소형 원자로에 다시 주목하는 미 국방부

미 국방부가 새로운 개념의 소형 원자로에 주목하기 시작했다. 컴팩트한 사이즈와 더불어 빠른 설치와 철거가 가능한 새로운 개념의 원자로의 필요성이 제기됐다. 물론 군사적으로는 어떤 용도로 사용하게 될지 아직 알 수 없다.

전세계가 자동차를 비롯해 에너지 발전 분야에 이르기까지 전동화를 꿈꾸고 있다. 그러나 전동화라는 꿈만 같은 일을 완성하기 위해서는 반드시 해결되어야 하는 과제가 있다. 바로 폭발하는 전력 수요를 어떻게 공급할 것인가? 하는 과제 말이다.

애석하게도 현재 내연기관의 동력 및 전력 발전 수요를 완전히 잊게할 대체 발전원은 개발되지 못했다. 그럼에도 가파른 속도로 전동화 사회로 진입하는 지금, 사라져야 할 것처럼 여겼던 발전원에 새로운 가능성이 제기됐다. 바로 원자로다. 미국방부 소속 전략능력청(DoD)은 프로젝트 펠레라는 명칭으로 소형 원자로 사업을 진행 중이다.

이 프로젝트의 성공을 위한 조건은 크게 세가지 정도다. 일단 이동식이어야 하며, 배치 후 3일 이내에 작동해야 하고, 일주일 안에 철거할 수 있어야 한다는 점이다. 이는 기존 대형 원자로에서는 불가능한 일이었다. 하지만 개념 자체는 완전히 새로운 것이 아니다.

이미 미국은 냉전시절부터 원자로를 소형화했으며, 현재도 항공모함이나 순양함 그리고 잠수함에 소형 원자로를 쓰고 있다. 다만 완전히 고정되어 있다는 점과 특별한 문제가 있지 않은 한 철거할 수 없다는 문제가 남아 있다. 그러나 이론적으로는 위 조건에 크게 벗어나지 않는다. 연료의 재보급없이 수십년을 항행할 수 있다는 점에서 전략적 가치가 충분하다고 판단해 미해군은 오래전부터 대형 운송수단이나 전략무기에 소형 원자로를 사용해왔다.

미해군 뿐만 아니라 미공군도 그랬다. 그들은 누구도 상상하지 못했던 원자력으로 비행하는 폭격기를 개발한 적이 있다. 미공군은 연료보급없이 거의 일주일 이상 공중에 머물며 작전을 전개할 수 있는 폭격기를 원했고, 실제로 시험비행에 성공했다. 하지만 해군과 공군의 작전 환경은 너무나 달랐다.

군함이 침몰할 확률이나 가능성보다 폭격기가 추락할 가능성이 더 컸으며, 게다가 적재용량의 제한이 있는 비행기의 특성상 수십톤의 원자로를 싣게 되면 적재공간이 현저히 줄어들어 폭격기로서의 기능을 상실하게 된다. 따라서 여러가지 사정을 고려한 끝에 미공군은 이 프로젝트를 중단하고 말았다.

하지만 핵 만능주의에 사로잡혔던 시절에는 원자로는 미래 인류를 구원할 궁극의 에너지원이었다. 그래서 원자력으로 달릴 수 있는 자동차까지 연구되었던 적이 있다.

그로부터 60년이 지난 지금은 환경 문제와 더불어 사람들이 두려워하는 방사능 유출 문제로 인해 원자로는 사람들의 눈에 띄지 않는 먼 곳에 은밀히 설치되어 있다. 여전히 거대하며 불안전한 상황을 안고 있다. 그럼에도 이 원자로가 다시금 미 국방부의 눈에 든 것은 그동안 원자로 기술이 발전했기 때문이다. 나아가 증가하는 전력 수요를 감당하기 위해서 아직 이보다 더 나은 솔루션은 없다고 판단했기 때문이다.

미 국방부 전략능력청은 최소 3년간 연료의 재보급 없이 작동하는 발전기가 필요하며, 약 5메가와트급의 전기를 공급할 수 있는 소형 원자로 개발을 위해 입찰을 제시했다. 3개 업체가 참가했고, 현재는 2개 업체가 선정을 위한 마지막 단계에 도달해 있다고 밝혀졌다.

예상되는 소형 원자로의 사용 방안은 주둔지 베이스캠프의 발전기다. 수소 연료전지 기술이 상용화되면서 군용 발전기로써 대형 수소 연료전지 스택의 가능성이 잠시 부각된 적은 있지만, 문제는 수소의 공급이었다. 언제 어디서나 구할 수 있는 연료로 발전할 수 있어야 하는데, 수소는 그러기엔 아직 생산량과 비축량이 턱없이 부족하다.

이처럼 발전기에 군이 주목하는 이유는 역시나 전동화 때문이다. 전술무기나 전략무기들의 전동화가 진행될 경우 베이스캠프의 전력 수요는 급증하게 될 것이며, 따라서 지금의 내연기관 발전기보다 더 효율적이며 추가 연료보충없는 발전기가 필요해진다.

언제든 철수할 수 있다는 점을 감안해 빠른 설치와 회수를 조건으로 내건 것으로 보여진다. 게다가 미군처럼 소형 원자로를 오랫동안 사용해온 경험이 있는 곳이라면 소형 원자로 발전기의 관리 감독은 그리 어려운 일이 아닐 것이다.

만약 군대에서 소형 원자로의 활용이 현재보다 더 높아진다면, 장기적으로는 민간 분야에도 활용될 가능성이 충분하다. 물론 안전성을 확고히 검증받아야 한다는 조건을 달성해야하겠지만, 폭증하는 전력수요를 감당하기 위해 새로운 발전 솔루션은 필요하다.

적어도 태양광이나 풍력과 같은 천연 발전은 전력 생산량은 물론 효율성에서도 한계가 있다는 것이 이미 드러났다. 새로운 솔루션을 기다리는 것보다 현재의 전동화 속도가 압도적으로 빠르다는 것을 감안한다면, 소형 원자로 사업이 향후 민간 사업 분야로 이전될 가능성을 완전히 배제하기 힘들 것이다.

박종제 에디터는?

F1 레이싱 코리아 전 편집장으로 포뮬러 1과 관련된 뉴스 그리고 레이스의 생생한 이야기와 트랙 밖의 이야기를 다수의 매체를 통해 전해왔다.

레드불 코리아, 한국 타이어 매거진 뮤(MiU) 등의 온/오프라인 채널에 F1, 24h 르망, WRC 등 다양한 글로벌 모터스포츠 이야기를 전하고 있는, 모터스포츠 및 자동차 전문 에디터다.