바다 위의 플랜트, MSR

바다 위의 플랜트, MSR

대학생신재생에너지기자단 27기 김나영

탄소중립 시대, 해운 산업

우리가 사용하는 대다수의 물건은 바다를 건너 운반된다. 그만큼 해운 산업은 세계 경제의 핵심 산업이지만, 동시에 상당한 양의 탄소를 배출하는 분야이기도 하다. 기후변화에 대한 우려가 커지면서, 바다 위를 오가는 선박 역시 친환경 전환이라는 새로운 과제에 직면했다. 특히 국제해사기구(IMO)는 국제해운 탄소배출 감축 목표를 2050년까지 2008년 대비 100% 감축하겠다는 목표를 제시했다. 더 나아가 향후 선박에서 발생하는 탄소 배출에 비용을 부과하는 해운 탄소세 도입도 예고돼 있다. 해운 산업 전반에 걸쳐 기존의 연료 체계와 추진 방식에 대한 검토가 필요한 상황이다.

이에 해운업계는 탄소를 배출하지 않으면서도 장기간 안정적인 운항이 가능한 새로운 동력원을 모색하고 있다. 탄소 저감 기술부터 차세대 에너지 시스템까지 다양한 대안이 논의되는 가운데, 선박의 모습과 역할 역시 점차 변화하고 있다. 본 기사에서는 이러한 대안 가운데 하나로 떠오른 차세대 원자력 기술, 용융염원자로(MSR, Molten Salt Reactor)가 해운 산업에서 어떤 가능성을 지니는지 살펴보고자 한다.

[자료 1. 바다 위의 선박]

출처 : pexel

해운 산업이 주목하는 SMR

MSR은 소형모듈원자로(SMR, Small Modular Reactor)의 한 유형이다. 4세대 원자로로 분류되는 SMR은 기존 대형 원전과 달리 크기를 대폭 줄여 공장에서 표준화된 형태로 제작하고 현장에서 조립하는 방식으로 설치된다는 점에서 미래형 에너지 설비로 평가받는다. 이러한 구조적 특성은 제한된 공간에서 안정적인 전력 공급이 필수적인 해양 산업과의 결합 가능성을 높인다. 다만 원자력 기술을 상선에 적용하기 위해서는 육상 원전과는 다른 기준이 요구된다. 선박은 항해 중 충돌, 화재, 침수, 극한 기상 등 다양한 위험에 상시 노출되기 때문이다. 이에 따라 해상용 원자로는 비상 상황에서도 즉각적으로 정지할 수 있는 설계와 방사성 물질 격리 능력 등 기술적인 안전 확보가 필수적이다. MSR은 이러한 면에서 장점을 보인다.

MSR이란?

MSR은 이름 그대로 녹은 염(용융염)을 1차 냉각 계통으로 이용한다. 가장 큰 특징은 핵연료를 고체 연료봉이 아닌 액체 상태로 사용한다는 점이다. 우라늄 등의 핵연료를 불소 또는 염소 계열의 용융염에 물리적으로 녹여 핵분열을 일으키고 액체 상태의 냉각재로 사용하는 방식이다. 물을 냉각재로 쓰는 기존 경수로는 끓는 것을 막기 위해 150기압 이상의 고압이 필요하지만, 끓는점이 높은 용융염을 쓰는 MSR은 대기압 수준에서도 600℃ 이상의 고온 운전이 가능하다. 또한 액체 상태의 연료는 온도가 상승하더라도 기계적 손상이나 급격한 화학 반응이 발생할 가능성이 낮아, 보다 안정적인 운용이 가능하다는 평가를 받는다.

MSR의 안전성은 사고 발생 시 대응 방식에서도 확인할 수 있다. 만약 배관 손상 등으로 용융염이 외부로 유출될 경우, 액체 상태의 연료는 공기와 접촉하면서 빠르게 고체로 굳는다. 이 과정에서 방사성 물질이 널리 퍼질 가능성이 낮아지며, 별도의 복잡한 인위적 개입 없이도 오염 범위를 제한할 수 있다.

고압 운전을 전제로 하지 않기 때문에 두꺼운 압력용기나 대형 격납 구조물이 필요하지 않다. 결과적으로 전체 시스템을 소형화할 수 있어 제한된 선체 공간을 효율적으로 활용할 수 있다. 여기에 연료 교체 주기가 수십 년에 달해 선박의 설계 수명 동안 연료 재장전 없이 장기간 운항이 가능하다는 장점도 있다.

MSR 적용 사례 

이러한 기술적 특성을 바탕으로 국내 조선업계에서도 MSR의 해양 적용 가능성에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 대표적인 사례가 삼성중공업이다. 삼성중공업은 한국원자력연구원과 협력해 원자력 추진선과 부유식 해양 설비를 포함한 다양한 개념 설계, 원자로 인허가 기준 정립과 법규 개발, 경제성 평가 등을 추진해오고 있다. 최근에는 MSR 기반 액화천연가스(LNG) 운반선을 제시하며 미국선급협회(ABS)와 라이베리아 기국으로부터 기본승인(AiP)을 획득했다. 이는 해당 설계가 국제 안전 기준을 충족했음을 의미한다. 업계에서는 이러한 MSR 추진 선박이 향후 탄소 비용이 본격화되는 환경에서 비용 경쟁력 측면에서도 유리한 위치를 차지할 수 있을 것으로 보고 있다.

바다 위 에너지 전환의 가능성

탄소중립이라는 전 세계적 과제 앞에서 해운 산업은 근본적인 에너지 전환을 요구받고 있다. SMR 가운데서도 MSR은 높은 안전성, 장주기 운용, 소형화 가능성이라는 특성을 가진다.

물론 MSR 기반 원자력 추진 선박의 상용화를 위해서는 국제 규제 정비와 사회적 수용성 확보라는 과제가 남아 있다. 또한 용융염을 사용하는 특성상 장기 운용 시 금속 소재 부식 문제 해결 등 기술적 난제도 해결해야 한다. 그럼에도 불구하고 MSR은 해운 산업의 탄소중립 전환을 이끌 수 있는 선택지로 자리매김하고 있다. 기술적 난관을 넘어 MSR이 이끄는 친환경 선박의 시대가 도래하기를 기대해 본다.

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1. "초록빛 환상, 그 뒤에 숨은 화석연료의 그림자", 27기 정환교, https://iksung.tistory.com/166

2. "[SEP 2025] 한국수력원자력, 혁신형 SMR로 탄소중립 미래를 제시하다", 23기 김경훈, 28기 정성엽, https://iksung.tistory.com/181

참고문헌 

[탄소중립 시대, 해운 산업]

1) 신주식, “선박연료도 무탄소 시대, 승자는?”, EBN 산업경제, 2025.01.01, https://www.ebn.co.kr/news/articleView.html?idxno=1647352 

2) KEEI, "세계 에너지시장 인사이트 제23-16호", 에너지경제연구원, 2023.08.21. 

[해운 산업이 주목하는 SMR]

1) 신주식, “선박연료도 무탄소 시대, 승자는?”, EBN 산업경제, 2025.01.01, https://www.ebn.co.kr/news/articleView.html?idxno=1647352 

[MSR이란?] 

1) 박정한, “[초점] 한국원자력연구원·삼성중공업, 세계 최초 '원자력 LNG선' 개발”, 글로벌이코노믹, 2025.09.14, https://www.g-enews.com/article/Global-Biz/2025/09/202509140626582752fbbec65dfb_1

2) 이주영, “중국 ‘토륨 원자로’ 성공이 의미하는 것”, 내일신문, 2025.11.18, https://www.naeil.com/news/read/567865?ref=naver

3) “정책 포커스-코페르니쿠스적 발상의 전환, 용융염원자로(MSR)“, 과학기술정보통신부 원자력 e-뉴스레터 Vol.42, 2022.07.

[MSR 적용 사례]

1) 박정한, “[초점] 한국원자력연구원·삼성중공업, 세계 최초 '원자력 LNG선' 개발”, 글로벌이코노믹, 2025.09.14, https://www.g-enews.com/article/Global-Biz/2025/09/202509140626582752fbbec65dfb_1

2) 임해정, “[이슈] IMO 규제 강화에 'SMR' 부상…삼성중공업, 해양 원자력 추진선 로드맵 제시”, 팍스경제TV, 2025.12.08, https://www.paxetv.com/news/articleView.html?idxno=254814

[바다 위 에너지 전환의 가능성]

1) 박정한, “[초점] 한국원자력연구원·삼성중공업, 세계 최초 '원자력 LNG선' 개발”, 글로벌이코노믹, 2025.09.14, https://www.g-enews.com/article/Global-Biz/2025/09/202509140626582752fbbec65dfb_1 

2) 허인혜, “’초소형·안전’ 특화시장 노린 삼성중공업”, the bell, 2024.07.19, https://www.thebell.co.kr/free/content/ArticleView.asp?key=202407171602459360106429