[원전] 미래 원전 기술의 핵심, SMR·MSR·SFR 등 신형 원자로 유형별 분석

각 원자로 유형은 기술적 특성과 활용 목적에 따라 분류됩니다. 이번 포스팅에서는 경수형 소형모듈원자로(SMR), FSMR, MSR, VHTR, HPR, SFR에 대해 상세히 설명드리겠습니다. 원자로 설계 및 발전 방식, 장단점, 활용성 등을 중심으로 정리하였습니다.

 

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1. 경수형 소형모듈원자로 (Light Water Small Modular Reactor, SMR)

 

개요

• 경수(일반 물)를 냉각재와 감속재로 사용하는 소형 원자로

• 전통적인 대형 원전 기술(LWR)을 기반으로 하되, 소형화 및 모듈화한 형태

 

주요 특징

• 출력: 약 50~300 MWe

• 냉각재 및 감속재: 일반 물 (경수)

• 설계 개념: 일체형 압력용기, 모듈화 생산, 지하 설치

• 대표 기술: NuScale, SMART(KAERI), BWRX-300(GE Hitachi)

 -> 우리나라에서 갖고 있는 기술력인 SMART는 해외 수출/ 국내 적용을 앞두고 있음

 

장점

• 초기 투자비 절감, 설치 유연성

• 안전성 향상 (수동 냉각, 자연 대류)

• 비전력 분야 적용 가능 (열공급, 해수담수화)

 

단점

• 경제성 확보 과제 (규모의 경제 미약)

• 폐기물 관리 문제는 여전히 존재

 

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2. FSMR (Floating Small Modular Reactor, 해상형 SMR)

 

개요

• 바지선 혹은 해양 플랫폼에 설치되는 부유식 SMR

• 경수형 또는 기타 기술 기반 가능

 

주요 특징

• 이동 가능: 필요시 지역 간 이동

• 설치 위치: 연안/해상

• 냉각: 바닷물 이용 가능

 

대표 사례

• 러시아의 Akademik Lomonosov (70 MWe)

• 한국의 해상형 SMART 해양원전 연구 중

 

장점

• 육상 기반 인프라 불필요

• 해수 냉각으로 냉각 효율 증가

• 재난 지역, 전력 소외 지역에 적합

 

단점

• 해상 안전 및 보안 문제

• 해양환경 영향 우려

 

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3. MSR (Molten Salt Reactor, 용융염로)

 

개요

• 핵연료를 용융된 염에 용해시켜 사용하는 원자로

• 고온에서도 안정적이며, 액체연료 순환형 가능

 

주요 특징

• 냉각재: 용융염 (LiF-BeF₂ 등)

• 연료 형태: 액체 연료 (우라늄, 토륨 기반 가능)

• 운전 온도: 약 600~800℃

 

장점

• 고온 열공급 가능 (산업용 열 활용)

• 운전 중 연료 교체 및 폐기물 감소

• 자연 대류 및 저압 운전 → 안전성 향상

 

단점

• 기술적 미성숙 (재료부식, 연료처리 기술 부족)

• 규제 체계 미비

 

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4. VHTR (Very High Temperature Reactor, 초고온가스로)

 

개요

• 가스를 냉각재로 사용하는 고온형 고온가스로

• 차세대 원자로(Gen-IV) 중 하나

 

주요 특징

• 냉각재: 헬륨가스

• 연료: TRISO 피복입자연료

• 운전 온도: 약 850~1000℃

 

장점

• 수소 생산, 고온공정 열원으로 활용 가능

• 핵융합과의 연계 연구에 적합

• 높은 내재적 안전성(TRISO 연료 안정)

 

단점

• 열 교환기 등 고온부 재료 기술 확보 필요

• 헬륨 누출 및 압력 문제

 

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5. HPR (High Power Reactor, 고출력 원자로)

 

개요

• 일반적으로 1000 MWe 이상의 대형 경수로를 지칭

• HPR이라는 용어는 공식 분류는 아니나, 일부 국가에서 대형 PWR(가압수형 원자로)에 사용

 

대표 사례

• HPR1000 (중국의 화룽1호, 1150 MWe)

• 중국이 자체 개발한 Gen-III+ 가압수형 원자로

• 설계수명 60년, 수동안전계통 탑재

 

장점

• 대량 전력 생산에 유리

• 기존 원전과의 호환성

 

단점

• 부지 확보 및 대규모 투자 필요

• 사고시 영향범위 큼

 

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6. SFR (Sodium-cooled Fast Reactor, 나트륨냉각 고속로)

 

개요

• 고속 중성자 이용 및 나트륨 냉각재 사용

• 사용후핵연료 재처리 및 소듐냉각 기반

 

주요 특징

• 냉각재: 액체 나트륨

• 중성자 속도: 고속 중성자

• 연료: 우라늄, 플루토늄, MA 혼합

 

장점

• 사용후핵연료 재활용 가능 (폐기물 감소)

• 고속로 사이클 → 자원 효율성 향상

• 고열 및 고효율 설계 가능

 

단점

• 나트륨과 공기/물 반응성 → 화재 위험

• 운전 및 유지보수 어려움

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위의 내용이 여러분의 이해도 증진에 도움이 되셨길 바랍니다.