Ⅲ SMR의 기술 원리와 안전성 – 소형모듈형원전의 구조적 특징

Ⅲ SMR의 기술 원리와 안전성 – 소형모듈형원전의 구조적 특징

SMR(Small Modular Reactor)은 단순히 작아진 원자로가 아닙니다. 핵심은 '모듈화'와 '안전성 강화'에 있으며, 기존 원전의 복잡한 시스템을 간소화하고 피동적 안전 개념을 도입한 점에서 기술적 진보를 보여줍니다. 본 글에서는 SMR의 작동 원리와 안전 시스템의 특징을 살펴보겠습니다.

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1. SMR의 기본 구조 및 기술 개념

• 출력: 대부분 300MWe 이하로 설계되어 있음
• 모듈화(Modularization): 공장에서 핵심 부품을 사전 제작 → 현장 조립
• 통합형 구조: 원자로, 증기발생기, 가압기 등을 하나의 압력용기에 통합함으로써 외부 누설 가능성을 최소화
• 냉각 방식: 전통적인 가압수형(PWR)부터 고온가스로형(HTGR), 소듐냉각고속로(SFR) 등 다양한 기술 적용 가능

대표 기술 예시:

• NuScale(미국): 통합형 PWR 기반 SMR 설계로 NRC 승인 획득
• SMART(한국): 수력발전과 병행 가능한 다목적 원자로로 IAEA 표준 설계 승인

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2. 피동안전계통(Passive Safety System) 도입

SMR의 안전성은 대부분 "피동안전계통"에 기반을 둡니다. 즉, 외부 전력 공급이나 인력 개입 없이도 사고 시 자동으로 냉각이 가능한 구조입니다.

• 자연순환 냉각(Natural circulation): 펌프 없이 냉각수가 흐름
• 중력 기반 제어봉 낙하 시스템
• 내장형 수조를 통한 잔열 제거 기능

이러한 시스템은 2011년 후쿠시마 사고 이후 원전 안전성에 대한 요구가 강화된 상황에서 특히 중요한 기술적 해법으로 주목받고 있습니다.

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3. 설계 기반 사고(DBA) 및 중대 사고(BDBA) 대응력

SMR은 초기 설계단계에서부터 다양한 사고 시나리오에 대한 분석이 반영되어 있으며, 다음과 같은 대응력을 갖습니다.

 

사고 유형	기존 원전	SMR
전원 상실 사고	비상발전기 필요	자연냉각 시스템 작동
냉각수 누설	복수 계통 운영	단일통합용기 내 자체 순환
중대 사고(BDBA)	격납건물 내 수동 개입	격납기능 일체형 설계로 외부 영향 최소화

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SMR은 단순히 규모를 줄인 원자로가 아니라, 차세대 원자력 기술의 총체라 할 수 있습니다. 모듈화, 통합형 구조, 피동안전계통 도입 등을 통해 기존 대형 원전에 비해 사고 대응력이 강하며, 설치 유연성도 높습니다.