미국은 소형 원전, 중국은 대형 원전에 거는 이유
전 세계적으로 원자력 산업이 탄소 배출 없는 전력 수요를 충족하기 위해 재조명받고 있으나, 미국과 프랑스 등 기존 강국은 막대한 초기 자본과 복잡한 규제로 인해 신규 대형 원전 건설에 어려움을 겪으며 소형 원전(SMR) 개발에 주력하고 있습니다. 반면, 중국은 철저한 표준화와 효율적인 프로젝트 관리를 바탕으로 대형 원전을 평균 5~7년이라는 빠른 속도로 대량 건설하며 2030년 미국과 EU를 제치고 세계 최대 원전 보유국으로 부상할 전망입니다. 이는 각국이 전력망 확충 속도와 에너지 안보를 위해 서로 다른 원자력 전략을 선택하고 있음을 보여줍니다.
핵심 요약
이는 두 가지 다른 원자력 산업의 이야기입니다. 중국에서는 대형 원전이 놀라운 속도로 건설되고 있습니다. 이 나라는 2016년 이후 원전 규모를 거의 두 배로 늘려 총 발전 용량 약 60 기가와트(GW)에 도달했습니다. 새로운 시설은 거의 모두 기가와트급 가압수형 원자로(PWR)입니다. 반면, 같은 기간 미국에서는 조지아주 보글(Vogtle) 발전소의 3호기와 4호기 단 두 개의 원전만 건설했습니다.
하지만 소형 원전은 많은 기대와 투자를 끌어들이고 있습니다. 최근 한 마이크로 원전 개발업체는 미국 에너지부(DOE)의 새로운 시범 프로그램에서 원자로가 임계(Criticality)에 도달하는 성과를 거두었습니다. 전 세계가 증가하는 전력 수요를 충족하기 위해 경쟁하고 있으며, 많은 국가들이 온실가스 배출이 없는 원자력과 같은 에너지원에 관심을 가지고 있습니다. 여기서 핵심적인 질문은 다음과 같습니다. 전력망에 전력을 빠르게 공급한다는 측면에서 이 두 가지 전략 중 어느 것이 진정으로 성과를 거둘 수 있을까요?
현재 미국과 프랑스는 원자력 산업의 리더로 알려져 있습니다. 미국이 세계 최대 규모의 원전을 보유하고 있으며 프랑스가 그 뒤를 잇습니다. 프랑스는 전력망을 원자력에 크게 의존하고 있으며, 국가 전력의 약 3분의 2가 원자로에서 나옵니다. 하지만 이들은 최근 수년간 함대에 새로운 원전을 거의 추가하지 못했습니다. 미국이 내세울 수 있는 것은 보글 발전소뿐이며, 프랑스는 2024년 12월에 20년 만에 처음으로 최신 원자로를 전력망에 연결했습니다.
오늘날 원자력 산업을 지배하는 대규모 프로젝트를 건설하는 것은 매우 어렵습니다. 선행 투자금은 수십억 달러에 달할 수 있으므로, 투자자는 손익분기점을 찾기 위해 수십 년을 기다려야 합니다. 설계는 복잡하며 규제 과정에서 자주 변경되어 비용과 시간이 추가됩니다. 많은 사람들이 이러한 국가들에서 상황을 반전시킬 열쇠가 소형 원전이 될 수 있다고 희망합니다. 그 아이디어는 원자로의 크기를 줄임으로써 새로운 기술을 증명하는 데 필요한 초기 투자를 줄일 수 있다는 것입니다. 이 원자로들은 현장에서 건설되는 대신 공장에서 조립될 수도 있어, 시간이 지남에 따라 가격을 낮출 수 있습니다.
이러한 소형 원전은 미국 내 수많은 관심과 투자의 대상이며, 여기에는 새로운 미국 에너지부 시범 프로그램도 포함됩니다. 에너지부는 작년에 미국 건국 250주년이 되는 2026년 7월 4일까지 3개의 시험용 원자로가 임계에 도달하는 것을 목표로 삼았습니다. (임계는 원자로가 에너지를 방출할 수 있는 자가 지속적인 연쇄 반응을 달성하는 시점을 말합니다.) 지난주, 캘리포니아에 본사를 둔 안타레스(Antares)는 자체 마크-0(Mark-0) 원자로로 이 중요한 이정표를 달성했습니다. 이 회사는 궁극적으로 100킬로와트(kW)에서 1메가와트(MW)의 전력을 생산하도록 설계된 마이크로 원전을 건설할 계획입니다. (현재 전력망에 연결된 대형 원자로는 최소 이보다 1,000배 큽니다.) 코어 설계는 나트륨 냉각 원자로이며, 현재 대부분의 원자로가 사용하는 것보다 더 농축된 연료가 흑연으로 코팅된 자립형 구형인 트리소(TRISO) 연료를 사용합니다. 하지만 실제로 전력을 생산하기 위해서는 아직 갈 길이 멉니다. 마크-0에는 전력 변환이나 열 제거 시스템이 아직 없습니다. 조던 브램블(Jordan Bramble) 최고경영자(CEO)는 AP 통신에 2027년 말에 전력을 생산하고 2028년까지 현장에 배치할 계획이라고 밝혔습니다.
민간 부문 역시 관심을 가지고 투자하고 있습니다. 빅테크 기업들은 데이터 센터의 전력을 공급하는 데 도움이 되기를 바라며 새로운 원자로에 자금을 쏟아붓고 있습니다.
하지만 지구 반대편을 보면, 다른 국가들은 기존의 설계 방식을 고수하고 있습니다. 중국은 문자 그대로 대형 원자로를 쏟아내고 있습니다. 2025년에 6개의 새로운 원자로 건설이 시작되었으며, 2026년 처음 5개월 동안 2개가 더 착공되었습니다. 이 나라는 2030년까지 설치된 원자력 용량 측면에서 미국과 유럽연합(EU)을 모두 추월할 전망입니다. 여기서의 속도는 놀랍습니다. 2024년 기준, 중국에서 새로운 원자로를 건설하는 데 걸리는 평균 시간은 5~7년 사이였습니다. 전 세계 평균은 약 9년이며, 미국에서 가장 최근에 건설된 두 개의 원자로는 약 15년이 걸렸습니다. 이러한 속도의 핵심 중 하나는 표준화입니다. 중국은 원자로를 설계, 허가 및 건설하기 위한 통일된 프로젝트 관리 시스템을 구축했습니다.