2025년 글로벌 원자력산업 관련 유망시장 최근 동향과 기술개발 전략

Ⅰ. 국내외 원자력 관련 기술, 시장 최근 동향과 전망 27

1. 글로벌 전력, 원전산업 주요 이슈와 기술, 시장 동향 27
1-1. 최근 글로벌 전력, 에너지 시장 이슈와 동향 27
1) 무탄소에너지(CFE) 부상과 에너지믹스 27
(1) 개요 27
(2) 최근 글로벌 에너지전환 동향 및 전망 29
(3) 한중일의 에너지전환(에너지믹스) 정책 동향과 전망 31
2) 생성 AI 시대의 데이터센터 구축과 전력난 41
(1) 생성 AI 시대의 데이터센터 경쟁 41
(2) 데이터센터와 전력 소비 43
3) 전력 부문의 AI 활용 분석 44
(1) 전력 부문의 AI 활용 44
(2) 전력 시스템의 AI 활용 관련 위험 DYTH 45
1-2. 최근 국내 원자력 관련 정책 동향 48
1) 차세대 원자로 민·관 협력 추진전략 48
(1) 개요 48
(2) 추진 계획 48
2) 고준위 방사성폐기물 연구개발(R&D) 로드맵 49
(1) 개요 49
(2) 추진 계획 50
3) 원전산업 경쟁력 강화방안 51
(1) 개요 51
(2) 세부 추진 계획 52
1-3. 원자력기반 핑크수소 생산 기술 및 시장 동향 53
1) 원자력 기반 수소 생산 기술 개요 53
(1) 저온수전해 방식 54
(2) 고온수전해 방식 54
(3) 열화학 방식 55
(4) 원자력 기반 수전해 기술 간 비교 56
2) 원자력 기반 수소 생산 경제성 분석 57
3) 국내외 원자력 기반 수소 생산 프로젝트 현황 61
(1) 해외 원전 수소 사업추진 사례 61
(2) 국내 원전 수소 사업추진 사례 65
4) 원자력 기반 수소 생산 정책 동향 66
(1) 국내 66
(2) 미국 67
(3) 유럽 68
(4) 중국 69
(5) 일본 69

2. 유망 원자력산업 관련 기술, 시장 동향과 장래 전망 70
2-1. 차세대 원자로와 SMR개발 동향과 전망 70
1) 차세대 원자로 개요 70
(1) 원자로별 기술 분류와 특징 70
(2) 소형 모듈형 원자로(SMR) 개요 71
(3) 초소형 모듈 원자로(MMR) 기술 개요 및 동향 74
2) 차세대 원자로, SMR 개발 동향과 전망 77
(1) 글로벌 차세대 원자로, SMR 개발 경쟁과 전략 77
(2) 주요국 차세대 원자로, SMR 개발 동향과 전략 79
3) 국내외 주요국 차세대 원자로 지원 정책 85
(1) 해외 주요국 차세대 원자로 지원 정책 85
(2) 국내 차세대 원자로 정책 및 개발 현황 90
4) 국내외 SMR 시장 전망 94
(1) 글로벌 SMR 시장 전망 94
(2) 국내 SMR 시장 전망 97
2-2. 제4세대 원자로 개발 동향과 전망 98
1) 제4세대 원자로 개요 98
(1) 원자력발전의 변천사 98
(2) 원전 세대별 노형 비교 99
(3) 국내외 주요국 4세대 원자로 개발 전략 101
2) 제4세대 원자로(Gen Ⅳ) 개발 방향과 동향 103
(1) 사용후핵연료 처리의 대안, “소듐냉각고속로(SFR)” 103
(2) 수소생산, 공정열 등 고열의 다양한 활용, 초고온가스로(VHTR) 106
(3) 원전 소형화, 용융염원자로(MSR) 109
3) 4세대 원자로 개발을 위한 과제 112
2-3. 국내외 핵융합 기술 개발 동향과 전망 114
1) 핵융합 기술 개요와 동향 114
(1) 핵융합기술 개요 114
(2) 핵융합 기술 개발 동향 115
2) 국내외 핵융합 기술 기업 동향 118
(1) 글로벌 핵융합 투자와 스타트업 동향 118
(2) 국가별 주요 스타트업 현황 및 기술 개발 동향 121
(3) 국내 핵융합 개발 전략과 기업 동향 134
2-4. 원전 해체 기술, 시장 동향과 전망 139
1) 원전해체 기술과 시장 개요 139
(1) 원전해체 정의 139
(2) 원전해체 방법 139
2) 글로벌 원전해체 시장 규모 및 전망 140
(1) 글로벌 원전해체 시장 규모 및 전망 140
(2) 미국과 일본 원전 해체 시장 동향과 전망 142
3) 국내 원전 해체 시장 동향 144
(1) 국내 원전 해체 시장 및 경쟁력 분석 144
(2) 국내 원전해체산업 정책 동향 145
(3) 국내 최초 원전인 고리 1호기, 해체 절차 개시 146

3. 글로벌 주요국 원자력 발전 시장 최근 동향과 향후 전망 147
3-1. 미국 147
1) 미국 원자력 발전 산업 동향 147
(1) 미국 원자력 발전 현황 147
(2) 미국 빅테크 원자력 투자 동향 150
2) 미국 원자력 공급망의 핵심, 우라늄 수급 대응 동향 152
(1) 지속가능한 원자력 공급망의 핵심, 우라늄 수급 동향 152
(2) 미국의 원자력 공급망 구축 전략과 대응 동향 153
3) 미국 차세대 원자로 개발 동향과 전망 159
(1) 미국 소형 모듈형 원자로(SMR) 개발 동향 159
(2) 미국 원자력 발전 지원 동향과 전망 164
3-2. 중국 167
1) 중국 원자력 발전 산업 동향 167
(1) 중국 원자력 발전 현황 167
(2) 중국 원자력 발전 정책 동향 169
2) 중국 원자력 발전 산업 전망 170
(1) 중국 원자력 발전 전망 170
(2) 중국 차세대 원자로 개발 전략 170
3-3. 일본 172
1) 일본 원자력 발전 산업 동향 172
(1) 일본 에너지믹스 전략 172
(2) 일본 원자력 발전 현황 173
2) 일본 원자력 발전 산업 전망 175
(1) 일본 원자력 발전 전망 175
(2) 일본 원전 산업 발전 전략 178
3-4. 영국 181
1) 영국 원자력 발전 산업 동향 181
(1) 영국 원자력 발전 현황 181
(2) 영국 원전 개발 프로젝트 현황 182
2) 영국 원자력 발전 전망 186
(1) 영국 원자력 기술 활용 전략 186
(2) 영국 원자력 육성 정책 동향 187
3-5. 프랑스 190
1) 프랑스 원자력 발전 산업 동향 190
(1) 프랑스 원자력 발전 산업 190
(2) 프랑스 친원전 정책 전환과 전략 190
2) 프랑스 원자력 발전소 현황 191
(1) 프랑스 원자력 발전소 현황 191
(2) 프랑스 EPR 프로젝트 현황 193
(3) 원전 보수 유지 프로젝트 안전 문제 194
3) 프랑스 원자력 발전 전망 195
3-6. 이탈리아 196
1) 이탈리아 에너지믹스 전략과 원전 재개 동향 196
2) 이탈리아 원자력 발전 현황 197
3) 이탈리아 원전 관련 부품 수입 동향 198
4) 이탈리아 원자력 발전 전망 199
3-7. 튀르키예 200
1) 튀르키예 원자력 발전 산업 200
(1) 튀르키예 원전 프로젝트 현황 200
(2) 아크쿠유 원전에 한국산 원전 설비 공급 201
2) 튀르키예 소형모듈원자로(SMR) 발전 계획 201
3) 튀르키예 원자력 발전 전망 202
3-8. 핀란드 203
1) 핀란드 원자력 발전 산업 현황 203
(1) 핀란드 원자력 발전 현황 203
(2) 핀란드 방폐장(Nuclear waste management site), 원전폐기물 처리현황 204
(3) 핀란드 SMR 개발 동향 205
2) 핀란드 원자력 발전 관련 부품 수입 동향 206
3) 핀란드 원자력 산업 전망 206
(1) 핀란드 원전에 대한 긍정 여론 증가 206
(2) 핀란드 원자력 산업 전망 208
3-9. 루마니아 209
1) 루마니아 원자력 발전 현황 209
(1) 루마니아 원자력 발전 산업 현황 209
(2) 루마니아 원자력 발전 시설 현황 210
(3) 루마니아 주요 원전 프로젝트 211
2) 루마니아 원자력 관련 주요 품목 수입 동향 213
3) 루마니아 원자력 산업 전망 214
3-10. 스위스 215
1) 스위스 원자력 발전 현황 215
(1) 스위스 원전 운영 현황 215
(2) 스위스 원전 산업 주요 특징 216
(3) 스위스 방사성 폐기물 시장 동향 218
2) 스위스 원전 기업, 기관 동향 221
(1) 원전 분야 주요 기업 221
(2) 주요 연구기관과 기술개발 동향 222
3-11. 슬로바키아 225
1) 슬로바티아 원자력 발전 현황 225
(1) 슬로바키아 원전 운영 현황 225
(2) 슬로바키아 원전 건설 계획 225
2) 슬로바키아 원전기자재 수출입 동향 227
(1) 슬로바키아 원전기자재 수출 동향 227
(2) 슬로바키아 원전기자재 수입 동향 227
3-12. 카자흐스탄 229
1) 카자흐스탄 전력 현황 229
2) 카자흐스탄 원자력 관련 시장 동향 230
(1) 카자흐스탄 원자력 발전 도입 계획 230
(2) 카자흐스탄 신규 원전 건설 프로젝트 231
(3) 세계 최대 규모 우라늄 생산국으로 핵심 원료 수급 장점 233
(4) 카자흐스탄 원자력 관련 주요 품목 수입 동향 235
3) 카자흐스탄 원자력 산업 전망 236
3-13. 남아프리카공화국 237
1) 남아공 원자력 발전 현황 237
(1) 원자력 발전 현황 237
(2) 원자력 발전 계획 237
2) 남아공 원자력 관련 시장 동향 238
(1) 원자력 시장과 SMR 개발 동향 238
(2) 원자력 관련 주요 품목 수입 동향 239
3) 남아공 원자력 산업 전망 241
3-14. 인도 242
1) 인도 전력시장 현황과 전망 242
2) 인도 원자력 발전 시장 동향과 전망 243
(1) 인도 원자력 발전 현황 243
(2) 인도 원자력 발전 계획 244
(3) 인도 소형 모듈 원자로(SMR) 관련 전략 246
3) 인도 원자력 시장 전망 247

Ⅱ. 국내 원자력산업 관련 정책과 기술개발 전략 251

1. 최근 국내 원자력산업 관련 주요 추진 정책 동향과 전략 251
1-1. 차세대 원자력 확보를 위한 기술개발 및 실증 추진방안 251
1) 개요 251
(1) 추진배경 251
(2) 국내·외 동향 252
(3) 비전 및 목표 259
2) 정책 방안과 추진 전략 260
(1) 기술개발 및 실증 로드맵 수립 260
(2) (가칭) K-ARDP 도입·추진(* Advanced Reactor Demonstration Program) 263
(3) 안전규제체계 적기 구축 265
(4) 전략적 국제협력 266
(5) 혁신성장 생태계 조성 267
3) 향후 추진 계획 268
(1) 사업별 추진계획 268
(2) 추진 과제별 일정 269
1-2. 핵융합에너지 실현 가속화 전략 270
1) 개요 270
(1) 추진 배경 270
2) 전략 목표와 추진계획 272
(1) 비전 및 주요 전략 272
(2) 정책목표 및 9대 핵심과제 273

2. 원자력 에너지 11대 전략 분야 핵심기술 개발 전략 277
2-1. 혁신형 SMR 277
1) 전략과제 개요와 기대효과 277
(1) 3대 전략 핵심기술 277
(2) 단기, 중기 기대효과 279
2) 3대 핵심기술별 개발내용 279
(1) [핵심기술-1] 무붕산 노심 설계 및 운영 기술 279
(2) [핵심기술-2] 모듈형 원자로냉각재계통 및 완전피동형 안전계통 설계·검증 기술 285
(3) [핵심기술-3] 다수 원자로 모듈 설계, 배치, 시공, 안전성 평가 및 통합 운영 기술 292
2-2. 다목적/고도화 SMR 302
1) 전략과제 개요와 기대효과 302
(1) 3대 전략 핵심기술 302
(2) 단기, 중기 기대효과 304
2) 3대 핵심기술별 개발내용 304
(1) [핵심기술-1] SMR 기반 비발전 다목적 활용 기술개발 304
(2) [핵심기술-2] SMR 수출경쟁력 강화기술 개발 308
(3) [핵심기술-3] SMR 해양시스템 탑재 및 운용 기술개발 311
2-3. 차세대 경수로 핵연료(LEU+) 315
1) 전략과제 개요와 기대효과 315
(1) 4대 전략 핵심기술 315
(2) 단기, 중기 기대효과 316
2) 4대 핵심기술별 개발내용 317
(1) [핵심기술-1] LEU+ 핵연료 개발 기술 317
(2) [핵심기술-2] LEU+ 핵연료 제조·운반·운영 기술 321
(3) [핵심기술-3] 핵연료 연소도 증가(68GWD/MTU) 기술 326
(4) [핵심기술-4] 혁신 핵연료 신소재 및 신공정 기술 330
2-4. 대형원전의 탄력운전 336
1) 전략과제 개요와 기대효과 336
(1) 4대 전략 핵심기술 336
(2) 단기, 중기 기대효과 338
2) 4대 핵심기술별 개발내용 339
(1) [핵심기술-1] 노심설계 및 안전성 평가 기술개발 339
(2) [핵심기술-2] 계통 영향평가 및 제어 기술개발 343
(3) [핵심기술-3] 운영절차 개발 및 운전지원시스템 개발 347
(4) [핵심기술-4] 수출 경쟁력 강화를 위한 탄력운전 성능향상 설계 최적화 기술개발 351
2-5. 원전 연계 청정수소 생산 355
1) 전략과제 개요와 기대효과 355
(1) 2대 전략 핵심기술 355
(2) 단기, 중기 기대효과 356
2) 2대 핵심기술별 개발내용 356
(1) [핵심기술-1] 저온수전해 청정수소 생산플랜트의 원전연계 기술개발 356
(2) [핵심기술-2] 고온수전해 청정수소 생산플랜트의 원전연계 기술개발 359
2-6. 대형원전의 수출 경쟁력 및 활용성 강화 363
1) 전략과제 개요와 기대효과 363
(1) 3대 전략 핵심기술 363
(2) 단기, 중기 기대효과 364
2) 3대 핵심기술별 개발내용 365
(1) [핵심기술-1] 수출형 원전기기 설계 고도화 365
(2) [핵심기술-2] 최신 유럽요건 반영 설계 및 안전해석 고도화 368
(3) [핵심기술-3] 대형원전 활용 동위원소 생산 기술개발 375
2-7. 원전 혁신제조 공정 및 소재·설비 379
1) 전략과제 개요와 기대효과 379
(1) 4대 전략 핵심기술 379
(2) 단기, 중기 기대효과 381
2) 4대 핵심기술별 개발내용 381
(1) [핵심기술-1] 현장수요대응 원전 첨단 제조기술 개발 381
(2) [핵심기술-2] SMR용 소재 개발 및 조사·내환경 특성 평가 기술개발 385
(3) [핵심기술-3] SMR 혁신제조 설비 국산화 및 공정 최적화 390
(4) [핵심기술-4] SMR 가동중 건전성 관리 및 장기건전성 향상 기술개발 394
2-8. 원전해체 기술 자립화 400
1) 전략과제 개요와 기대효과 400
(1) 5대 전략 핵심기술 400
(2) 단기, 중기 기대효과 401
2) 5대 핵심기술별 개발내용 402
(1) [핵심기술-1] 상용원전 절단·제염 실증 인프라 구축 및 기술 상용화 402
(2) [핵심기술-2] 4차 산업혁명 기술 적용 스마트 원격절단 기술개발 404
(3) [핵심기술-3] 해체폐기물 감용·처리 기술 고도화 및 실증 409
(4) [핵심기술-4] 해체폐기물 대량·단시간 처리 및 통합관리 기술 고도화 413
(5) [핵심기술-5] 해체작업자 통합안전관리 시스템 개발 418
2-9. 고준위 방폐물의 전주기 핵심기술 개발 422
1) 전략과제 개요와 기대효과 422
(1) 11대 전략 핵심기술 422
(2) 단기, 중기 기대효과 424
2) 11대 핵심기술별 개발내용 425
(1) [핵심기술-1] 경수로 사용후핵연료 건식저장시스템 개발 425
(2) [핵심기술-2] 사용후핵연료 안전정보·장기저장 실증기술 개발 428
(3) [핵심기술-3] 운반경로·사고평가 기술 및 결함핵연료 운반시스템 안전성 평가
기술개발 431
(4) [핵심기술-4] 중간저장시설 안전성 입증을 위한 운영 및 평가기술 435
(5) [핵심기술-5] 고준위방폐물 처분을 위한 부지환경 장기변화 예측기술 개발 439
(6) [핵심기술-6] 장기 지질환경 변화 예측 확률 모델 및 3D 부지평가 해상도 향상
기술개발 442
(7) [핵심기술-7] 한국형 사용후핵연료 관리시설 설계기술 개발 448
(8) [핵심기술-8] 한국형 처분시스템 설계 요건 및 주요 소재 평가 451
(9) [핵심기술-9] 처분시설 종합안전성 입증체계 개발 456
(10) [핵심기술-10] 연구용 URL 실증실험 기반 구축 459
(11) [핵심기술-11] 연구용 URL 부지적합성 조사·분석 기술개발 461
2-10. 중저준위 방폐물 복합처분시설 안정성 강화 467
1) 전략과제 개요와 기대효과 467
(1) 2대 전략 핵심기술 467
(2) 단기, 중기 기대효과 468
2) 2대 핵심기술별 개발내용 469
(1) [핵심기술-1] 중저준위 방폐물 복합처분시설의 안전 운영을 위한 인수기준 및
운영·폐쇄 기술 최적화 469
(2) [핵심기술-2] 현장 실증기반 중저준위 방폐물 복합처분시설 부지특성 평가
고도화 476
2-11. 가동원전 안전성 향상 479
1) 전략과제 개요와 기대효과 479
(1) 2대 전략 핵심기술 479
(2) 단기, 중기 기대효과 481
2) 2대 핵심기술별 개발내용 481
(1) [핵심기술-1] 가동원전 안전성 향상 핵심기술개발 481
(2) [핵심기술-2] 계속운전 안전성 확보기술 고도화 491

Ⅲ. 원자력산업 관련기술 로드맵과 기술 개발 연구테마 497

1. 원자력 산업 미래소재 기술로드맵 497
1-1. 원자력 미래 소재분야 기술 개요와 동향 497
1) 원자력 미래소재 기술 개발의 필요성 497
(1) 원자력 소재 정의와 역할 497
(2) 원자력 소재의 중요성 497
2) 원자력 소재 시장 환경 변화와 분야별 주요 이슈 498
(1) 글로벌 원자력 시장 환경 변화 498
(2) 원자력 핵심 기술 이슈 499
(3) 원자력 소재 기술 이슈 499
(4) 공급망 이슈 500
1-2. 원자력 미래 소재분야 기술 로드맵(2022-2035) 501
1) 원자력 미래 소재분야 총괄 기술 로드맵(2022-2035) 501
2) 원자력 미래 소재분야 8대 세부 기술 로드맵 502
(1) 용융염원자로용 고온 내부식 금속 구조소재 502
(2) 초고온가스로 열교환기용 장수명 초내열 소재 505
(3) 초소형 원자로용 초고온 열원 기반 열광전변환 융합소재 508
(4) 소듐냉각고속로 피복관용 크리프 및 중성자 조사 저항성 내열소재 511
(5) 차세대 원전용 장주기 고연소도 복합재 고성능 핵연료 신소재 514
(6) 사용후핵연료 저장 바스켓용 고인성 중성자흡수 금속소재 517
(7) 핵융합로용 고열속/고입자속 저항성 고인성 플라즈마 대면소재 520
(8) 핵융합로 증식재용 고성능 리튬 세라믹스 523

2. 2025년 원자력 발전 관련 기술 개발 연구 테마 526
2-1. 2025년 원자력 발전 기술 526
1) 해외 연구로사업에 활용가능한 상향류 노심 고성능 다목적 연구로 기본모델 개발 526
2) 파이로-SFR 기술의 경제성 및 사회·환경적 영향 분석 530
3) 원전 탄력운전 기술개발사업 533
2-2. 소형모듈원자로(SMR) 기술 537
1) 소형모듈원자로 설계 불확도 저감을 위한 몬테칼로 고신뢰도 노심해석 및 다물리
연계 기술 개발 537
2) 소형모듈원자로 고신뢰도 열유체 코드 검증 및 불확도 저감 기술 개발 540
3) 소형모듈원자로 유체-구조 상호작용 및 구조 건전성 평가 기술 543
4) 빅데이터 기반 하이브리드 노심/열수력 코드 개발 545
5) 소형모듈원자로 혁신운영기술 개발을 위한 디지털트윈 프레임워크 기반기술 개발
및 종합성능 평가 548
6) 소형모듈원자로 핵심기기 상태감시 및 혁신 유지보수 기반기술 개발 551
7) 디지털트윈 플랫폼 기반 소형모듈원자로 거동 신속 예측 체계 구축 및 운전원
최적행위 제안 기술 개발 554
8) 소형모듈원자로 기반 다목적 플랜트 구성 및 종합성능 평가기술 개발 556
9) SMR 3D프린팅 제작지원센터 구축 558
2-3. 가동 원전 안전성, 원전 해체 기술 560
1) 다물리 해석 기반 융복합 센싱 기술 및 시스템 핵심모듈 개발 560
2) 계통기기 지능형 감시/안전예측 진단 엣지시스템 개발 562
3) 격납건물 해석체계 고도화 및 최적 사고관리전략 가동원전 적용성 평가 564
4) 노심구조부품 손상예방 및 크러드 저감 실용화 기술 개발 566
5) 피동형 방사성물질 저감 설비 성능 검증 및 적용기술 개발 568
6) 폐기물 내 C-14 동위원소 고순도 농축기술 개발 570
7) 다상분리 공정 기반 저농도 삼중수소 폐액 처리기술 개발 572
8) 처분 부적합 해체폐기물 맞춤형 고화 매질 및 공정 개발 574
9) 베타볼테익 동위원소전지 초격차 핵심소재기술 개발 576
10) 열-전력변환 동위원소전지 핵심기술 고도화 578
11) 히트파이프 원자력 전원공급 시스템 기본 설계 체계 구축 582
12) 히트파이프 제조 기술 개발 및 집합체 종합 검증 시험 584
13) 핵연료 및 노심구조물 제조 및 평가 기술 개발 586
2-4. 기타 원자력 기술(방사선) 588
1) 방사선 기반 단일전자 반응 활성물질 변환 원천기술 개발 588
2) 전자선 감응 이온전도성 분자 고체화 기술을 활용한 이차전지 제조 기술 590