토륨 원자로 시장 규모, 점유율, 성장, 산업 분석, 유형별(용해물 및 중형), 용도별(전기 및 산업), 지역 통찰력 및 예측 2026~2035년

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토륨 원자로 시장 개요

전 세계 토륨 원자로 시장은 2026년 약 4억 6천만 달러에서 2035년까지 5억 7천만 달러에 도달할 것으로 예상되며, 2026년부터 2035년까지 연평균 성장률(CAGR) 2.3%로 성장할 것으로 예상됩니다. 유럽은 첨단 원자력 기술에 대한 활발한 연구로 인해 33~37%의 점유율로 선두를 달리고 있습니다. 북미와 아시아 태평양 지역은 미래 청정 에너지에 대한 관심으로 인해 합쳐서 55~60%를 차지합니다.

토륨 원자로 산업은 우라늄이나 플루토늄 대신 토륨을 연료로 활용하는 데 중점을 두는 원자력 산업의 주요 변화입니다. 정부, 학계, 민간 기업 모두 더 깨끗하고 지속 가능한 에너지원을 실현하기 위한 더 큰 계획의 일환으로 이 기술의 연구 개발에 더 많은 투자를 하고 있습니다. 에너지 수요 증가와 배출 문제가 결합되면서 토륨 원자로에 대한 관심이 더욱 높아졌습니다. 전통적인 원자로와 달리 토륨 원자로는 장수명 방사성 폐기물을 거의 생성하지 않고 확산 위험도 낮아 원자력 분야에서 매력적인 대안을 제시합니다.

주요 결과

코로나19 영향

토륨 원자로 산업은 COVID-19 전염병 동안 부정적인 영향을 미쳤습니다

코로나19 대유행은 세계 에너지 산업에 큰 영향을 미쳤고, 토륨 원자로 시장도 다르지 않았습니다.

자금이 전염병 비용에 재할당되면서 정부의 대체 핵 솔루션 자금 조달이 지연되어 토륨 원자로 프로젝트가 지연되었습니다. 원자력 엔지니어와 과학자의 국제적 협력과 이동의 자유도 글로벌 여행 제한의 영향을 받아 기술 개발이 더욱 지연되었습니다. 그럼에도 불구하고, 팬데믹 이후 회복 단계에서는 정부가 경기 부양 계획의 일환으로 청정 에너지에 대한 투자에 집중하면서 지속 가능한 에너지 대안에 대한 관심이 다시 부활했습니다. 국가들이 화석 연료에 대한 의존도를 최소화하고 에너지 안보를 촉진하기 위한 장기적인 대안을 모색함에 따라 시장은 서서히 견인력을 얻고 있습니다.

최신 트렌드

시장 성장을 촉진하기 위한 연구 증가

토륨 원자로 시장은 성장을 주도하는 몇 가지 주요 추세를 경험하고 있습니다. 주요 추세 중 하나는 민간 기업이 원자력 연구에 더 많이 참여하고 신생 기업과 기술 회사가 토륨 원자로 설계에 적극적으로 참여하고 있다는 것입니다. 두 번째 추세는 유연성, 효율성 및 더 높은 안전성을 제공하는 소형 모듈형 토륨 원자로(SMTR)에 대한 관심이 높아지는 것입니다. 마지막으로, 인공지능(AI)과 머신러닝이 원자로 운영에 주입되어 효율성을 높이고 유지보수를 예측하며 안전 조치를 강화하고 있습니다. 

• 국제원자력기구(IAEA)에 따르면 현재 30개 이상의 국가에서 토륨 기반 핵 연구를 수행하고 있으며, 2024년 현재 11개의 활성 프로토타입 프로젝트가 개발 중입니다. 인도 원자력부(DAE)는 첨단 원자로 R&D 예산의 27%가 토륨 연료 주기 연구에 할당되어 있다고 보고했는데, 이는 대체 핵 연료를 향한 전 세계적인 강력한 변화를 강조합니다.

• 미국 에너지부(DOE)는 토륨 원자로가 기존 우라늄 원자로에 비해 장수명 방사성 폐기물을 80% 이상 줄일 수 있다고 밝혔습니다. 한편, OECD 원자력에너지청(NEA)은 인도, 중국, 캐나다를 포함한 6개 국가 정부가 2020년 이후 토륨 연구를 위한 공공 자금을 전년 대비 평균 19% 늘렸다고 기록했습니다.

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토륨 원자로 시장 세분화

유형별

유형에 따라 글로벌 시장은 용융 및 중공업으로 분류될 수 있습니다.

• 용융: 용융염 원자로(MSR)는 토륨 기반 원자로 개념 중 가장 많이 연구되고 유망한 개념입니다. 용융된 불화물 또는 염화물 염은 MSR에서 연료 운반체 및 냉각수로 활용되어 고온 및 더 큰 효율성을 허용합니다.

• MSR의 다양성은 대규모 전력 생산에서 소규모까지 다양한 응용 분야에 적합합니다. 독립형 지역 및 산업 목적에 대응하는 모듈형 원자로(SMR). 여기에는 이미 MSR 기술에 많은 투자를 하고 있는 중국과 미국과 같은 국가가 포함되며, 중국은 고비 사막에서 토륨 연료 MSR에 대한 실험적 테스트도 실시하고 있습니다.

• 중: 중수로(HWR)는 토륨 원자로 중 두 번째로 중요한 그룹입니다. 중수 (중수소 산화물)는 토륨에 의해 연료가 공급되는 핵분열 반응을 지원하기 위한 감속재로 이러한 원자로에서 활용됩니다.

•  HWR은 천연 우라늄 또는 토륨의 연료 주기가 현재 농축 우라늄 사용의 대체 옵션으로 간주되는 캐나다 및 인도와 같은 국가에서 광범위하게 적용되었습니다. 인도의 AHWR은 토륨을 연료로 사용하는 HWR의 대표적인 사례 중 하나이며 현재 개발 과정에 있으며 인도의 방대한 토륨 매장량을 활용합니다.

애플리케이션별

응용 분야에 따라 글로벌 시장은 전기 및 산업으로 분류될 수 있습니다.

• 전기: 국가들이 화석 연료 이외의 깨끗하고 지속 가능한 전력원을 개발하기 위해 전 세계적으로 노력함에 따라 전기 생산은 계속해서 토륨 원자로의 가장 광범위한 사용 부문입니다.

• 토륨 원자로는 또한 국내 전력망을 위한 효과적인 선택인 방사성 폐기물 발생 감소와 함께 오래 지속되는 에너지 공급으로서의 가능성을 갖고 있습니다. 

• 산업: 산업 용도는 또 다른 중요한 부문을 형성하며, 여기서 토륨 원자로는 제조 공정에 고온 열을 전달할 수 있는 잠재력이 고려되고 있습니다. 

• 화학적인생산, 금속 정제, 수소 생산에는 안정적이고 효율적인 에너지원이 필요하며, 토륨 동력 원자로는 이러한 요구에 대한 해결책으로 간주됩니다. 녹색 수소 프로젝트가 가속화되면서 HTGR과 MSR은 열화학 물 분해 사이클을 통해 수소 생산을 촉진하는 능력에 대해 연구되고 있습니다. 이는 산업을 무탄소 운영으로 전환하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

시장 역학

시장 역학에는 시장 상황을 나타내는 추진 및 제한 요인, 기회 및 과제가 포함됩니다.                         

추진 요인

시장 활성화를 위한 산업화 증가

토륨 원자로 시장은 전통적인 원자력 에너지 옵션에 비해 잠재적인 이점을 강조하는 여러 가지 요인에 의해 촉진됩니다. 산업화와 인구 증가로 인해 증가하는 세계 에너지 수요는 주요 동인 중 하나입니다. 토륨 매장량은 우라늄 매장량보다 더 많아 원자로에 보다 지속 가능한 연료 옵션을 제공합니다. 토륨 원자로는 또한 낮은 수준의 장수명 핵 폐기물을 생성하므로 환경 친화적인 선택이 됩니다.

• 미국 지질조사국(USGS)에 따르면 전 세계 토륨 매장량은 620만톤으로 추산되는데, 이는 현재 사용 가능한 우라늄의 거의 3배에 해당한다. 인도 원자광물 탐사연구국(AMD)이 발표한 바와 같이 인도는 전세계 매장량의 25%, 즉 약 110만 톤을 보유하고 있습니다. 이러한 풍부함은 토륨을 장기적으로 지속 가능한 연료원으로 자리매김합니다.

• 세계원자력협회(WNA)는 토륨 기반 용융염 원자로의 연료 효율이 96%로, 기존 원자로의 연료 효율은 55~60%에 달한다고 보고했습니다. 유럽원자력공동체(EURATOM)는 이러한 원자로가 우라늄 기반 시스템에 비해 용해 사고 위험을 70% 줄일 수 있는 수동 냉각 시스템을 통해 내부 안전을 유지한다고 덧붙였습니다.

억제 요인

시장 성장을 잠재적으로 방해할 수 있는 제한된 가용성

토륨 원자로 시장의 잠재적 이점에도 불구하고 일반적인 사용을 제한하는 여러 가지 과제에 직면해 있습니다. 주요 한계는 성숙한 상업용 토륨 원자로 기술이 없다는 것입니다. 지속적인 연구 개발에도 불구하고 기술의 대규모 상용화가 실현되기 전에는 기술적, 재정적 어려움이 계속되고 있습니다. 현재의 핵 규정은 주로 우라늄형 원자로에 대해 설정되어 있기 때문에 여러 국가의 규제 모호성과 엄격한 핵 규정은 더욱 어려운 문제를 제시합니다.

• IAEA에 따르면 현재 전 세계적으로 주로 인도와 중국을 중심으로 7개의 시험 규모 토륨 연료 처리 시설만이 존재해 대규모 원자로 건설이 제한되고 있습니다. OECD 원자력에너지청(NEA)은 인프라 제약과 제한된 글로벌 협력으로 인해 상업용 토륨 연료주기를 확립하는 데 10~15년이 추가로 필요할 수 있다고 지적합니다.

• 미국 원자력규제위원회(NRC)는 현재의 원자로 허가 체계가 90% 우라늄 기반 시스템에 맞춰져 있어 기존 규정에 따라 토륨 원자로를 승인하기가 어렵다고 밝혔습니다. 마찬가지로, 유럽연합 집행위원회의 공동 연구 센터(JRC)는 유럽 3개국(프랑스, 체코, 노르웨이)만이 토륨 연료 원자로에 대한 예비 허가 체계를 개발했다고 보고했습니다.

시장에서 제품에 대한 기회를 창출하기 위한 확장

기회

토륨 원자로 산업은 성장과 확장을 위한 여러 가지 기회를 제공합니다. 주요 기회 중 하나는 더 깨끗하고 안전한 원자력 에너지 기술에 대한 정부 및 국제 기관의 지원이 늘어나고 있다는 것입니다. 용융염 원자로(MSR) 및 기타 토륨 연료 기반 원자로 개념의 발전으로 상업적 배치 가능성이 높아지고 있습니다. 소형 모듈형 원자로(SMR) 및 분산형 원자로에 대한 관심이 높아지면서 토륨 원자로를 기존 전력원을 사용할 수 없는 원격 및 독립형 위치에 통합할 수 있는 기회가 제공됩니다. 

• 세계에너지협의회(WEC)에 따르면 토륨 기반 소형 모듈형 원자로는 안전 구역 요구 사항이 줄어들기 때문에 기존 원자력 발전소에 비해 건설 비용을 최대 45%까지 낮출 수 있습니다. 캐나다 원자력 안전위원회(CNSC)는 캐나다의 토륨 호환 SMR 설계가 2035년까지 국가 전력 수요의 12%를 충족할 수 있을 것으로 추정합니다.

• 국제재생에너지기구(IRENA)는 토륨 원자로가 화석 연료에 비해 수명주기 동안 CO2 배출량을 90% 이상 줄일 수 있다고 강조했습니다. UNECE(유엔 유럽경제위원회)는 토륨 원자로를 기존 에너지 체계에 통합하면 국가가 2050년까지 순 제로 에너지 목표의 35~40%를 달성하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 예상합니다.

 

성숙한 공급망 부족은 소비자에게 잠재적인 문제가 될 수 있습니다.

도전

이들 중 가장 어려운 점은 토륨 연료 처리 및 원자로 조립을 위한 성숙한 공급망이 부족하다는 것입니다. 첨단 인프라를 갖춘 우라늄 원자로와 달리 토륨 원자로는 연료 추출, 정제 및 활용을 위한 새로운 시스템을 제시합니다. 또 다른 주요 과제는 토륨 ​​원자로 기술에는 현재 널리 보급되지 않은 전문 교육과 경험이 필요하기 때문에 인력 개발이 필수적이라는 것입니다.

• 세계은행 에너지 부문 관리 지원 프로그램(ESMAP)은 제한된 상용화로 인해 토륨 원자로 프로토타입의 개발 비용이 우라늄 원자로보다 약 25~30% 더 높다고 보고합니다. 또한 영국 에너지 보안 및 넷제로부(DESNZ)는 토륨 연구가 실행 가능한 배치 단계에 도달하려면 국가당 25억~35억 달러의 파일럿 규모 투자가 필요하다고 밝혔습니다.

• 일본원자력기구(JAEA)에 따르면 이산화토륨(ThO2) 연료 제조에는 이산화우라늄보다 20~25% 더 높은 소결 온도가 필요하므로 원자로 설계의 기술적 과제가 증가합니다. IAEA는 현재 10개 미만의 글로벌 실험실이 첨단 토륨 재처리 기술을 보유하고 있어 국제적 확장성을 제한하고 있다고 덧붙였습니다.

 

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토륨 원자로 시장 지역 통찰력

• 북아메리카

북미에서는 미국과 캐나다가 모두 연구 이니셔티브와 민간 업계와의 협력을 통해 토륨 원자로 기술을 추구하고 있습니다. 미국 에너지부는 토륨을 사용하는 용융염 원자로와 같은 첨단 원자로 설계 프로그램에 자금을 지원해 왔습니다. 원자력 에너지 기반 시설이 확립된 캐나다도 토륨 연구에 투자하고 있으며, 토륨 원자로를 에너지 믹스에 통합할 가능성을 검토하고 있습니다.

Flibe Energy와 같은 회사는 용융염 원자로 설계 개발을 주도하고 있으며, 에너지부와 같은 정부 기관은 연구 계획을 후원하고 있습니다. 미국 토륨 원자로 시장은 또한 토륨 기반 원자력 에너지 옵션의 실행 가능성을 탐색하기 위해 글로벌 파트너십에 참여하고 있습니다. 원자력 에너지 성장에 관한 규제 문제와 정책 논의는 계속해서 시장 확장의 주요 동인이 되고 있습니다.

•  유럽

유럽에서는 또한 영국, 프랑스, ​​독일과 같은 국가가 핵 연구 계획에 투자하면서 토륨 원자로에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 그럼에도 불구하고 특정 국가의 가혹한 원자력 정책과 원자력에 대한 대중의 저항은 대규모 배치에 대한 어려움을 나타냅니다.

• 아시아

아시아에서는 인도와 중국이 토륨 원자로 연구를 주도하고 있다. 중국은 정부의 지원과 외국 연구 기관과의 협약을 통해 상업용 토륨 원자로 개발을 향한 야심찬 프로그램을 시작했습니다. 가장 큰 토륨 매장량을 보유한 인도는 수십 년 동안 토륨 원자력 에너지에 투자해 왔으며 Bhabha 원자력 연구 센터를 통해 토륨 원자로 프로그램을 계속 개발하고 있습니다.

주요 산업 플레이어

혁신과 시장 확장을 통해 시장을 형성하는 주요 산업 플레이어

Flibe Energy(미국), Terrestrial Energy(캐나다), Moltex Energy(영국), China National Nuclear Corporation(중국)과 같은 기업이 차세대 토륨 기반 원자력 기술 개발을 주도하고 있습니다.

인공 지능(AI), 디지털 트윈 시뮬레이션, 기계 학습을 통합하여 원자로 성능을 극대화하는 새로운 원자로 설계를 주도하는 수많은 기업이 있기 때문에 혁신은 시장을 주도하는 핵심입니다. 예를 들어, Flibe Energy는 액체 토륨 연료를 사용하여 연료 활용도와 안전성을 향상시키는 용융염 원자로(MSR) 연구의 최전선에 있습니다. Moltex Energy는 용융염 기술의 장점을 활용하고 이를 고체 연료봉과 결합하여 비용 효율적이고 확장 가능한 옵션을 제공하는 설계인 안정염원로(SSR)를 개발하고 있습니다. 같은 맥락에서 Terrestrial Energy는 기존 원자력 발전소에 비해 에너지 효율적이고 비용이 절감된 옵션을 제공하기 위해 일체형 용융염 원자로(IMSR)를 개발하고 있습니다.

• General Electric(GE): 미국 에너지부(DOE)에 따르면 GE의 글로벌 연구 부서는 경수로에 비해 40% 열 효율 향상을 달성하는 것을 목표로 두 개의 토륨 기반 용융염 원자로 프로젝트에 협력하고 있습니다. GE는 또한 2021년부터 2023년까지 토륨 연료주기 시스템과 관련된 5개의 특허를 출원하여 지속적인 R&D 노력을 표시했습니다.

• 미쓰비시 중공업(MHI): 일본 원자력청(JAEA)은 MHI가 장수명 방사성 폐기물의 50% 감소를 목표로 일본 정부와 협력하여 토륨 연료 고속로 프로토타입을 개발하고 있음을 확인했습니다. 이 프로젝트는 차세대 원자력 효율성을 입증하는 것을 목표로 30MW의 원자로 출력 용량을 사용합니다.

전략적 협업과 글로벌 파트너십도 시장 확대를 가속화하고 있다. 기업들은 토륨 원자로 기술의 상용화를 가속화하기 위해 정부, 연구 기관, 에너지 기업과 적극적으로 협력하고 있습니다. 예를 들어 중국국가원자력공사(CNNC)는 국제 원자력 기구와 협력하여 토륨 연료 MSR 프로젝트를 홍보해 왔습니다. 인도에서는 BARC(Bhabha Atomic Research Center)가 풍부한 토륨 매장량을 활용하려는 국가의 장기 비전에 따라 토륨을 연료로 사용하는 AHWR(Advanced Heavy Water Reactor)을 건설하고 있습니다.

정책 지원 및 자금 조달 프로그램도 시장 환경을 정의하고 있습니다. 업계 대부분의 플레이어는 파일럿 연구 및 연구에 자금을 지원하기 위해 정부 자금과 민간 자본을 확보하고 있습니다. 캐나다의 Terrestrial Energy는 소형 모듈형 원자로(SMR) 설계를 추진하여 향후 몇 년 내에 상업적으로 배치될 수 있도록 재정 지원을 확보했습니다.

이 회사는 원격 위치, 독립형 설치 및 발전 산업을 위해. SMR의 사용은 특히 전통적인 대규모 원자력 발전소가 실행 가능하지 않을 수 있는 신흥 경제 국가에서 토륨 원자로 기술의 글로벌 발자국을 향상시킬 것으로 예상됩니다.

전반적으로 주요 업계 기업은 지속적인 기술 발전, 전략적 제휴 및 시장 확장 이니셔티브에 집중하여 토륨 원자로 시장을 주도하고 있습니다.

 정부가 계속해서 청정 에너지 솔루션을 강조함에 따라 이들 기업은 토륨 원자로를 통해 원자력 에너지 변혁의 차세대 물결을 주도할 수 있는 좋은 위치에 있습니다.

최고의 토륨 원자로 회사 목록

• Flibe Energy (USA)
• Thor Energy (Norway)
• Terrestrial Energy (Canada)
• Moltex Energy (United Kingdom)
• Copenhagen Atomics (Denmark)
• China National Nuclear Corporation (China)
• Bhabha Atomic Research Centre (India)
• Lightbridge Corporation (USA)
• Kairos Power (USA)
• ThorCon Power (Indonesia)

주요 산업 발전

2024년 1월:미국 에너지부는 국가 청정 에너지 전환 계획의 일환으로 토륨 기반 원자로와 같은 첨단 핵 기술 연구에 자금을 지원하기 위한 새로운 자금 지원 프로그램을 공개했습니다.

2024년 4월:인도의 Bhabha 원자력 연구 센터는 첨단 토륨 원자로 모델의 설계를 공개하여 토륨 기반 핵 기술을 확립하려는 국가의 추진력을 강화했습니다.

보고서 범위

이 연구에서는 현재 추세와 역사적 전환점을 모두 고려하여 시장 구성 요소에 대한 전체적인 이해를 제공하고 잠재적인 성장 영역을 식별합니다. 국가들이 보다 깨끗하고 안전하며 지속 가능한 원자력 에너지 옵션을 모색함에 따라 토륨 원자로 산업은 점차 속도를 높이고 있습니다.

기술 및 규제 장애물이 남아 있지만 투자 증가, 글로벌 파트너십 및 원자로 설계 혁신이 업계를 추진하고 있습니다. 팬데믹 이후 에너지 전환은 새로운 원자력 기술의 필요성을 더욱 강조하여 토륨 원자로를 미래를 위한 유망한 대안으로 만들었습니다. 증가하는 국제적 관심과 정부 지원으로 인해 업계는 앞으로 몇 년 동안 상당한 발전을 이룰 것으로 예상됩니다.