탈탄소 규제가 선박 연료 지형을 흔들면서 소형모듈원자로(SMR) 추진선이 친환경 선박의 대안으로 부상하고 있다. 특히 용융염원자로(MSR) 기반 원자력 추진선을 놓고 정부와 조선·원자력 업계가 개념설계와 사업모델 검증에 나서며 기술 주도권 확보를 모색하고 있다.

16일 업계에 따르면 삼성중공업은 지난 8일 서울 여의도 국회 의원회관에서 열린 '해양 원자력 세미나'에서 해양 SMR 비즈니스 모델을 공개했다. 1만5000TEU급 컨테이너선과 17만4000㎥급 액화천연가스(LNG)운반선에 100MWth급 MSR를 적용하는 구상이다. 이 가운데 MSR 추진 LNG운반선 개념설계는 한국원자력연구원(KAERI)·미국선급협회(ABS)·라이베리아 기국이 참여한 공동개발(JDP)로 추진돼 지난해 9월 ABS와 라이베리아 기국으로부터 기본 승인(AiP)을 획득했다.

HD한국조선해양은 지난 2월 미국 휴스턴 '해양 원자력 서밋'에서 SMR 기술을 적용한 1만5000TEU급 원자력 추진 컨테이너선 개념 설계 모델을 공개했다. 해당 설계는 MSR을 염두에 둔 개념 설계로 ABS로부터 AiP를 받았으며 초임계 이산화탄소 기반 추진 시스템과 방사선 차폐 설계를 적용했다.

MSR은 SMR급 MSR 노형으로, 경수로(PWR)와 달리 고체 연료봉이 아닌 우라늄-용융염 혼합 액체연료를 사용하며 상압(약 0.1~0.2MPa) 조건에서 600℃ 이상 고온 운전이 가능하다. 고압 증기 폭발 위험이 구조적으로 낮고, 고온 열원을 활용해 탄소비용이 부과되는 환경에서 효율·비용 경쟁력을 가질 수 있다는 평가다. 또한 20~30년 설계수명 동안 재급유 없이 운항할 수 있다는 분석이다.

시장조사업체 맥시마이즈 마켓 리서치는 글로벌 MSR시장은 지난 2023년 177억1000만 달러에서 오는 2030년 415억5000만 달러로 성장할 것으로 내다봤다(연평균 성장률 12.95%). 한국은 KAERI를 중심으로 원천기술을 개발 중이며, KAERI·삼성중공업은 지난 2023년부터 정부 사업 주관기관으로 참여해 내년 해양용 MSR 개념설계를 목표로 하고 있다. 정부는 SMR 분야에 오는 2030년까지 약 1조2000억원을 투자할 계획이다. 국내 연구는 초기 운전 조건 검증 단계로, 지난해 5월 한국원자력학회 춘계학술대회 발표 논문에서 연료 주입 전 접촉면 590℃ 예열을 전제로 과도 열해석을 수행해 염 동결 방지와 히터 용량을 점검했다고 밝혔다.

정범진 경희대 원자력공학과 교수는 "MSR은 유망하지만 인허가까지 시간이 걸린다"며 "중국은 원자력 전반에 대규모 투자를 진행해 개발 속도에서 앞서 있다"고 말했다. 이어 "삼중수소 문제는 과제로 지적되지만 다른 원자로 대비 과도하다고 보긴 어렵고 관리·포집 기술로 대응 가능하다"고 덧붙였다.