미술관 같은 원전…美, 대형 원전의 10분의1 크기 'SMR' 내년 착공
19일 원자력업계에 따르면 미국 원전기업 뉴스케일이 내년에 이런 모양의 원전(사진)을 착공한다.
소형모듈원자로(SMR)인 이 원전은 지난해 미국 원자력규제위원회(NRC)의 기술 검토를 마쳤다. SMR은 대형 원전(1000~1400㎿)의 10분의 1 이하 크기지만, 발전 용량은 수십~수백㎿급에 달해 초고효율 차세대 원전으로 불린다. 4세대 원전(GEN-4)이라고도 한다. 낡은 석탄화력발전소를 대체하고, 석유화학 플랜트에 필수적인 고온 증기를 생성할 수 있다. 섬, 사막, 광산 등 격오지에도 조립식으로 지을 수 있고 해수담수화도 가능하다. 미국 에너지부는 SMR을 “미래 전력망의 수호자”라고 부르며 전폭 지원하고 있다. 현대엔지니어링은 국내 기업 가운데 처음으로 SMR을 제작해 캐나다에 수출하는 계약을 맺고 한국원자력연구원과 공동으로 설계 작업을 하고 있다.
이해성 기자 ihs@hankyung.com
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전세계 'SMR 레이스'…"美·英선 신재생에너지급 혜택"
“미국 영국 중국 그리고 한국까지 세계가 소형모듈원자로(SMR) 개발 경주에 참여하고 있습니다. 누가 가장 효율적인 SMR을 개발하느냐가 관심입니다.”질 로드리귀에즈 4세대원자력시스템국제포럼(GIF) 기술국장은 26일 서울 용산 드래곤시티에서 열린 ‘스트롱코리아 포럼 2021’에서 “기존 원자로와 달리 소형화된 SMR은 다양한 곳에 사용될 수 있어 활용 가능성이 매우 높다”며 “특히 수소를 뽑아내기 위해 SMR이 필수인 만큼 수소 경제를 준비하는 모든 국가가 사활을 걸 수밖에 없다”고 강조했다.로드리귀에즈 국장은 2019년부터 GIF 기술총괄책임자로 재직하고 있다. 2008~2013년엔 SMR의 유형 중 하나인 고온가스로(VHTR)와 수전해 기술을 연계하는 수소 생산 작업을 연구했다. 그는 이날 ‘그린수소 생산, SMR에 달렸다’를 주제로 이상일 현대엔지니어링 캐나다소형원자로프로젝트 책임자, 황일순 UNIST 원자력공학과 석좌교수, 김한곤 한국수력원자력 중앙연구원장과 토론했다. 좌장은 임채영 한국원자력연구원 혁신원자력시스템연구소장이 맡았다. 이번 행사는 사회적 거리두기 차원에서 온·오프라인으로 동시 개최됐다. 그린수소의 키 ‘SMR’세계 각국이 진행 중인 SMR 건립 프로젝트는 70여 개에 달한다. SMR은 대형 원전(1000~1400㎿) 대비 10~20분의 1 이하 크기지만 발전 용량은 수백㎿급에 이를 만큼 고효율을 자랑한다. 석탄화력발전소를 대체할 수도 있다.SMR의 가장 큰 특징은 ‘확장성’이다. 경량화돼 다양한 용도로 응용할 수 있다. 물류, 국방, 도심항공모빌리티(UAM) 등 다양한 곳에 쓰일 전망이다. 로드리귀에즈 국장은 “SMR 관련 뉴스가 매일 쏟아져나오는 등 글로벌 국가가 경쟁적으로 SMR 개발에 뛰어들고 있다”며 “현재 기술력 면에서는 기존 경수로 발전이 더 진전됐으나 향후 응용 측면에서 SMR의 가능성이 더 높기에 관심이 상당하다”고 설명했다.SMR은 수소경제의 핵심이라 할 수 있는 수전해 작업에 활용될 수 있다. 수전해는 물에 전기를 걸어 수소와 산소를 분리하는 과정이다. 핵심은 탄소중립을 위해 탄소를 배출하지 않고 생성된 전력을 사용해야 한다는 것이다. 수전해의 여러 유형 중 하나인 고온수전해(SOEC)는 전기와 동시에 고온 증기가 필요한데, SMR이 이를 충족할 수 있다.로드리귀에즈 국장은 “수전해 유형 중 알카라인 수전해, 양성자교환막(PEM) 수전해 등은 상온에서 작동하기에 재생에너지와 연동한다”며 “불규칙한 재생에너지의 특성으로 수전해 작업 또한 불규칙하게 진행되는 태생적 한계가 있다”고 설명했다. 이어 그는 “예측가능한 전력을 생산하는 SMR과 SOEC의 조합은 이를 보완 대체할 수 있다”고 말했다. 안정적이기도 한 SMRSMR은 안정성 측면에서도 검증됐다는 평가를 받는다. 크기가 작기 때문이다. 대형 원전은 부피가 커지면서 설계가 복잡해진다. 사소한 균열에도 전체가 위험에 노출된다. 운영 면에서도 규모가 크다 보니 ‘휴먼에러’, 즉 인간의 실수가 나타날 가능성이 높다. 반면 SMR은 덩치가 작은 덕분에 특수한 피복재로 감쌀 수 있고 운영도 효율화할 수 있다. 황일순 석좌교수는 “유럽은 안정성 측면에서 검증된 SMR을 녹색에너지로 분류하고 영국과 미국은 소형 원전에 세제혜택을 주며 재생에너지와 똑같이 대우한다”며 “글로벌 트렌드가 SMR의 안정성을 증명한다”고 말했다.실제 SMR 사업 사례도 소개됐다. 현대엔지니어링과 한국원자력연구원은 캐나다 북동부 초크리버연구소에 SMR을 짓는 사업을 하고 있다. SMR로 인근 광산마을에 전기를 공급하는 디젤 플랜트를 교체하는 프로젝트다. 오는 10월 상세설계에 들어가고 2026년 준공하는 게 목표다. 현대엔지니어링은 이 프로젝트를 발판으로 SMR과 SOEC를 연계하는 작업에도 들어갈 계획이다. 이상일 책임자는 “SMR과 SOEC가 연계되면 청정한 수소를 대량으로 만들 수 있다”고 설명했다.구민기 기자 kook@hankyung.com
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독일은 글로벌 수소경제 선두주자다. 수소 에너지 시장에서 우위를 점하기 위해 정부와 기업이 ‘쌍끌이’ 노력을 한 결과다. 정부는 법안과 금융정책을 마련해 수소경제를 적극 지원하고, 기업은 혁신 기술에 투자해 관련 서비스와 제품을 대거 내놓는 식이다.데틀레프 슈톨텐 국제에너지기구(IEA) 연료전지분과 의장은 “독일은 에너지 전환을 이루기 위해 새로운 정책과 금융지원책을 속속 내놓고 있다”며 “민간부문까지 동참시키기 위해선 장기적인 방향을 제시하는 기틀이 꼭 필요하기 때문”이라고 말했다.이달 들어 독일 정부가 착수한 탄소저감 목표 강화안이 대표적이다. 독일은 기존엔 2030년까지 탄소배출량을 2019년 대비 55% 줄이는 게 목표였다. 이를 두고 독일 헌법재판소와 연방정부가 연달아 ‘불충분하다’는 결정을 내렸다. 새 저감 목표는 55%가 아니라 65%다. 이 안이 통과되면 각 정부부처가 세부 이행안을 마련할 예정이다. 독일 정부는 작년엔 90억유로(약 12조3000억원)를 수소발전에 투입하겠다고 발표했다. 슈톨텐 의장은 “정부가 이 정도 노력을 해야 민간에서도 안정적으로 장기 투자를 벌일 수 있다”고 설명했다.기업도 화답했다. 독일 다임러는 수소차와 전기차 등을 늘려 2039년까지 주요 시장에서 전 차종에 대해 탄소중립(넷제로)을 이루는 게 목표다. 다임러는 ‘고급차 대명사’ 격인 메르세데스벤츠, 세계 트럭 1위 브랜드 다임러트럭을 두고 있는 대기업이다. 기존엔 내연기관 차량이 판매 비중의 99%를 차지한다. 이를 바꾸기 위해 수소트럭과 수소버스 포트폴리오를 늘리고, 2025년엔 수소연료전지를 생산할 계획이다. 만프레드 슈커르트 다임러트럭 상용차법규대응전략부문장은 “기업이 이 정도 ‘대변혁’을 약속할 수 있는 것은 국가가 정치금융적 바탕을 깔아줬기 때문”이라며 “다임러는 정부의 친환경 기조에 따라 일찌감치 연료전지 기술을 개발했고, 이를 신사업에 적극 활용할 것”이라고 전했다.독일은 수소경제 인프라와 제품을 함께 늘리는 선순환 구조를 추구하고 있다. 슈커르트 부문장은 “다임러가 친환경 자동차를 아무리 많이 만들어도 충전소가 부족하거나 전기·수소에너지가 비싸면 별 소용이 없다”며 “정부가 공공 충전소를 늘리고, 가격이 저렴한 재생에너지 수입망을 찾아나서는 등 각종 시도를 통해 기업을 돕고 있다”고 했다.선한결 기자 always@hankyung.com
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최정우 "수소사업, 포스코엔 생존 문제…30조 매출 내겠다"
“수소사업은 그 어느 기업보다 포스코에 더 절실합니다. 대규모 수소의 경제적 조달이야말로 철강사업의 생존과 직결되기 때문입니다.”최정우 포스코 회장은 26일 서울 용산 드래곤시티에서 열린 ‘스트롱코리아 포럼 2021’의 첫 번째 순서인 기조연설에서 수소사업의 당위성을 역설했다. 그는 ‘수소경제의 미래와 포스코 수소사업 방향’을 주제로 한 기조연설을 통해 2050년까지 탄소 배출량을 ‘제로(0)’로 만들겠다는 ‘넷제로(탄소중립)’ 비전을 설명했다. 또 2050년까지 수소 생산 500만t 체제를 구축하고, 수소사업에서 매출 30조원을 달성하겠다는 청사진도 제시했다.고로를 활용하는 철강산업은 탄소 배출이 많은 업종 중 하나다. 환경부에 따르면 2019년 기준 국내에서 온실가스를 가장 많이 배출한 기업이 포스코다. 8148만1198t을 배출했다. 그럼에도 기후변화라는 범지구적 재앙을 막기 위해선 기존 화석연료 중심의 경제구조를 수소로 전환해야 한다는 것이 최 회장의 설명이다.그는 “2050년 탄소중립을 달성하기 위해선 친환경 공정으로의 대대적 전환이 필요하다”고 강조했다. 대표적인 친환경 공정으로 수소환원제철공법을 소개했다. 수소환원제철은 철광석을 분해해 쇳물을 만드는데 환원제로 쓰이는 석탄을 100% 수소로 대체하는 공법으로 탄소를 일절 배출하지 않는다. 최 회장은 “수백 년 동안 이어온 고로방식을 폐기하고 완전히 새로운 철강공법으로 전환하는 새로운 도전”이라고 평가했다.포스코의 연간 조강생산량은 3800만t이다. 최 회장은 이를 수소환원제철공법으로 전면 전환하기 위해선 약 375만t의 수소가 필요할 것으로 내다봤다. 글로벌 컨설팅업체인 맥킨지컨설팅이 예상한 2050년 국내 수소 수요 1690만t의 4분의 1에 달한다. 이 때문에 포스코는 그 어느 기업보다 더 절실한 입장에서 수소사업을 추진해야 한다는 것이 최 회장의 설명이다.최 회장은 포스코의 수소비전을 글로벌 메이저 수소 생산·공급업체라고 제시했다. 국내를 넘어 세계 시장에 가장 경쟁력 있는 수소를 생산해 공급하겠다는 구상이다. 그는 포스코는 이미 오래전부터 수소 생산, 운송·저장, 활용에 필요한 핵심 노하우를 보유하고 있다고 소개했다. 최 회장은 “제철과정에서 나오는 부생가스에서 이미 수소를 생산하고 있다”며 “수소 운송·저장에 필요한 강재와 연료전지용 금속분리판 등이 수소 생태계에서 핵심소재로 사용되고 있다”고 밝혔다.포스코 수소비전의 최종 목표는 재생에너지를 활용한 그린수소 생산이다. 최 회장은 “물을 전기분해(수전해)해 얻는 그린수소 생산을 위해 재생에너지가 풍부한 해외 지역을 선점할 필요가 있다”며 “호주, 중동, 남미 등의 국가들과 긴밀하게 협력을 논의하고 있다”고 밝혔다. 이들 국가에 그린수소 생산거점을 구축하고, 생산된 그린수소는 국내에 도입하거나 해외에 판매한다는 계획이다. 발전부문 자회사인 포스코에너지를 통해 100% 수소로 발전하는 수소터빈발전 사업도 추진하기로 했다.최 회장은 “수소사업은 포스코와 한국 경제의 새로운 도약을 이끌어줄 신성장 엔진”이라며 “수소 대량생산을 통해 국내 유통망을 통해서도 저가로 공급해 산업계 발전에 도움이 되도록 하겠다”고 말했다. 수소경제에 대한 정부의 적극적인 지원도 당부했다. 그는 “수소경제는 포스코 단독으로만 이뤄낼 수 없는 과업”이라며 “핵심기술 개발에 제약과 장애가 없도록 정책과 제도가 뒷받침돼야 한다”고 강조했다.강경민 기자 kkm1026@hankyung.com
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