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[IT뉴스]러시아 오지서 탄생한 바다 위 원전 … 이젠 AI전력난 해결사로

온카뱅크관리자

2025-12-10 16:47:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 움직이는 발전소 '해상원전' 에너지 게임 체인저로 부상 
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 러시아 해상 원전을 기반으로 그린 AI 이미지.
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 연평균 기온 영하 10도. 한겨울에는 영하 20도 밑으로 떨어지는 러시아의 최북단 도시 페베크는 인구 5000명 안팎의 자그마한 도시다. 그곳의 앞바다에는 원전이 떠 있다.
 석유와 천연가스가 풍부한 러시아도 오지에 있는 작은 도시까지 에너지를 공급하기는 어렵다. 발전소를 짓기에는 인구가 적어 경제성이 없고, 타지의 발전소에서 만들어 송전하기에는 너무 멀기 때문이다. 러시아는 이곳의 주민들에게 전력을 공급하기 위해 '에너지 섬'을 고안했다. 아카데믹 로모노소프, 세계 최초의 해상 부유식 원전은 2019년 12월부터 전력을 공급하기 시작해 현재 6년 동안 전력을 만들어 페베크 주민들에게 전력을 제공하고 있다. 총 70메가와트(㎿)의 전력을 만들 수 있는 소형 원전 2개가 탑재돼 있다.
 최근 해상 원전이 원전업계와 조선업계의 차세대 먹거리로 떠오르고 있다. 해상 원전은 러시아 사례처럼 해상 부유식 원전과 선박 추진식 원전을 모두 아우르는 개념이다. 해상 부유식은 바지선이나 해양 플랜트에 소형 원전을 설치해 전력을 생산하고, 선박 추진식은 항공모함처럼 거대한 선박의 추진 동력을 원전에서 얻는다. 원전을 바다에 띄우는 주된 이유는 이동이 가능하기 때문이다. 러시아 페베크 사례처럼 발전소를 건설하기 어려운 오지에도 에너지를 공급하는 수단이 된다. 원전을 탑재한 바지선은 어디든 이동할 수 있기 때문에 비교적 낮은 비용으로 에너지를 공급할 수 있다. 해상 원전은 설치도 간단하다. 지상에 원전을 지으려면 온갖 인허가 절차를 거쳐야 하고, 주민들 반발도 넘어야 한다. 해상 원전은 일단 사람들의 주거 지역에서 멀리 떨어질 수 있기 때문에 주민 수용성 면에서 훨씬 유리하다. 또한 지상 원전은 토목 공사부터 시작하기 때문에 건설에 오랜 시간이 걸리지만, 해상 원전은 훨씬 이른 시간 내에 만들 수 있다.
 현재 원전업계의 가장 큰 과제는 소형모듈원자로(SMR)인데, 해상 원전은 SMR의 장점을 극대화한 형태다. SMR은 작기 때문에 주민 수용성이 좋고, 어디든 설치할 수 있으며, 비교적 쉽고 빠르게 설치할 수 있다. 해상 원전은 SMR을 바다에 띄우는 형태이기 때문에 이런 장점이 극대화된다. 업체 입장에서는 해상 원전을 대량으로 생산한 뒤 어디든 수출할 수 있다. 최근 전력 수요가 높아지고, 특히 데이터센터를 바다에 설치하자는 아이디어가 나오면서 해상 원전의 중요성은 더욱 커지고 있다. 삼성과 오픈AI는 최근 해상 데이터센터를 공동 개발하기로 협의하기도 했다. 데이터센터는 냉각이 중요한데, 바다에 설치하면 해수를 바로 냉각에 사용할 수 있기 때문이다. 데이터센터는 막대한 전력을 소모하므로 해상 데이터센터를 위해서는 해상 원전이 필수다.
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 국내에서도 여러 연구기관과 기업들이 해상 원전을 개발 중이다. 한국원자력연구원은 직접 개발한 SMR 기술인 'SMART'를 기반으로 선박해양플랜트연구소와 함께 해상 원전을 개발하고 있다. 한국전력기술은 '반디'라는 이름의 해상 원전을 자체 개발 중이며 이미 상당 부분 진전을 이뤄냈다. 해양 플랜트 부문에서 세계적 경쟁력을 갖추고 있는 삼성중공업이나 한화오션 등도 해상 원전을 개발하고 있다. 국내에서 활용하기보다 수출하는 용도다. 우리나라는 국토가 작아 해상 원전이 필요할 정도의 오지가 없다. 그 대신 해상 원전은 대량으로 만들어 전 세계로 수출할 수 있으니 원전업계에서 차세대 분야로 준비하는 것이다. 섬이 많은 동남아시아 도서지역 등이 주요 시장이 될 전망이다. 업계에서는 부유식 원전에서 전력과 함께 수소나 암모니아 같은 고부가가치 물질을 생산하는 비즈니스 모델을 구상하고 있다. 현재 기술로 이런 물질을 생산하려면 많은 전력이 필요하지만, 부유식 원전에서 만들어지는 전력을 활용하면 훨씬 효율적으로 경제성을 얻을 수 있다.
 미국 시장조사기관 코그니티브마켓리서치에 따르면 2021년 4억5000만달러(약 6600억원) 규모였던 부유식 원전 시장은 2033년에 46억912만달러(약 6조8000억원)까지 연평균 21.49%씩 성장할 전망이다.
 기술적으로 거의 동일한 선박 추진식 원전까지 더해지면 해상 원전 시장 규모는 더 커진다. 전문가들은 부유식보다 추진식 원전 시장이 더 크다고 보고 있다. 탄소 배출 규제로 인해 기존 선박들을 모두 탄소 무배출 선박으로 바꿔야 하기 때문이다.
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 국제해사기구(IMO)는 2050년까지 국제 해운 온실가스 배출량을 100% 감축하겠다는 목표를 내놨고, 2027년부터 턴소 배출 기준을 지키지 못하는 선박은 초과 배출량 t당 100달러가 넘는 탄소세를 내야 한다. 김종원 삼성중공업 조선해양연구소 그룹장은 "오랫동안 해상 원전에 관한 연구와 논의가 이어졌고 지금이야말로 시장이 형성되는 시기"라며 기대감을 표했다. 김 그룹장은 "IMO가 선박 탄소 배출 규제를 본격적으로 추진하는 등 전체적 분위기가 원전을 향하고 있다"고 했다.
 기술적으로는 부유식보다 추진식이 더 어렵다. 선박에 들어가는 경우 더 많은 화물을 싣기 위해 원전의 크기가 더 작고 간단해야 하기 때문이다. 이 때문에 일단 부유식을 먼저 개발하고, 그 기술을 기반으로 추진식으로 넘어가겠다는 계획이 국내외적으로 많다.
 이미 군에서는 원자력 추진 선박을 많이 사용하고 있다. 미국 해군은 11척의 원자력 항공모함을 운용 중이고, 넓게 봐서는 원자력 추진 잠수함 역시 같은 기술에 속한다. 원자력을 배의 동력으로 사용하는 기술은 이미 수십 년 전부터 사용됐다. 미국 해군은 1955년 이미 원자력 추진 잠수함을 개발했고, 1959년 세계 최초의 원자력 추진 상선인 NS 사바나호를 운용했다. 이후 러시아, 일본 등이 원자력 추진 선박을 개발해 이용했다. 
 이 때문에 해상 원전은 이미 거의 완성된 기술에 가깝다. 다만 1980년대 이후 원자력을 사용하는 민간 선박은 거의 만들어지지 않았다. 가장 큰 문제는 경제성이다. 군용 기술의 경우 경제성을 따지지 않지만 민간에서 사용하려면 경제성을 갖춰야 하기 때문이다. 이병진 한국전력기술 원자로설계개발본부 박사는 "해상 원전을 상용화하려면 대량 생산할 시설을 갖춰야 하는데 지금까지는 조금씩 만들어서 필요할 때마다 사용했기 때문에 경제성이 충분히 갖춰지지 않았다"고 했다. 지상 SMR과 비교하면 더 까다로운 안전 요건도 갖춰야 한다. 바다에서 전복될 위험이 없어야 하고, 만에 하나 침몰하더라도 방사능 물질이 유출되지 않아야 하기 때문이다. 이 박사는 "설계 기준을 만들 때부터 위험 요소를 모두 고려해야 한다"며 "태풍과 해일 같은 상황까지 모두 대비해야 하기 때문에 훨씬 더 까다로운 기술이 필요하다"고 했다. 
 다만 아직 국제적 규제가 마련되지 않았다. 해상 원전이 활발하게 개발되지 않는 이유 중 하나다. 특히 해상 원전은 방사능 물질이 대양을 건너 국가 간 이동하기 때문에 명확한 안전 규제가 없다면 국가 간 분쟁으로 이어질 가능성도 크다. 백부근 선박해양플랜트연구소 책임연구원은 "해상 원전에 관한 법과 규제가 아직 정립이 안 돼 있어 내년 1월부터 IMO가 규제를 만들기 위한 회의를 시작할 예정"이라고 했다. 이미 활발하게 개발 중인 SMR이 완성된다고 해도 그걸 바로 선박에 탑재할 수 있는 건 아니다. 해상 원전 기술의 핵심은 계통 연결이다. 현재 원자력연과 선박해양플랜트연구소 등도 SMR을 선박에 탑재할 때 각 부품과 계통을 안전하게 연결하는 기술을 연구 중이다. 파도에 흔들려도 원자로 노심 반응이 안정적으로 유지되는지, 터빈은 정상적으로 돌아갈 수 있는지, 냉각은 효과적으로 일어나는지 등을 두루 검토하고 있다.
 한국은 원자력과 조선 분야에서 모두 세계적인 경쟁력을 갖추고 있는 만큼 해상 원전 시장에서 뛰어난 잠재력이 있는 국가로 꼽힌다. 특히 한국은 LNG선처럼 고급 선박 시장을 압도적으로 점유하고 있기 때문에 원전이나 플랜트에 필요한 주요 기자재를 생산하는 역량을 갖고 있다. 다만 정책 리스크는 여전히 유효하다. 정권에 따라 원전 정책이 바뀌면서 원전업계는 사업 변동성에 시달리고 있다. 향후 업계를 이끌어갈 인재들도 원전 분야로의 진출을 망설인다. 한국이 주춤하는 사이 해외 주요국은 SMR에서 큰 진전을 이뤄냈다. 한국은 여전히 연구 수준에 머물러 있지만 19개국은 SMR 설계에 착수했으며 일부는 이미 실증로를 구축했다. 김 그룹장은 "SMR 자체가 구현되려면 일단 작은 규모라도 실증이 필요하다"며 "실증에는 비용이 많이 들 텐데 정부가 지원해 연구개발을 가속화할 필요가 있다"고 했다. 
 [최원석 기자]
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