철강·화학단지에도 SMR…"원자력 열 에너지 공급"

철강·석유화학 산업에 필요한 열에너지(공정열)를 ‘고온가스로 소형모듈원전(SMR)’을 통해 조달하는 프로젝트가 추진되고 있다. 고온가스로 SMR은 대형 경·중수로형 상업용 원전보다 높은 온도의 열을 안정적으로 장시간 공급할 수 있어 활용처가 무궁무진하다.

13일 업계에 따르면 현대엔지니어링과 두산에너빌리티, DL이앤씨 등은 최근 고온가스로 SMR 해외 실증 사업에 잇달아 참여하며 기술력을 쌓고 있다. 현대엔지니어링은 미국 에너지기업 USNC에 3000만달러를 투자하기로 하고 고온가스로 SMR 제작 및 폴란드 실증 사업 진출을 준비 중이다. 두산에너빌리티는 DL이앤씨와 컨소시엄을 구성하고 미국 에너지기업 엑스에너지의 고온가스로 SMR 주기기(원자로·터빈 등) 제작 및 조달 시공을 맡을 예정이다. 두산에너빌리티·DL이앤씨 컨소시엄은 엑스에너지에 2500만달러 규모의 전략적 투자를 결정하기도 했다.

고온가스로 SMR은 섭씨 700~950도의 열을 발생시키는 차세대 SMR 중 하나다. SMR은 대형 원자로와 달리 주요 기기를 하나의 용기에 배치해 크기가 작다. 냉각재로 물(경수·중수)을 이용하는 게 일반적이다. 원자로를 물로 식히는 과정에서 발생한 수증기가 터빈을 돌려 전기를 생산하는 것이 기본 원리다. 고압의 수증기도 열에너지로 쓸 수 있지만 온도가 250도 안팎에 불과하다.

고온가스로 SMR의 차이는 원자로를 식히는 냉각재다. 물 대신 헬륨 기체를 쓴다. 헬륨은 물과 달리 온도가 950도 안팎까지 올라가기 때문에 활용할 곳이 다양하다. 발전기 근처에 설비를 배치하는 것만으로 열원 문제를 해결할 수 있다. 고온가스로 SMR과 궁합이 맞는 업종은 여러 가지다. 우선 지역난방(150도)과 해수 담수화(130도) 외에 펄프·제지(400도), 석유정제(500도), 암모니아 생산(600도), 알루미늄 생산(800도) 등에 활용 가능하다. 석회·유리·시멘트·비철금속·세라믹(800~1500도) 제철(1300~2500도) 분야에서 고온의 헬륨을 활용할 수 있다. 열원을 조금만 추가하면 되기 때문에 투입 비용을 절감할 수 있다.

한국원자력연구원과 경상북도는 최근 현대엔지니어링 등 11개 기업과 ‘원자력 열 이용 협의체’를 구성했다. SK에코플랜트, 포스코홀딩스, 포스코이앤씨, GS건설, 롯데케미칼, DL이앤씨 등이 참여했다. 현재 원자력연은 750도 고온가스로 SMR 개념 설계 사업이 가능한 수준의 기술을 갖췄다.

원자력연 관계자는 “고온의 대용량 공정열이 필요한 곳에 저렴하게 생산한 열에너지를 안정적으로 공급할 것”이라고 말했다.

김진원 기자 jin1@hankyung.com