SMR이란? 소형모듈원자로 뜻과 대형원전·PWR·BWR 차이
앞선 글에서는 PWR과 BWR의 발전 원리를 살펴봤습니다.
PWR은 원자로 안의 물을 끓이지 않고 증기발생기에서 별도의 증기를 만드는 방식이고, BWR은 원자로에서 물을 직접 끓여 만든 증기로 터빈을 돌리는 방식입니다.
그렇다면 최근 자주 언급되는 SMR은 PWR이나 BWR과 무엇이 다를까요?
가장 먼저 알아야 할 내용은 다음과 같습니다.
SMR은 PWR이나 BWR처럼 냉각과 증기 생성 방식을 나타내는 명칭이 아닙니다.
SMR은 원자로의 출력 규모와 모듈화된 설계·제작·건설 개념을 나타냅니다. 따라서 PWR 방식의 SMR도 있고, BWR 방식의 SMR도 있습니다.
오늘은 SMR의 정확한 뜻과 종류, 대형원전과의 차이, 기대 효과와 상용화 과제를 정리해 보겠습니다.
※ 이 글은 2026년 8월 20일 기준으로 확인했습니다. 개발 중인 원자로의 인허가와 건설 일정은 변경될 수 있습니다.
SMR 소형모듈원자로의 출력 기준과 모듈화 방식, 적용 가능한 원자로 종류와 상용화 과제를 정리한 이미지
SMR이란?
SMR은 Small Modular Reactor의 약자로, 우리말로는 소형모듈원자로라고 합니다.
국제원자력기구는 SMR을 일반적으로 모듈당 전기출력이 300MWe 이하인 원자로로 설명합니다.
MWe는 실제 발전기가 생산하는 전기출력을 나타냅니다. 원자로에서 발생하는 열출력인 MWt와는 구분해야 합니다.
SMR이라는 이름은 세 가지 의미를 담고 있습니다.
Small
기존 대형원전보다 원자로와 주요 설비의 크기 및 모듈당 출력이 작습니다.
다만 여러 개의 모듈을 한 부지에 설치하면 발전소 전체 출력은 300MWe를 넘을 수 있습니다.
Modular
주요 기기와 구조물을 표준화해 공장에서 제작하고, 현장으로 운송해 조립하는 방식을 확대하는 개념입니다.
필요한 전력 수요에 맞춰 원자로 모듈을 단계적으로 추가하는 다중 모듈 발전소도 구성할 수 있습니다.
여기서 모듈화가 발전소 전체를 완성된 상태로 운송한다는 의미는 아닙니다. 설계에 따라 원자로 모듈이나 주요 기기, 구조물을 나눠 제작하고 현장에서 조립할 수 있습니다.
Reactor
SMR도 핵분열 반응에서 발생하는 열을 이용해 전기나 산업용 열을 생산하는 원자로입니다.
크기는 작아졌지만 핵연료와 냉각계통, 안전계통, 방사선 방호, 사용후핵연료 관리가 필요한 원자력시설이라는 점은 대형원전과 같습니다.
300MWe 이하면 모두 SMR일까?
300MWe 이하는 국제원자력기구가 사용하는 일반적인 분류 기준입니다.
하지만 SMR의 출력 범위를 규정하는 세계 공통의 법적 기준이 있는 것은 아닙니다. 국가와 기관, 사업에 따라 300MWe보다 출력이 큰 원자로를 SMR 사업에 포함하기도 합니다.
따라서 특정 원자로가 SMR인지 확인할 때는 출력뿐 아니라 다음 내용을 함께 살펴봐야 합니다.
- 주요 설비의 모듈화 여부
- 공장 제작과 현장 조립 방식
- 반복 건설을 고려한 표준설계
- 단일 또는 다중 모듈 배치 가능성
- 해당 국가 규제기관의 분류
SMR은 하나의 원자로 방식이 아니다
SMR은 원자로의 크기와 모듈화 개념을 나타냅니다.
따라서 SMR 안에는 여러 원자로 방식이 포함될 수 있습니다.
일체형 가압경수로, 비등수형 원자로, 고온가스로, 고속로와 용융염로 등 SMR에 적용되는 원자로 기술 종류
일체형 가압경수로 방식
현재 개발되는 SMR 중에는 PWR 기술을 기반으로 한 원자로가 많습니다.
대형 PWR에서는 원자로용기와 증기발생기, 가압기, 원자로냉각재펌프가 배관으로 연결됩니다.
일체형 가압경수로는 이러한 주요 설비를 하나의 원자로용기 안에 통합하거나 연결 배관을 크게 줄이는 방향으로 설계합니다.
대형 냉각재 배관을 줄이면 배관 파단으로 인한 냉각재 상실사고 가능성을 낮추는 설계상 이점을 기대할 수 있습니다.
대표적인 일체형 가압경수로 SMR은 다음과 같습니다.
- 한국 SMART100
- 한국 i-SMR
- 미국 NuScale Power Module
- 미국 Holtec SMR-300
- 미국 Westinghouse AP300
각 원자로의 출력과 안전계통, 냉각 방식, 개발 단계는 서로 다릅니다.
BWR 방식의 SMR
BWR 방식의 SMR은 원자로 안에서 물을 직접 끓여 증기를 만듭니다.
별도의 증기발생기와 2차계통 없이 원자로에서 만들어진 증기가 터빈으로 이동하는 직접 사이클을 사용합니다.
대표적인 설계가 GE Vernova Hitachi의 BWRX-300입니다.
BWRX-300은 300MWe급 자연순환 비등수형 원자로로, 기존 ESBWR 기술을 기반으로 주요 계통과 기기 수를 줄이는 방향으로 개발됐습니다.
캐나다 달링턴 신규원전 사업에는 BWRX-300이 선정돼 건설이 진행되고 있습니다.
고온가스로 방식의 SMR
고온가스로는 물 대신 헬륨을 냉각재로 사용합니다.
원자로에서 높은 온도의 열을 생산할 수 있어 전기 생산뿐 아니라 산업용 공정열과 수소 생산에도 활용할 수 있다는 특징이 있습니다.
대표적인 설계로는 중국의 HTR-PM과 미국 X-energy의 Xe-100 등이 있습니다.
고온가스로는 일반적인 경수로와 핵연료 형태와 냉각재, 열전달 방식이 다르므로 별도의 연료 공급망과 인허가 검증이 필요합니다.
고속로와 용융염로 방식
일부 SMR은 물이 아닌 액체금속이나 용융염을 냉각재로 사용합니다.
소듐냉각고속로는 액체 소듐을 냉각재로 사용하고, 용융염로는 고온의 염을 냉각재 또는 연료 매질로 활용합니다.
이러한 비경수형 원자로는 높은 운전온도와 새로운 연료주기 등의 가능성이 있지만, 기존 경수로와 다른 재료, 연료, 인허가 기준과 공급망이 필요할 수 있습니다.
따라서 SMR이라는 이름만 보고 모든 설계가 같은 기술을 사용한다고 생각하면 안 됩니다.
마이크로원자로는 무엇일까?
마이크로원자로는 SMR보다 더 작은 원자로입니다.
미국 에너지부와 국제원자력기구 자료에서는 일반적으로 약 10MWe 이하의 전기출력을 갖는 원자로를 마이크로원자로 또는 MMR 범주로 설명합니다.
트럭이나 선박, 철도 등을 이용한 운송 가능성을 높이고, 송전망이 부족한 원격지와 군사시설, 광산, 도서지역 등에 전력과 열을 공급하는 용도로 개발되고 있습니다.
다만 마이크로원자로의 출력 기준 역시 기관과 설계에 따라 다를 수 있습니다.
SMR은 어떻게 건설될까?
SMR이 목표로 하는 일반적인 개발과 건설 흐름은 다음과 같습니다.
- 반복 건설할 수 있는 표준설계를 개발합니다.
- 규제기관으로부터 설계와 부지에 필요한 인허가를 받습니다.
- 원자로 모듈과 주요 기기를 공장에서 제작합니다.
- 제작된 기기와 구조물을 발전소 부지로 운송합니다.
- 현장에서 토목·건축 공사와 모듈 조립을 진행합니다.
- 시운전과 규제기관 검사를 거쳐 상업운전을 시작합니다.
- 전력 수요가 증가하면 추가 모듈을 건설할 수 있습니다.
SMR의 경제성은 이 과정을 여러 프로젝트에서 반복하는 데서 나옵니다.
같은 설계를 반복 제작하면 공장 생산과 시공 경험이 축적되고, 후속 호기에서 제작시간과 비용이 줄어드는 학습효과를 기대할 수 있습니다.
하지만 최초로 건설하는 초도호기에는 설계 변경과 인허가, 공급망 구축 비용이 집중될 수 있습니다.
대형원전과 SMR은 무엇이 다를까?
대형원전은 한 기에서 많은 전력을 생산해 규모의 경제를 확보하는 방식입니다.
반면 SMR은 단위 출력을 줄이고 동일한 설계를 반복 제작해 경제성을 확보하는 것을 목표로 합니다.
대형원전과 SMR의 단위 출력, 건설 방식, 투자 구조와 경제성 논리 비교
단위 출력
대형원전은 통상 한 기에서 약 1,000MWe 이상의 전력을 생산합니다.
SMR은 국제원자력기구의 일반적인 기준으로 모듈당 300MWe 이하입니다.
건설 방식
대형원전은 부지에서 수행하는 대규모 토목·건축·설비공사의 비중이 큽니다.
SMR은 주요 기기와 모듈의 공장 제작 비중을 높이고 현장에서는 조립과 연결 작업을 수행하는 방식을 확대하려 합니다.
투자 방식
대형원전은 한 기의 출력이 큰 만큼 초기 투자 규모도 큽니다.
SMR은 모듈별로 투자하고 전력 수요에 맞춰 추가 모듈을 건설하는 단계적 투자 방식을 활용할 수 있습니다.
다만 동일한 총출력을 기준으로 보면 여러 개의 SMR 모듈을 건설해야 하므로 총사업비가 반드시 더 낮아지는 것은 아닙니다.
경제성 확보 방식
대형원전은 큰 출력에서 얻는 규모의 경제가 중요합니다.
SMR은 설계 표준화와 공장 제작, 반복 발주, 다수 모듈 생산을 통한 계열화의 경제가 중요합니다.
SMR에서 기대하는 장점
모듈별 초기 투자 규모를 줄일 수 있다
한 번에 대형원전 한 기 전체를 건설하는 것보다 모듈별 투자금액을 줄일 수 있습니다.
이는 자금 조달 규모와 건설 위험을 나눌 수 있다는 의미이며, 발전단가가 자동으로 낮아진다는 뜻은 아닙니다.
전력 수요에 맞춰 증설할 수 있다
처음에는 한두 개의 모듈을 운영하고 전력 수요가 증가하면 추가 모듈을 설치할 수 있습니다.
송전망 규모가 작아 대형원전 한 기를 수용하기 어려운 국가에도 적용 가능성을 검토할 수 있습니다.
공장 제작을 확대할 수 있다
통제된 공장 환경에서 주요 기기와 모듈을 반복 생산하면 품질을 일정하게 관리하고 현장 작업을 줄일 가능성이 있습니다.
공장 제작과 부지 공사를 동시에 진행하면 전체 사업기간을 줄일 가능성도 있습니다.
다만 실제 기간 단축은 설계 완성도와 인허가, 공장 생산능력, 운송 조건과 현장공사 진행 상황에 따라 달라집니다.
다양한 부지에 적용할 수 있다
SMR은 대형원전보다 작은 부지와 전력망에 적용할 가능성이 있습니다.
노후 석탄발전소 부지의 송전망과 냉각설비, 인프라를 활용하는 방안도 검토되고 있습니다.
전기 이외의 열을 활용할 수 있다
일부 SMR은 전력 생산 외에도 다음과 같은 용도로 개발되고 있습니다.
- 산업용 증기와 공정열
- 지역난방
- 수소 생산
- 해수담수화
- 광산과 원격지역 전력
- 데이터센터 전력과 열 공급
SMR은 더 안전할까?
SMR이라고 해서 크기만으로 안전성이 자동으로 보장되는 것은 아닙니다.
다만 많은 SMR 설계는 작은 원자로와 적은 냉각재 재고, 자연순환, 피동안전계통, 일체형 원자로 등의 특징을 이용해 안전계통을 단순화하려 합니다.
피동안전계통은 사고 시 외부 전원이나 운전원의 즉각적인 조작에 의존하지 않고 중력과 압력차, 자연순환 등의 물리적 현상을 이용해 원자로를 냉각하는 방식입니다.
그러나 새로운 피동안전계통도 실제 조건에서 성능과 신뢰성을 입증해야 합니다.
한 부지에 여러 모듈을 설치하는 경우에는 다음 사항도 함께 검토해야 합니다.
- 여러 모듈에 영향을 주는 공통원인사고
- 다중 모듈을 동시에 관리하는 주제어실
- 모듈 사이의 공용 설비
- 비상대응 인력과 절차
- 보안과 방사선 방호
- 모듈을 건설하면서 기존 모듈을 운영하는 상황
국제원자력기구도 다중 모듈과 공장 제작, 새로운 건설·시운전 방식이 기존 원전과 다른 규제 과제를 만들 수 있다고 설명합니다.
SMR이 무조건 더 저렴할까?
SMR의 총투자비는 대형원전 한 기보다 작을 수 있지만, 발전용량 1kW당 건설비까지 반드시 낮은 것은 아닙니다.
원자로 크기가 작아지면 대형원전에서 얻는 규모의 경제가 줄어들기 때문입니다.
SMR이 경제성을 확보하려면 다음 조건이 중요합니다.
- 같은 표준설계의 반복 발주
- 일정 규모 이상의 생산 물량
- 가동률이 유지되는 전용 제작공장
- 설계 변경을 최소화한 표준화
- 국가별 인허가 요건의 조화
- 안정적인 기기와 핵연료 공급망
- 후속 호기에서의 제작·시공 학습효과
- 장기 전력구매계약과 금융지원
따라서 초도호기 한 기의 비용만 보고 전체 SMR 산업의 경제성을 판단하기는 어렵습니다.
반대로 아직 실제 반복 생산이 시작되지 않은 상태에서 미래의 대량생산 비용만으로 경제성을 단정하는 것도 주의해야 합니다.
SMR의 상용화 과제
초도호기 비용과 일정
처음 건설되는 원자로에는 설계 완성, 인허가, 시험시설과 공급망 구축 비용이 포함됩니다.
실제 공사비와 사업기간이 검증돼야 후속 프로젝트의 금융조달도 쉬워질 수 있습니다.
표준화와 국가별 인허가
동일한 원자로를 여러 국가에 공급하려 해도 국가마다 인허가 기준과 전력시장, 사업자 요건이 다릅니다.
국가별로 설계가 계속 변경되면 반복 제작과 표준화의 장점이 줄어들 수 있습니다.
안정적인 발주 물량
공장 생산을 유지하려면 한두 기가 아닌 장기간의 반복 발주가 필요합니다.
프로젝트마다 긴 간격을 두고 한 기씩 주문한다면 전용 공장과 숙련인력을 유지하기 어렵습니다.
핵연료 공급망
경수로 기반 SMR은 기존 저농축우라늄 공급망을 활용할 수 있는 경우가 많습니다.
반면 일부 첨단 SMR은 기존 상업용 경수로보다 농축도가 높은 HALEU나 새로운 형태의 핵연료를 요구합니다.
이 경우 연료 생산과 운송, 저장시설을 별도로 구축해야 할 수 있습니다.
사용후핵연료와 폐기물
SMR도 운전 과정에서 사용후핵연료와 방사성폐기물이 발생합니다.
폐기물의 양과 특성은 원자로 출력뿐 아니라 연료 종류와 연소도, 연료주기, 냉각재와 해체 방식에 따라 달라집니다.
원자로가 작다는 이유만으로 사용후핵연료 관리 문제가 사라지는 것은 아닙니다.
현재 SMR은 실제로 운영되고 있을까?
SMR은 전부 미래 기술만을 의미하지는 않습니다.
국제원자력기구에 따르면 러시아와 중국에서는 소형 또는 모듈형 원자로가 이미 운영되고 있습니다.
대표적으로 러시아의 부유식 원전 아카데믹 로모노소프와 중국의 고온가스로 HTR-PM이 있습니다.
다만 세계적으로 개발 중인 SMR 설계 중 상당수는 아직 설계와 인허가, 초도호기 건설 단계에 있습니다.
대규모 반복 생산과 국제적인 상업 배치는 2030년대 이후 본격적으로 검증될 가능성이 큽니다.
국내 SMR 개발 현황
SMART100
SMART100은 한국원자력연구원이 개발한 일체형 가압경수로 방식의 SMR입니다.
원자로용기 안에 증기발생기와 가압기 등 주요 1차계통 기기를 배치하는 설계를 적용합니다.
SMART100은 2024년 9월 국내 표준설계인가를 받았습니다.
표준설계인가는 원자로 설계의 안전성을 규제기관이 사전에 심사하는 제도입니다. 실제 발전소를 건설하려면 부지 선정과 건설·운영 인허가가 추가로 필요합니다.
i-SMR
i-SMR은 국내에서 개발 중인 170MWe급 일체형 가압경수로입니다.
원자로용기 안에 주요 1차계통 설비를 통합하고, 자연순환과 피동안전계통, 무붕산 운전 등의 기술을 적용하는 방향으로 개발됐습니다.
i-SMR 기술개발사업단은 2026년 2월 27일 원자력안전위원회에 표준설계인가를 신청했습니다.
현재 목표는 2028년까지 표준설계인가를 획득하는 것입니다.
다만 표준설계인가 신청은 상업운전이나 건설허가를 받았다는 의미가 아닙니다. 실제 발전소 건설을 위해서는 부지 선정과 사업성 확보, 프로젝트별 인허가와 금융조달이 필요합니다.
SMR과 데이터센터가 함께 언급되는 이유
AI와 클라우드 서비스 확대로 데이터센터 전력 수요가 증가하면서 SMR이 새로운 전력 공급원으로 언급되고 있습니다.
SMR은 다음과 같은 이유로 데이터센터와의 연계 가능성이 검토됩니다.
- 24시간 전력을 공급할 수 있는 기저 전원
- 데이터센터 증설에 맞춘 단계적 모듈 추가
- 발전소와 수요처의 인접 배치 가능성
- 전력과 열의 동시 활용
- 작은 부지와 기존 산업부지 활용 가능성
하지만 현재 개발 중인 원자로가 실제 데이터센터의 단기 전력 수요를 바로 해결할 수 있는 것은 아닙니다.
인허가와 초도호기 건설에는 시간이 필요하고, 데이터센터 사업자는 전력 공급 시점과 가격, 계통연계 조건을 함께 검토해야 합니다.
SMR을 볼 때 확인해야 할 내용
SMR 사업이나 기술을 비교할 때는 단순히 출력과 크기만 확인해서는 안 됩니다.
다음 항목을 함께 살펴보는 것이 좋습니다.
- 원자로 방식은 PWR, BWR, HTGR, 고속로 중 무엇인가?
- 사용하는 냉각재와 핵연료는 무엇인가?
- 출력은 전기출력 MWe인가, 열출력 MWt인가?
- 단일 모듈과 발전소 전체 출력은 얼마인가?
- 피동안전계통은 어떤 원리로 작동하는가?
- 설계인증과 건설허가는 어느 단계인가?
- 초도호기 건설 경험이 있는가?
- 공장 제작 범위는 어디까지인가?
- 핵연료와 주요 기기 공급망이 확보됐는가?
- 고객과 부지, 전력구매계약이 확보됐는가?
- 사용후핵연료와 폐기물 관리계획이 있는가?
이 항목을 확인하면 단순한 개발 발표와 실제 건설 가능한 프로젝트를 구분하는 데 도움이 됩니다.
정리
SMR은 일반적으로 모듈당 300MWe 이하의 출력과 공장 제작, 현장 조립, 단계적 증설을 지향하는 소형모듈원자로입니다.
하지만 SMR은 하나의 원자로 방식이 아닙니다.
PWR 기반의 일체형 원자로와 BWR 기반 원자로뿐 아니라 고온가스로, 고속로, 용융염로 등 다양한 기술이 SMR 형태로 개발되고 있습니다.
SMR은 모듈별 초기 투자 규모와 부지 제약을 줄이고, 전력 수요에 맞춘 단계적 증설과 산업용 열 활용을 가능하게 할 잠재력이 있습니다.
반면 실제 경제성을 확보하려면 초도호기 건설과 반복 발주, 설계 표준화, 안정적인 공장 생산과 공급망이 필요합니다.
따라서 SMR을 무조건 작고 저렴한 원전으로 보기보다는 원자로 기술과 인허가 단계, 사업 모델과 공급망을 함께 확인해야 합니다.
확인한 자료
- 국제원자력기구, SMR이란 무엇인가
- 국제원자력기구, SMR 기술과 개발 현황
- OECD 원자력기구, SMR과 탄소중립
- 국제원자력기구, SMR 안전·규제 권고
- 한국원자력연구원, SMART100 자료
- i-SMR 기술개발사업단 공식 자료
#SMR #소형모듈원자로 #원자력발전 #iSMR #SMART100 #BWRX300 #원전기술 #에너지