 스리마일섬이나 체르노빌처럼 기기 고장과 운전 실수, 설계 문제가 원인이 된 사고도 있었어요. 그중 전기가 끊긴 경우에는 냉각수를 계속 순환시켜야 하는 모터 펌프가 멈춰 서면서, 열을 식히지 못한 핵연료가 펄펄 끓다가 녹아내렸어요.

많은 소형 모듈 원자로 설계는 외부 전원이나 사람의 조작 없이도 스스로 열을 식히는 것을 목표로 삼아요. 뜨거워진 물은 위로 떠오르고 차가워진 물은 아래로 가라앉는 자연 대류 현상을 활용해, 펌프 없이도 냉각수가 계속 돌게 만드는 거예요.

여기에 더해 많은 설계는 원자로 노심과 증기발생기 같은 주요 기기를 튼튼한 용기 하나에 담은 일체형 용기 설계를 사용해요. 부품 사이를 복잡하게 잇던 외부 대형 파이프 자체가 아예 없어서, 배관 파손으로 인한 방사능 냉각재 누출 위험 자체를 크게 줄였어요.

만약 사고가 나더라도 원자로 전체를 거대한 물탱크 속에 담가두거나 지하 깊은 곳에 묻어두는 설계도 있어요. 주변의 공기와 물만으로 며칠 동안 열을 식혀 전력이 끊겨도 큰 사고로 번지지 않게 하는 것이 목표인데, 아직 실제 운전으로 충분히 입증된 단계는 아니에요.

조금 더 정확히 말하면, 소형 모듈 원자로가 무조건 대형 원전보다 모든 면에서 완벽하게 뛰어난 만능 해결책은 아니에요. 원자로의 덩치가 작아지면 한 번에 만들어내는 전기의 총량이 적어지기 때문에, 발전 용량 1킬로와트(kW)당 드는 초기 단위 건설 단가는 오히려 대형 원전보다 높아질 수 있어요.

이 경제적 약점을 극복하기 위해서는 원자로를 공장에서 수십 대, 수백 대씩 대량으로 찍어내는 구조가 만들어져야 해요. 시장이 충분히 커져서 공장식 대량생산을 통한 규모의 경제를 완성해야만 비로소 전기를 싸게 공급할 수 있게 돼요.

또한 크기가 작고 안전해졌다고 해서 방사선을 내뿜는 사용후핵연료(다 쓴 핵연료봉)가 아예 나오지 않는 것은 아니에요. 같은 전력을 만들 때 오히려 더 많은 방사성 폐기물이 나올 수 있다는 연구(2022년)도 있어 논란이 이어지고 있고, 고준위 방사성 폐기물을 영구적으로 안전하게 묻을 처분장을 마련하는 일은 여전히 중요한 숙제로 남아 있어요.