소형모듈원자로(SMR) 기술의 최신 동향 및 미래 에너지 시스템에서의 역할

## 📋 연구 개요 (Executive Summary) 본 검토 보고서는 기후 변화 대응, 에너지 안보 강화, 그리고 인공지능(AI) 데이터센터와 같은 새로운 전력 수요 증가에 직면한 현 시점에서 소형모듈원자로(SMR) 기술의 최신 개발 동향, 경제성, 안전성, 환경적 영향 및 다양한 에너지 시스템 통합 가능성을 종합적으로 분석하는 것을 핵심 연구 질문으로 삼고 있습니다. 본 문헌 검토는 2026년 3월 16일 월요일까지 수집된 23편의 학술 논문(2013-2026년 발행)을 기반으로 하며, Semantic Scholar, Google Scholar, arXiv, PubMed, IEEE, Elsevier, PNAS, Scientific Reports 등 신뢰도 높은 학술 데이터베이스 및 저널을 포괄합니다. 주요 연구 결과는 다음과 같습니다: * SMR은 재생에너지원과의 하이브리드 시스템 통합을 통해 유연하고 안정적인 전력 및 지역 난방(District Heating, DH) 공급 솔루션을 제공하는 핵심 기술로 부상하고 있습니다 (Poudel & Gokaraju, 2021, IEEE Transactions on Energy Conversion; Duan et al., 2025, Scientific reports). * SMR 설계는 수용성 붕소 없는(Soluble-Boron-Free, SBF) 노심(Nguyen et al., 2021, Scientific reports), 저출력 밀도(Peakman et al., 2019, arXiv), 냉각재 유량 제어를 통한 반응도 제어(Xie et al., 2022, Scientific reports) 등 혁신적인 안전 및 운영 효율성 향상에 중점을 두고 있습니다. * 경제성 측면에서 SMR은 모듈화 및 공장 제작을 통한 자본 비용 절감 잠재력이 크다고 평가되지만(Mignacca et al., 2018, OpenAlex; Abdulla et al., 2013, PNAS), 초기 투자 비용의 불확실성과 기존 원전 대비 더 많고 반응성이 높은 폐기물 생성 가능성(Krall et al., 2022, PNAS)은 여전히 해결해야 할 과제로 남아있습니다. * SMR은 해양 추진(Peakman et al., 2019, arXiv; Hirdaris et al., 2014, Ocean Engineering) 및 데이터센터 전력 공급(Sun & Kurosaki, 2025, arXiv)과 같은 신규 응용 분야에서 그 잠재력을 확장하고 있습니다. 현재 SMR 분야는 탄소 중립 목표 달성에 기여하고 모듈화된 설계의 운영상 이점에 대한 광범위한 합의가 이루어져 있습니다. 그러나 핵 폐기물 관리, 초기 단계에서의 경제성 평가의 불확실성, 그리고 핵 확산 저항성에 대한 논쟁은 여전히 활발히 진행 중인 연구 및 토론 영역입니다. ## 📚 문헌 검토 및 연구 배경 소형모듈원자로(SMR) 기술은 지난 10여 년간 에너지 산업의 핵심 동력으로 부상하며, 기후 변화 대응과 에너지 안보 강화를 위한 혁신적인 해결책으로 주목받고 있습니다. 이 분야의 지적 계보와 주요 연구 이정표는 다음과 같습니다. SMR 개념의 초기 도입은 2010년대 초반에 이루어졌습니다. Liu Zhi-tao와 Fan (2013, Progress in Nuclear Energy)은 SMR 설계의 기술 준비도 평가를 시도했으며, Ingersoll (2020, Elsevier eBooks)은 국제적인 개발 동향을 포괄적으로 다루었습니다. 초기 경제성 평가는 Abdulla et al. (2013, PNAS)이 전문가 의견 수렴을 통해 대형 원전 대비 SMR의 비용 및 건설 기간 추정을 제시하며 SMR의 경제적 타당성에 대한 논의를 촉발했습니다. 또한, Hirdaris et al. (2014, Ocean Engineering)은 해양 추진을 위한 SMR의 잠재적 활용 가능성을 탐색하며 다목적 활용의 씨앗을 뿌렸습니다. 2010년대 중후반은 SMR의 운영 유연성과 안전성 강화에 대한 연구가 활발히 진행된 시기입니다. Locatelli et al. (2014, Energy)과 Locatelli et al. (2018, Energy)은 SMR의 부하 추종 능력과 수소 생산을 통한 부하 추종의 경제적 분석을 통해 유연한 전력 시스템 통합 가능성을 제시했습니다. Butt et al. (2016, Annals of Nuclear Energy)은 SMR의 피동 안전 시스템 평가를 수행하며 기존 원전 대비 향상된 안전 특성을 강조했습니다. 동시에 Siegel et al. (2018, Risk analysis)은 SMR의 핵 확산 저항성에 대한 전문가 의견 수렴을 통해 기술적 설계뿐 아니라 제도적 장치(국제 핵안전조치 및 다국적 핵연료 주기 시설)의 중요성을 부각했습니다. Mignacca et al. (2018, OpenAlex)은 건설 산업에서의 모듈화 경험을 SMR에 적용하여 비용 절감 및 공기 단축의 이점을 탐색하며 패러다임 전환의 경제적 동인을 분석했습니다. 2020년대 초중반은 SMR 기술의 고도화와 다양한 에너지 시스템과의 통합을 모색하는 시기로 정의됩니다. Poudel과 Gokaraju (2021, IEEE Transactions on Energy Conversion)는 SMR 기반 하이브리드 에너지 시스템(전력 및 지역 난방) 모델을 제시하여 재생에너지와의 시너지를 탐구했습니다. Krall et al. (2022, PNAS)은 SMR의 핵 폐기물 특성에 대한 중요한 분석을 제시하며 미래 폐기물 관리 전략의 필요성을 제기했습니다. Nguyen et al. (2021, Scientific reports)은 수용성 붕소 없는 SMR 노심 설계를 통해 고유 안전성을 극대화하는 혁신을 선보였습니다. 최근 Duan et al. (2025, Scientific reports)은 태양광-SMR 하이브리드 마이크로그리드의 다중 목표 최적화를 통해 운영 비용 및 탄소 배출량 감소 가능성을 입증했으며, Sun과 Kurosaki (2025, arXiv)는 AI 성장으로 인한 에너지 수요 증가에