‘AI 데이터센터’ 전력 수요 급증
구글, 소형 원전 기업과 첫 계약
아마존도 미국 기업 3곳과 계약
상용화 앞두고 각국 경쟁 치열
경제성·기술 문제 ‘넘어야 할 산’

인공지능(AI) 데이터센터 가동에 필요한 전력을 확보하려는 미국 빅테크(거대기술기업)들이 원전에 눈을 돌리고 있습니다. 특히 ‘동네 원전’으로 불리는 소형모듈원전(SMR)이 5~10년 내로 상용화될 수 있다는 관측이 제기되자 구글, 아마존 등 정보기술(IT) 기업도 ‘미래 전력’ 입도선매에 나선 것입니다.

SMR은 전기출력 규모가 300㎿e 이하의 소형모듈원자로로 원자로, 증기발생기 등 주요 기기를 하나의 용기에 담은 게 특징입니다.

사고가 발생했을 때 방사성 물질이 유출될 위험이 대형 원전에 비해 상대적으로 적다는 평가를 받습니다. 다만 방사성 폐기물 문제는 SMR도 예외가 아닌데다 실제 가동되는 건 없다보니 과연 현실적 대안이 될 수 있을지에 대해선 물음표가 달립니다.

SMR을 개발하는 국가들은 상용화를 앞당기는 데 총력을 기울이고 있습니다. 경제성, 기술적 문제 등 넘어야 할 산이 있지만 상용화에 가장 먼저 성공한다면 이 시장의 주도권을 쥘 수 있기 때문입니다.

김용희 KAIST 원자력및양자공학과 교수는 20일 “탄소 중립, 전기화는 피할 수 없는 방향이고 원자력 역할이 클 것으로 본다”면서 “대형 원전에 비해 안전성이 업그레이드된 SMR 시장의 성장 잠재력이 큰 건 맞지만 많은 건설이 이뤄져야 경제성을 갖출 수 있다”고 말했습니다.

이어 “인허가가 제 때 안 되면 SMR 경쟁력을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있기 때문에 우리나라도 미국 정부처럼 체질을 바꾸려는 노력이 필요하다”고 했습니다.



구글은 지난 14일(현지시간) 미국 스타트업 카이로스 파워가 앞으로 가동할 6~7개 원자로에서 총 500메가와트(㎿)의 전력을 구매하는 계약을 체결했습니다. 구글이 소형원전 기업과 계약을 맺은 건 처음입니다. 500㎿는 수십만 가구가 이용할 수 있는 전력량입니다. 카이로스는 첫 번째 소형모듈형 원자로를 2030년 안에 가동한다는 계획입니다.

세계 최대 전자상거래 업체 아마존도 16일(현지시간) 미국 기업 3곳과 소형원전 개발·투자 계약을 맺었다고 밝혔습니다. 우선 미 버지니아주 에너지 기업인 도미니언의 기존 원전 인근에 SMR 개발을 추진하기로 했습니다. 아마존은 이를 통해 300㎿ 이상의 전력을 확보할 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.

또 워싱턴주에 위치한 공공 전력 공급 기업인 에너지 노스웨스트와도 계약을 체결하고 이 업체의 4개 SMR 건설 사업을 지원하기로 했습니다. 이들 원자로는 초기에 약 320㎿의 전력을 생산하게 됩니다. 노스웨스트가 건설하는 원자료에 사용될 첨단 원자로와 연료를 공급하는 엑스-에너지에도 투자했습니다. 엑스-에너지에는 국내 기업들도 지분 투자를 하며 협력 관계를 유지하는 곳입니다.



샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)가 투자한 스타트업 오클로는 최근 미 에너지부(DOE)로부터 연료제조시설 개념 설계에 대한 승인을 획득했습니다. 오클로는 2027년 첫 SMR 가동을 목표로 기술 개발을 하고 있다고 합니다.

빅테크 입장에선 탄소를 배출하지 않으면서도 24시간 가동되는 AI 데이터센터에 전력을 지속적으로 공급할 수 있는 SMR이 매력적으로 다가올 수밖에 없을 것입니다.

풍력, 태양광 등 재생에너지를 통해서도 전력을 공급받고 있지만 ‘전기 먹는 하마’로 불리는 AI 데이터센터의 전력 수요를 맞추기에는 역부족이기 때문입니다.

마이크로소프트(MS)가 지난달 미 원자력발전 1위 업체인 콘스텔레이션 에너지와 데이터센터에 20년간 전력을 공급하는 계약을 체결한 것도 이런 배경과 무관치 않아 보입니다.



미 정부도 전폭 지원에 나섰습니다. 내년 1월까지 SMR의 국내 배치에 자금 지원 신청을 받는 중입니다. 선정된 두 가지 SMR 기술에 대해 최대 8억 달러(약 1조 970억원)가 지원되고 1억 달러(약 1370억원)는 SMR 배치의 장애 요인을 해소하는 데 쓰인다고 합니다. 지원 대상 SMR은 냉각수로 경수를 사용하고 저농축 우라늄 원료를 사용하는 핵분열 원자로로, 호기당 전기 출력은 50~350㎿e입니다.

영국, 프랑스, 중국, 러시아도 SMR 개발에 나서는 등 전 세계 80여종의 SMR이 개발 중이라고 합니다. 서로 먼저 ‘최초 상용화’라는 고지에 깃발을 꽂기 위해 내달리는 형국인데, 실제 상용화가 이뤄지면 승자독식 구조로 재편될 가능성도 있습니다.

임채영 한국원자력연구원 원자력진흥전략본부장은 “SMR 시장이 초반에는 (냉각재로) 물을 사용하는 원자로를 쓰다가 2030년 중반 넘어가면 비경수형(4세대·냉각재로 물이 아닌 다른 물질 사용) 원자로가 경쟁할 것으로 예측됐는데 지금 상황을 보면 다양한 기술이 한꺼번에 시장에 나올 가능성이 있다”고 내다봤습니다.

그러면서 “중요한 건 실제 현장에서 ‘전기를 제대로 만들어내느냐’다”면서 “원래 비용, 사업 모델 안에서 작동되는지를 봐야 한다. 한국은 기존 대형 원전에서 경쟁력을 갖고 있어 서두른다면 충분히 경쟁해볼 만하다”고 설명했습니다.