[에너지] 모듈형 원자력(MMR) – 차세대 청정 에너지의 현실화

“작지만 강한 원자로, 지역과 산업의 전력을 책임진다”

 

에너지 패러다임이 바뀌고 있다

2025년, 전 세계 에너지 시장의 키워드는 단연 ‘분산형’과 ‘탄소중립’입니다.

대형 화력발전소나 중앙집중식 전력망이 아니라,

도시·산업단지·데이터센터·원격 지역 등

각 지역에서 필요한 만큼의 전력을 스스로 생산하는 구조로 전환되고 있습니다.

 

이 변화의 중심에는 소형 모듈형 원자로(SMR), 그중에서도

더 작고 유연한 형태의 MMR(Micro Modular Reactor) 기술이 있습니다.

 

MMR은 말 그대로 “컨테이너 수준의 작은 원자로”로,

대형 발전소의 1/100 이하 크기로 제작되지만, 

안전성과 효율성은 오히려 더 뛰어납니다.

 

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1. MMR이란 무엇인가

MMR(Micro Modular Reactor)은 출력 10~100MW 이하의

소형 고온가스로형(HTGR: High Temperature Gas-cooled Reactor) 또는

용융염형(MSR : Molten Salt Reactor) 원자로를 말합니다.

 

전통적인 원자력발전소가 수천 MW급 대규모 플랜트를 구성하는 반면,

MMR은 모듈 단위로 생산·운송·설치가 가능하며

“Plug & Play형 원자로”라고도 불립니다.

구분	기존 원전	SMR	MMR
발전용량	1000~1500MW	100~300MW	5~50MW
설치형태	대규모 고정식	중형 모듈식	이동·분산형
냉각방식	물	물/가스	헬륨, 용융염 등
주요용도	국가 단위 전력공급	지역발전, 산업단지	원격지·군기지·데이터센터

 

MMR은 소형, 자동, 안전, 지속가능성이라는

4가지 핵심 가치를 기반으로 한 ‘분산형 청정에너지 원자로’입니다.

 

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2. 왜 지금 MMR이 필요한가

(1) 탄소중립 목표와 재생에너지의 한계

• 태양광·풍력은 간헐성 문제로 ‘기저부하 전력’ 확보가 어려움
• MMR은 24시간 안정적 전력 공급 가능

(2) 에너지 안보 강화

• 수입 연료 의존도를 줄이고, 원자력연료의 장 주기 운전으로
• 10년 이상 연료교체 없이 운영 가능

(3) 데이터센터, 수소생산 등 고효율 산업용 수요 증가

• 전력과 열을 동시에 공급(CHP: Combined Heat & Power)
• 산업단지, 도심형 수소플랜트, 해양플랫폼에 적합

(4) 소형화, 모듈화로 인한 경제성 향상

• 공장에서 제작 → 현장 운송 및 설치
• 건설비용과 기간을 60% 이상 절감 가능

 

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3. MMR의 작동 원리

MMR은 주로 고온가스로형(HTGR)과 용융염로(MSR)로 구분됩니다.

(1) 고온가스로형 MMR (HTGR-MMR)

• 핵연료 : TRISO(다층 피복 입자형 연료)
• 냉각재 : 헬륨가스
• 특성 : 냉각재 손실 시에도 과열되지 않는 수동 안전성(Self-Cooling)

헬륨은 화학적으로 안정적이며 열전도율이 높아

냉각재 손실 사고가 발생하더라도 폭발 위험이 없습니다.

(2) 용융염형 MMR (MSR-MMR)

• 핵연료 : 우라늄/토륨 용융염
• 냉각재 겸 연료 : 액체 상태의 용융염
• 특징 : 낮은 압력에서 고온 운전 가능, 연료 재활용성 우수

MSR형은 열효율 45~50%,

기존 원전(33%)보다 훨씬 높은 효율을 달성할 수 있습니다.

 

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4. MMR의 구조와 모듈화 개념

MMR은 ‘한 개의 독립형 원자력 패키지’로 설계됩니다.

• Reactor Module (원자로 모듈) – 연료봉, 냉각시스템 포함
• Power Conversion Unit (발전 모듈) – 전기 변환·송전
• Containment & Safety System (안전모듈) – 격납용기, 제어실
• Auxiliary Module (보조모듈) – 냉각탱크, 모니터링, 제어설비

이 모든 구성요소가 표준화된 컨테이너 형태로 제작되어,

트럭·선박·철도로 운송 후 현장에서 조립·운전됩니다.

 

즉, 공장제조형 원자로(Factory-built Reactor)로

건설 리스크와 인허가 기간을 대폭 단축할 수 있습니다.

 

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5. 안전성 – MMR의 가장 큰 장점

(1) 수동 안전 시스템 (Passive Safety)

• 외부 전원 없이 자연대류로 냉각 가능
• 사고 시 자동정지(Self-Shutdown) 기능 내장

(2) TRISO 연료의 고신뢰성

• 1,600°C 이상에서도 방사성 물질이 누출되지 않음
• 피복층이 3중 구조로 설계되어 연료 손상 확률 < 0.01%

(3) 저압·저밀도 운전

• 대형원전과 달리 고압 냉각수가 필요 없으므로 폭발 위험 거의 없음

결과적으로, MMR은 “체르노빌이나 후쿠시마와 같은 사고가 물리적으로 불가능한 구조”로 평가받고 있습니다.

 

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6. 세계 각국의 개발 동향

국가	주요 개발 기관	기술 형태	개발 현황
🇨🇦 캐나다	Ultra Safe Nuclear (USNC)	HTGR형 MMR	2026년 캐나다 Chalk River 상용 운전 예정
🇺🇸 미국	X-Energy, NuScale, Oklo	Xe-100, Aurora MMR	NRC 인허가 단계
🇬🇧 영국	Rolls-Royce SMR	PWR 소형모듈	군용·민수 병용 검토
🇰🇷 한국	KAERI, 한수원, 두산에너빌리티	i-SMR, U-MMR	실증플랜트 설계 완료 (2027 착공 목표)
🇯🇵 일본	JAEA	HTTR 기반 MMR	수소생산 연계 실증 중

 

특히 캐나다 USNC의 MMR은 “도심형 원자로”라는 개념을 처음 실현한 사례로,

북부 광산지역과 원격기지에서 상용 전력 공급이 예정되어 있습니다.

 

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7. MMR의 경제성과 탄소 절감 효과

• 건설비용 : 기존 원전 대비 1/3 이하
• 운전인력 : 1/5 이하 (자동제어·AI 기반 운전 시스템)
• 탄소배출 절감량 : 연간 50MW급 MMR 한 기 = 30만톤 CO₂ 감축

또한 폐연료 발생량도 70% 이상 감소하며, 핵연료 교체주기가 10~15년으로 매우 길어

유지비용과 방사성 폐기물 관리 부담이 적습니다.

 

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8. 산업 적용 가능 분야

분야	적용 형태	기대효과
데이터센터	냉각 및 전력 공급	무탄소 전력원
산업단지	열병합발전 (CHP)	공정열 + 전력 동시 공급
군기지 / 도서지역	독립형 전력망 구축	자립형 에너지 공급
수소생산 플랜트	열을 이용한 고온 수전해	청정수소 생산 가능
도심 열공급 (District Heating)	지역난방 시스템과 연계	계절별 효율운전 가능

 

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9. 한국의 MMR 개발 현황

한국원자력연구원(KAERI)은 “U-MMR” 개발을 통해

2027년 국내 최초 실증 플랜트 착공을 목표로 하고 있습니다.

• 출력 10MW급
• 냉각재 : 헬륨
• 연료 : TRISO 피복 입자형
• 운전기간 : 20년 무연료 교체 가능

이 기술은 향후

지하도시, 도서지역, 군기지, 반도체 산업단지, 데이터센터 냉각전원 등에

적용이 가능할 것으로 전망됩니다.

 

또한 두산에너빌리티와 한수원이 협력하여

모듈 제작 및 시공 표준화 시스템을 구축 중입니다.

 

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10. 글로벌 시장 전망

글로벌 MMR 시장 규모는

2024년 약 7억 달러 → 2035년 75억 달러, CAGR 28% 성장 전망입니다.

 

특히,

• 데이터센터용 무탄소 전력 수요
• 도심형 수소플랜트
• 극지방·도서지역용 자가발전
• 이 세 분야에서 가장 빠르게 확산될 것으로 보입니다.

 

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11. 기술적·정책적 과제

1. 인허가 체계 미비 : 소형·이동형 원자로에 맞는 법적 기준 부재
2. 방사성 폐기물 관리 : 장 주기 폐기물 처리 및 사회적 수용성 필요
3. 국제 표준화 부족 : 각국별 안전기준 불일치로 수출 시 인증 절차 복잡
4. 공공 인식 개선 : “작은 원전 = 위험”이라는 인식 개선 필요

 

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12. 미래 전망 – ‘도심 속 원자로’의 시대

향후 10년 내, 대형 발전소 중심의 에너지 구조는 ‘수백 개의 MMR 네트워크’로 대체될 것으로 예상됩니다. 

 

데이터센터, 산업단지, 항만, 섬 지역 등에서

자립형 전력을 공급하고, 수소와 열을 함께 생산하는

하이브리드 청정에너지 허브로 진화할 것입니다.

 

이것은 단순히 새로운 발전기술이 아니라,

도시의 에너지 구조와 산업 생태계를 바꾸는 혁명입니다.

 

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“MMR은 탈탄소 시대의 진짜 게임체인저”

MMR은 작지만 강력한 원자로입니다.

대형 원전의 안전 리스크를 줄이고, 

재생에너지의 간헐성을 보완하며,

분산형 에너지 사회의 핵심 인프라로 자리 잡고 있습니다.

 

미래의 도시와 산업은 더 이상 ‘중앙에서 공급받는 전력’이 아니라

‘스스로 생산하는 전력’을 필요로 합니다.

그리고 그 중심에 MMR이 있습니다.