[어니 건더슨] SMR신기루

[상생21]

https://www.theenergymix.com/the-nuclear-mirage-why-small-modular-reactors-wont-save-nuclear-power-2/

핵 신기루: 소형 모듈형 원자로가 핵 발전을 구하지 못하는 이유
2025년 12월 24일

전체 기사: Climate & Capital Media
저자: 아르니 군더슨

NuScale SMR의 아티스트 렌더링 이미지입니다. (오리건 주립대학교/플리커)

이 기사는 연휴 기간 동안 재게시하는 2025년 주요 뉴스 모음의 일부입니다. 새해에는 정상적인 뉴스 게재 일정으로 복귀할 예정입니다.

어딜 봐도 원자력 산업의 과대광고 공세가 극에 달해 있습니다. 컬럼비아 대학교 글로벌 에너지 정책 센터는 "초고속" 원자력 발전 부활을 촉구하고, 골드만삭스, 마이크로소프트, 그리고 영국 정부는 소형 모듈형 원자로(SMR)를 기후 변화와 에너지 안보의 만병통치약으로 꼽고 있습니다. IT 억만장자들은 원자력 분야 베테랑들을 고용하고 있고, 월가에서는 인공지능 데이터 센터를 위한 "24시간 전력 공급"에 대한 이야기가 오가고 있습니다. 영국은 다가오는 에너지 부족 사태를 해결하기 위해 "미니 원자력 발전소"에 수십억 달러를 투자하고 있습니다.

이 이야기를 기억하시는 분들에게는 익숙하게 들릴 겁니다. 모르시는 분들은 잘 들어주세요. 저는 50년 넘게 원자력 산업에 몸담고 수석 부사장까지 승진했으며, 70여 곳의 원자력 발전소 프로젝트를 관리했습니다. 원자력 안전 관련 특허를 보유하고 있으며, 원자로 노심 용융 후 방사능 확산에 관한 논문 세 편을 공동 저술했습니다.

한때 나는 그 꿈을 믿었다. 그 꿈을 이루는 데 일조했다. 그런데 이제 이 세 번째 막이 펼쳐지는 것을 보니, 기시감에 고개를 절레절레 흔들 수밖에 없다. 원자력 산업의 최근 제안은 혁명이 아니라, 진정한 기후 해결책으로부터 주의를 돌리려는 값비싼 술책에 불과하기 때문이다.

SMR이란 정확히 무엇인가요?
소형 모듈형 원자로(SMR) 는 원자력 산업계의 최신 야심작입니다. 하지만 전략이라기보다는 희망에 가깝습니다. SMR은 원자력 산업계와 그 지지자들의 상상 속에만 존재합니다. 화려한 파워포인트 슬라이드에서나 볼 수 있는 존재입니다. 2020 년 세계 원자력 산업 현황 보고서의 저자인 마이클 슈나이더가 SMR을 " 파워포인트 원자로 "라고 명명한 이유도 바로 이 때문입니다. 설계 도면도, 청사진도, 작동하는 시제품도 존재하지 않습니다.

하지만 희망은 언제나 있으며, 목표는 기존 원자력 발전소의 3분의 1도 안 되는 크기인, 일반적으로 단위당 최대 300메가와트의 전력을 생산하는 첨단 핵분열 원자로를 건설하는 것입니다.

"소형"이라는 말은 출력과 물리적 크기가 작다는 것을 의미하며, "모듈형"이라는 말은 공장에서 제작하여 현장으로 운송한 후 필요에 따라 설치할 수 있도록 설계되었다는 뜻입니다. 이러한 설계 덕분에 기존 원자로보다 비용이 저렴하고 설치 속도도 빠릅니다. 이론적으로는 레고 블록을 조립하듯이 시간이 지남에 따라 모듈을 추가하여 출력을 확장할 수도 있습니다.

너무 작아서 성공할 수 없다
하지만 "소형"이라는 단어에 속아서는 안 됩니다. 소형 모듈형 원자로(SMR) 하나만으로도 중소 도시에 전력을 공급할 수 있을 만큼 거대하고 방사능이 매우 높은 산업용 기계이며, 히로시마와 나가사키에 투하된 폭탄보다 훨씬 더 많은 방사능을 함유하고 있습니다.

'소형'이라는 표현은 지난 세기의 거대 원자로와 비교했을 때만 상대적인 것입니다. 실제로 '소형' 원자로는 기존 원자로가 안고 있는 모든 큰 문제점을 그대로 안고 있습니다. 위험한 방사성 연료, 복잡한 안전 시스템, 그리고 치명적인 고장이나 사보타주 위험 등이 그것입니다. SMR(소형 모듈형 원자로)에서 진정으로 '소형'이라고 할 수 있는 것은 단지 규모의 경제 효과를 누릴 수 없다는 점뿐입니다. 이론적으로는 규모의 경제 덕분에 대형 원자로를 저렴하게 건설할 수 있을 것으로 예상되었지만, 실제로는 그렇지 못했습니다.

위험만 감수하면 아무런 이득도 없다
따라서 소형 모듈형 원자로는 양날의 검과 같습니다. 기존 원자력 발전소의 모든 위험과 문제점을 안고 있으면서도, 애초에 실현되지도 않았던 비용이나 규모의 경제라는 이점은 전혀 누릴 수 없습니다.

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하지만 원자력 발전 옹호자들은 상업용 원자력 발전의 슬픈 역사에 또 다른 실패의 장을 장식할 계획을 계속해서 밀어붙이고 있습니다. 공격받아 타격을 입은 상업용 원자력 산업계는 이제껏 해내지 못한 가장 대담한 시도를 하고 있습니다. 바로 전 세계 정부를 상대로 납세자들의 돈을 노리는 소형 모듈형 원자로(SMR) 로비입니다. 왜일까요? 어떤 민간 투자자도 3미터 길이의 우라늄 막대가 달린 핵발전소에는 손대지 않으려 하기 때문입니다.

참으로 아이러니한 상황입니다. 골드만삭스 , 마이크로소프트, 아마존은 SMR(소형 모듈형 원자로)을 AI의 에너지 수요부터 석탄 사용량 감소에 이르기까지 모든 문제의 해결책으로 꼽지만, 정작 원자력 발전소 운영사들은 원자력 발전이 재생 에너지보다 저렴할 것이라고는 약속하지 않습니다. 아마도 그들은 원자력 프로젝트 비용을 속여 국민을 기만한 혐의로 투옥된 웨스팅하우스 경영진을 떠올리기 때문일 것입니다. 그들은 제가 아는 것을 알고 있습니다. 더 작고 출력이 낮은 SMR이 마법처럼 저렴한 전력을 생산할 것이라고 생각하는 것은 순전히 환상이라는 것을 말입니다. 발전은 그런 식으로 작동하지 않습니다.

실패의 유산—그리고 그 속에서 나의 위치
저는 1970년대 초, 석사 학위와 원자로 운전 면허증을 가진 젊은 엔지니어로 코네티컷의 밀스톤 1호기에서 경력을 시작했습니다. 당시 우리는 전기를 "측정할 필요조차 없을 정도로 저렴하게" 만들겠다고 했습니다. 하지만 결과적으로 전기를 너무 비싸게 만들어 감당할 수 없게 되었고, 너무 복잡하게 만들어 안정적으로 운영할 수 없게 되었습니다.

거의 75년 동안 미국 국민은 드와이트 아이젠하워 대통령 재임 시절 처음 개발된 수백 개의 적자 원자력 발전소에 대한 "최후의 구매자" 역할을 해왔습니다. 미국에서 제때 또는 예산 내에서 건설된 원자로는 단 하나도 없습니다. 또 다른 130개의 원자력 발전소는 단 한 와트의 전력도 생산하기 전에 취소되었습니다. 이 모든 발전소는 막대한 납세자 보조금 없이는 재정적으로 타당하지 않았습니다.

2000년대 초, 원자력 산업은 "원자력 르네상스"를 약속하며 재기를 시도했습니다. 24개의 원자로 건설 계획이 발표되었지만, 그중 2개만 취소되었습니다. 현재 유일하게 남은 조지아주의 보그틀 3호기와 4호기는 예상 비용의 두 배에 달하는 건설 비용과 수년간 지연된 완공 일정으로 인해 미국에서 가장 비싼 전기를 생산하고 있습니다.

헹구고, 반복하고, 브랜드를 재정립하세요
새로운 세기가 도래했고, 원자력 산업계는 다시 소형 모듈형 원자로(SMR)에 주목하고 있습니다. 조립 라인 생산 방식이 품질을 보장하고 비용을 절감할 것이라는 주장이 제기되고 있습니다. 하지만 조립 라인은 부품을 복제하는 것만큼이나 결함도 효율적으로 복제할 수 있습니다. 1970년대에 저는 채터누가의 한 공장을 시찰했는데, 모든 원자로 용기의 용접 부위가 오염되어 있었습니다. 6개의 원자로가 공장에서 발생한 손상을 안고 현장에 도착했고, 이로 인해 수명이 단축되고 효율이 저하되었습니다.

또한, 지금까지 미국에서 제작된 모든 원자로용 증기 발생기가 조기에 고장났다는 점을 고려해 보십시오. 교체된 발생기조차도 고장나는 경우가 있었는데, 심지어 1년도 채 되지 않아 고장난 적도 있습니다. 소형 모듈형 원자로(SMR)도 같은 기술을 사용하는데, 이번에는 결과가 다를 거라고 우리가 믿어야 한다는 말입니까?

오늘날의 소형 모듈형 원자로(SMR)와 비슷한 크기의 초기 시제품들은 정기적으로, 때로는 치명적인 실패를 겪었습니다. 악명 높은 아이다호의 SL-1 원자로는 폭발하여 운영자 3명 전원이 사망했습니다. 월스트리트 저널은 이러한 원자로들을 "원자력 레몬"이라고 불렀는데, 이는 예상보다 비용은 많이 들고 효율은 떨어졌다는 의미였습니다.

저는 원자력 발전소가 얼마나 신뢰할 수 없는지 직접 목격했습니다. 제 경력이 시작된 밀스톤 1호기에서는 반복되는 기계 고장으로 인해 발전소가 몇 달씩 가동을 중단하곤 했습니다. 한 문제를 해결하면 1년 후에 똑같은 문제가 다시 발생하곤 했습니다.

다르다고 해서 더 좋은 것은 아닙니다.
새로운 것은 불확실성을 낳는다. 소형 모듈형 원자로(SMR)와 기존 원자로는 모두 원자로라는 범주에 속하지만, 유사점은 거기까지다. 이 두 개념 간의 기계적, 전기적 차이는 매우 크며, SMR은 기존 원자력 발전소에서 충분히 분석되거나 경험되지 않은 수많은 새로운 공학적 과제를 제시한다. 이는 예상되는 이점을 상쇄하고 안정적인 상용화를 향한 여정을 지연시킬 가능성이 있다.

이러한 변화들은 각각 새로운 실패 가능성을 내포하고 있으며, 그 어느 것도 제대로 이해되지 않고 있고, 모든 실패를 해결하는 데는 막대한 비용이 소요됩니다. 소형 모듈형 원자로(SMR)는 무기급에 가까운 고농축 우라늄 사용을 포함하여 검증되지 않은 여러 문제점을 야기하며, 이는 핵확산 및 안전 문제를 불러일으킵니다.

오히려 소형 원자로는 크기가 작다는 점에서 몇 가지 문제를 악화시키기도 합니다. 소형 원자로는 핵연료봉이 작기 때문에 기존 원자로보다 더 많은 중성자가 누출될 수 있으며, 이는 원자로 자체에 더 복잡한 손상을 초래하고 관리 및 처리가 더 어렵고 비용이 많이 드는 다양한 종류의 방사성 폐기물을 발생시킵니다.

따라서 "모듈식"이라는 장점에도 불구하고, 각각의 소형 모듈형 원자로는 여전히 다른 원자로와 마찬가지로 동일한 수준의 보안, 비상 계획 및 장기 폐기물 관리가 필요한 거대한 방사성 시설물입니다.

뒤집힌 경제학
소형 모듈형 원자로(SMR)는 기존의 위험과 복잡성을 그대로 안고 있을 뿐 아니라, 규모의 경제 상실로 인해 에너지 단위당 비용이 훨씬 더 높아집니다. 이것이 바로 원자력 발전이 경제적으로 타당하지 않았던 이유입니다. 미국에서 건설된 모든 원자력 발전소는 공공 보조금이 필요했고, 원자로 크기를 키우거나, 공장에서 모듈식으로 설계하거나, 안전 장치를 제거하는 등의 방법으로 단위 비용을 줄이려는 모든 시도는 결국 재앙이나 실망으로 끝났습니다.

실패한 약속들
원자력 산업계가 새롭게 내세우는 주장, 즉 소형 모듈형 원자로(SMR)의 대량 생산이 비용을 절감할 것이라는 주장은 규모의 경제가 가져다주는 냉혹한 교훈을 무시하는 것입니다. 원자력 분야에서는 항상 규모가 클수록 좋다는 것이 통념이었습니다. 그런데 이제 갑자기 규모가 작은 것이 해답이라고요? 이건 혁신이 아니라 절박함일 뿐입니다.

약속이 지켜지지 않은 대표적인 사례로, 미국 최초의 소형 모듈형 원자로(SMR) 건설이 유타주에서 추진되었던 누스케일(NuScale) 프로젝트 보다 더 좋은 예가 있을까요? 2023년 11월, 유타주 지방자치단체 전력 시스템 연합 (UAMPS)은 치솟는 비용을 이유로 프로젝트를 취소했습니다. 2015년 발표된 이 프로젝트는 2023년까지 30억 달러를 투자하여 원자로 12기를 건설하는 것을 목표로 했습니다. 하지만 11월 프로젝트 취소 당시에는 예상 비용이 세 배로 늘어났습니다.

여우가 닭장을 지킨다
미국 원자력규제위원회(NRC) 같은 기관이 미국 시민의 이익을 대변한다고 생각한다면, 다시 생각해 보십시오. NRC는 소형 모듈형 원자로(SMR) 공급업체들의 요구에 따라 안전 및 인력 요건을 반복적으로 완화해 왔습니다. 이는 명백한 규제 기관의 포위 공격이며, 연방항공청(FAA)이 보잉 737 MAX 사태를 방치했던 참담한 사례가 되풀이되는 것입니다.

"NRC는 완전히 장악당한 기관입니다... NEI는 NRC가 제안한 신규 원자로 보안을 약화시키는 새로운 규정의 문구가 지나치게 엄격하다고 항의했습니다. 그러자 NRC는 이에 순응하여 초안을 완전히 수정했습니다. 한심한 일입니다."라고 미국 과학자협회(Union of Concerned Scientists)의 에드윈 라이먼 박사가 말했습니다.

SMR 업계의 주요 인물들
하지만 이러한 상황에도 불구하고 원자력 발전소 업체들은 소형 모듈형 원자로(SMR) 개발을 계속해서 추진하고 있습니다.

홀텍: 이 회사는 원자로를 건설한 적이 없습니다. 3년 동안 설계가 세 번이나 바뀌었는데, 매번 더 크고 복잡하고 비용도 더 많이 들었습니다. 한때 홀텍은 자사의 원자로가 초콜릿 공장만큼 안전하다고 주장하기도 했습니다. 윌리 웡카라면 동의하지 않겠지만요.
나트륨 원자로: 빌 게이츠의 지원을 받는 이 원자로는 액체 나트륨 냉각재와 열 저장 장치를 사용합니다. 설계가 너무 복잡해서 언론 보도 몇 건과 정부 보조금 몇 건 정도만 나올 가능성이 높습니다. 그리고 결정적인 문제는 나트륨 원자로의 첫 번째 원자로 노심에 사용할 수 있는 유일한 연료가 러시아산이었다는 점입니다. 러시아가 우크라이나를 침공하면서 프로젝트는 최소 2년 이상 지연되었고, 지정학적으로 불안정한 단일 연료 공급원에 의존하는 차세대 원자로 건설의 어리석음을 드러냈습니다.
NuScale은 SMR 설계에 대해 최초로 NRC 승인을 받았지만, 고객이 없었고 결국 비용 초과로 주력 프로젝트를 취소했습니다. 원래 50메가와트 규모였던 설계는 경제성이 떨어지자 77메가와트로 빠르게 확장되었습니다. 설계를 재검토한 후 새로운 버전이 결국 승인을 받았지만, 정부 보조금을 받지 않는 잠재적 구매자가 없었습니다.
웨스팅하우스 : 노련한 기업이죠. 조지아에 있는 AP1000 원자로 때문에 회사가 거의 파산할 뻔했지만, 이제는 훨씬 더 작은 AP300으로 돌아왔습니다. 처음엔 실패하더라도 원자로 크기를 줄여서 다시 시도하는 거죠.
골드만삭스, 마이크로소프트, 그리고 영국: 새로운 진정한 신봉자들
하지만 좋은 이야기에 사실이 방해가 되어서는 안 됩니다. 세계 금융 및 기술 대기업들이 누군가의 보조금만 있다면 소형 모듈형 원자로(SMR)에 앞장서는 모습은 거의 감동적일 정도입니다. 골드만삭스는 SMR이 미래 데이터 센터에 "24시간 전력 공급"을 제공할 수 있다고 예측하며, 심지어 대규모 재생 에너지보다 비용이 저렴할 수 있다고 주장합니다. 마이크로소프트는 소형 원자로가 클라우드 및 AI 사업을 탄소 배출 없이 운영하는 데 도움이 될 것이라고 확신하며, 원자력 분야 베테랑들을 적극적으로 영입하여 SMR 전략을 가속화하고 있습니다.

영국 정부는 다가오는 에너지 부족 문제를 해결하고 일자리 창출, 에너지 안보 강화, 저탄소 미래를 약속하며 롤스로이스와 차세대 "소형 원자력 발전소"에 수십억 파운드를 투자하고 있다.

원자력이 재생에너지와 경쟁할 수 없는 이유
초기 원자력 발전소의 꿈은 우라늄 채굴이 석탄 채굴보다 훨씬 저렴하다는 것이었습니다. 하지만 원자력 발전 비용은 계속해서 상승하는 반면, 풍력, 태양광, 배터리 저장 장치는 매년 더 저렴해지고 신뢰성도 높아지고 있습니다. 게다가 태양과 바람은 무료로 에너지를 제공합니다. 이제 대부분의 시장에서 재생 에너지는 가장 저렴한 신규 전력 공급원입니다. 이와 대조적으로 원자력은 경험 축적이나 대량 생산을 통해 비용을 절감한 적이 없습니다. 새로운 설계가 나올 때마다 새로운 실험이 필요하며, 새로운 위험과 비용이 수반됩니다.

소형 모듈형 원자로(SMR)에 투자되는 모든 달러는 검증되고 저렴하며 신속하게 배치 가능한 재생 에너지원에 투자되지 못하는 달러입니다. 더욱 심각한 것은 원자력 프로젝트를 괴롭혀 온 지연과 예산 초과로 인해 시급한 기후 목표를 달성하기 위한 시기에 맞춰 SMR을 건설할 수 없다는 점입니다. 반면 풍력, 태양광, 에너지 저장 장치는 이미 안정적이고 저렴하며 깨끗한 전력을 전력망에 공급하고 있습니다.

반세기 동안 원자력 분야에서 일해온 저는 확신을 가지고 이렇게 말할 수 있습니다. 최근의 소형 모듈형 원자로(SMR) 추진은 혁명이 아니라 과거의 재탕(혹은 퇴보)일 뿐입니다. 이는 에너지 시스템의 탈탄소화라는 진정한 과제에서 주의를 분산시키는 값비싼 술책에 불과합니다. 기후 위기는 검증되고, 확장 가능하며, 경제적인 해결책을 요구하는데, 어떤 형태의 원자력 발전도 이러한 조건을 충족한 적이 없습니다.

SMR은 절대 만들어지지 않을 것이다.
마지막 아이러니는 바로 이것입니다. 온갖 헤드라인과 수십억 달러에 달하는 납세자 보조금에도 불구하고, 소형 모듈형 원자로(SMR)는 결코 건설되지 않을 것입니다. 실질적인 성과를 낼 만큼의 시간적 여유도 없고, 합리적인 가격으로도 불가능하기 때문입니다. 하지만 업계는 이러한 상황에도 불구하고 수십억 달러의 공적 자금을 쏟아부으며, 실질적이고 검증된 해결책에서 자원을 낭비하는 허황된 꿈을 쫓고 있습니다. 요기 베라의 말처럼, "데자뷔가 다시 시작되는군요." 이 원자력 오페라의 모든 막을 직접 겪어온 사람으로서 저는 이렇게 덧붙일 수밖에 없습니다. 한 번 속으면 속인 사람이 나쁜 거고, 두 번 속으면 속은 사람이 나쁜 겁니다. 하지만 세 번째 속는다면? 그건 바로 핵무기에 대한 광기일 뿐입니다.

아니 군더슨은 전직 원자력 산업 임원이자 페어윈즈 에너지 교육(Fairewinds Energy Education)의 수석 엔지니어입니다. 그는 전 세계적으로 원자력 안전 및 신뢰성에 대한 전문가 증언을 해왔습니다.

이 글은 원래 Climate & Capital Media에 게재되었습니다.