인공지능과 데이터센터의 폭발적 성장으로 전력 수요가 급증하면서, 아마존, 구글, 마이크로소프트 같은 빅테크 기업들이 소형모듈원자로(SMR)에 적극적으로 투자하고 있습니다. 이들은 단순히 전력 확보를 넘어 탄소중립 달성과 미래 에너지 시장 선점이라는 전략적 목표를 갖고 있습니다. 국내외 SMR 기술 개발 현황과 빅테크들의 투자 전략, 그리고 우리나라의 대응 방향을 살펴봅니다.
AI 시대의 에너지 안보, SMR이 해답인가
데이터센터의 전력 소비는 상상을 초월합니다. NVIDIA의 호퍼 칩 하나가 들어간 시스템이 전자레인지 8대 분량의 전력을 소모하며, 2023년 단일 칩 판매만 150만 개에 달했습니다. GPT로 검색할 때 소비되는 전력은 구글 검색 대비 약 10배에 이릅니다. 2022년 조사에 따르면 하이퍼스케일급 데이터센터의 전력 소비는 4년 내 78% 증가할 것으로 예상됩니다.
국내 상황도 마찬가지입니다. 반도체 메가 클러스터가 2040년 완료되면 현재 대비 1천만 킬로와트 이상의 전력이 추가로 필요합니다. 경기도 수원, 화성, 용인 등에 집중된 삼성전자와 SK 반도체 시설들의 전력 수요는 기하급수적으로 늘어날 전망입니다. 2019년 삼성전자에서 단 1분의 정전으로 수십억 원의 손실이 발생했고, 2022년 판교 데이터센터 화재로 카카오톡이 먹통된 사례는 안정적 전력 공급의 중요성을 보여줍니다.
SMR은 이러한 에너지 안보 문제에 대한 해답으로 주목받고 있습니다. 24시간 365일 끊임없는 전력 공급이 가능하며, 해안이나 산업단지 등 다양한 입지에 설치할 수 있는 유연성을 갖추고 있습니다. 특히 원자력 발전소 바로 옆에 데이터센터를 구축하면 '신선한 전기'를 직배송받는 효과를 얻을 수 있습니다. 빅테크 기업들이 SMR에 주목하는 이유는 바로 이러한 안정성과 지속성 때문입니다.
탄소중립 달성을 위한 빅테크들의 선택
빅테크 기업들은 심각한 온실가스 배출 증가 문제에 직면해 있습니다. 마이크로소프트는 2020년 대비 30%, 구글은 66%, 메타는 100%의 온실가스 배출량 증가를 기록했습니다. 구글은 2030년까지 탄소중립을 목표로 설정했지만, 데이터센터 건설로 오히려 배출량이 급증하는 역설적 상황에 놓였습니다. 이들은 지금까지 탄소 크레딧을 구매해 배출량을 상쇄해왔지만, 이는 실질적인 탄소 저감 활동이 아니라는 비판을 받아왔습니다.
아마존은 SMR 도입에 가장 적극적입니다. 아마존 웹서비스 신임 CEO는 "원자력은 무탄소 에너지원으로서 안전한 전력 공급원"이라고 강조하며, 미서부 워싱턴주에 에너지 노스웨스트와 함께 SMR 4기를 건설하는 협약을 맺었고, 추후 12기까지 확장할 계획입니다. 동부에서는 도미니언 에너지와 MOU를 체결했는데, 버지니아주는 전 세계 하이퍼스케일급 데이터센터의 35%가 위치한 전략적 요충지입니다.
마이크로소프트는 컨스텔레이션 에너지와 손잡고 1979년 사고 이후 중단되었던 TMI(Three Mile Island) 1호기를 재가동시켜 20년간 전력을 독점 공급받는 계약을 체결했습니다. 빌 게이츠가 2006년 설립한 SMR 기업 테라파워는 와이오밍주 노후 석탄 화력발전소 부지에 나트륨 원자로를 건설 중입니다. 구글은 카이로스 파워로부터 전력 구매 계약을 체결했고, 메타는 2024년 12월까지 SMR 기업 공개 모집을 통해 새로운 파트너를 찾고 있습니다. 샘 알트만은 2014년부터 오클로의 이사회 의장을 맡으며 SMR 시장에 일찍이 진입했습니다.
미래 시장선점, 대한민국의 SMR 전략
우리나라도 SMR 시장 선점을 위해 적극적으로 움직이고 있습니다. 두산 에너빌리티, SK, HD현대 등 국내 대기업들은 초기에 해외 SMR 벤처 기업에 투자했습니다. 이는 2030년경 본격 상용화될 것으로 예상되는 SMR 시장 규모가 연간 약 140조 원에 이를 것으로 전망되기 때문입니다. 기존 원자력 산업에서 상세 설계와 건설만 담당하던 민간 기업들이 원천 기술 IP 확보를 통해 사업 영역을 확장하려는 전략입니다.
정부는 민간 주도 SMR 생태계 구축을 위한 패러다임 전환을 추진하고 있습니다. 한국원자력연구원을 중심으로 고온가스로(HTGR), 용융염원자로(MSR), 소듐냉각고속로(SFR) 등 다양한 4세대 SMR 기술을 개발 중입니다. 고온가스로는 950도까지 운전 가능해 철강 제철, 석유화학 산업에 활용될 수 있으며, 용융염원자로는 선박 추진력으로 북극 항로 개척에 기여할 것으로 기대됩니다. 히트 파이프 원자로는 달과 화성 탐사 기지용 초소형 원자로로 개발되고 있습니다.
하지만 해결해야 할 과제도 많습니다. 첫째, 인허가 규제 체계 구축이 시급합니다. 해외처럼 개발자와 규제자가 협력해 새로운 기술에 맞는 인허가 체계를 만들어가야 합니다. 둘째, 핵연료 수급 문제입니다. SMR에 사용되는 고농축 고순도 핵연료는 현재 러시아만이 상용급 시설을 보유하고 있어 공급망 다변화가 필수적입니다. 셋째, 가장 중요한 것은 인재 양성입니다. 아직 모두에게 문이 열려 있는 SMR 시장을 선점하려면 연구 개발 인력 확보에 더욱 적극적으로 투자해야 합니다.
사용자의 지적처럼 SMR은 아직 대량생산 체계가 없어 검증이 부족하지만, 상용화되면 전력 생산뿐 아니라 수소, 지역난방, 담수화 등 다목적 활용이 가능합니다. 사용후 핵연료 문제와 현 시점의 높은 발전 단가는 극복해야 할 과제입니다. 하지만 빠른 상용화로 에너지 확보가 용이해진다면, 일론 머스크의 말처럼 에너지가 화폐 가치를 대체하는 새로운 경제 패러다임이 도래할 수도 있습니다. 우리나라가 SMR 기술 개발과 생태계 구축에서 선도적 역할을 해야 하는 이유입니다.
[출처]
영상 제목/채널명: https://www.youtube.com/watch?v=AU3b0-pZEyQ&list=PLFs8qkZ9PQlcRuyRtGShHU80UKVMsTsDI&index=46