인공지능(AI)의 급성장으로 데이터센터의 전력 수요가 폭발적으로 증가하면서, 마이크로소프트, 구글, 오픈AI 등 빅테크 기업들이 소형모듈원전(SMR, Small Modular Reactor) 중심의 원자력 발전에 적극 투자하고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 전 세계 데이터센터의 전력 소비는 2022년 460TWh에서 2030년 945TWh로 두 배 이상 증가할 것으로 전망됩니다. 이는 한국 전체 전력 소비량(592TWh, 2024년 기준)의 약 1.6배에 달하는 규모로, AI 모델 학습과 운영에 필요한 막대한 전력을 충족하려면 안정적이고 탄소 배출이 적은 에너지원이 필수적입니다. 원자력은 재생에너지 대비 24시간 안정적인 전력 공급이 가능하고 탈탄소 목표를 충족할 수 있어 빅테크의 선호도가 높아지고 있습니다.
구글과 카이로스파워: 구글은 캘리포니아 기반 SMR 스타트업 카이로스파워(Kairos Power)와 협력해 2030년부터 2035년까지 500MW 규모의 전력을 SMR로부터 공급받을 계획입니다. 카이로스파워의 SMR은 고온의 용융염(molten salt)을 냉각제로 사용해 사고 위험을 줄이고, 기존 물 냉각 원자로보다 효율적인 고온 운전이 가능합니다. 구글은 기술 설계 단계부터 AI 기반 전력 최적화 기술을 적용해 에너지 효율성을 극대화하고 있으며, 2027년 테네시주에서 35MW 시험용 원자로를 가동한 뒤 2030년 상업용 원자로를 본격 운영할 예정입니다.
오픈AI와 오클로: 오픈AI는 샘 올트먼이 회장으로 있던 오클로(Oklo)와 협업 중입니다. 오클로는 15MW에서 최대 50MW까지 확장 가능한 초소형 고속 원자로를 개발하며, 사용 후 핵연료를 재활용해 연료 효율성을 높이는 기술을 연구하고 있습니다. 2027년 아이다호 국립연구소에서 첫 원자로 가동을 목표로 하지만, 2022년 미국 원자력규제위원회(NRC)의 허가 신청이 정보 부족으로 거부된 바 있어 규제 승인이 주요 과제입니다. 오클로는 데이터센터 운영사 스위치(Switch)와 2044년까지 12GW 전력을 공급하는 비구속적 계약을 체결하며 AI 데이터센터 시장 공략에 나섰습니다.
빌 게이츠와 테라파워: 마이크로소프트 창업자 빌 게이츠는 SMR 기업 테라파워(TerraPower)를 설립해 345MW급 소듐냉각고속로를 개발 중입니다. 미국 에너지부(DOE)로부터 20억 달러 지원을 받아 와이오밍주에서 2030년 가동을 목표로 원전을 건설하고 있습니다. 테라파워의 원자로는 열 저장 기능을 통해 최대 500MW까지 출력이 가능하며, AI 데이터센터와 산업용 전력 수요를 충족할 잠재력을 갖췄습니다.
솔트포스와 부유식 원전: 솔트포스(Saltfoss, 이전 명칭 Seaborg)는 헬륨가스와 용융염 냉각 기술을 활용한 SMR을 개발하며, 선박에 탑재하는 부유식 원전(Power Barge)을 연구 중입니다. 빌 게이츠, 피터 틸, 데이비드 헬가슨 등 유명 투자자들이 참여했으며, 200MW에서 800MW 규모의 전력을 생산할 수 있는 기술을 목표로 합니다.
마이크로소프트와 기존 원전: 마이크로소프트는 콘스텔레이션 에너지(Constellation Energy)와 협력해 펜실베이니아의 스리마일아일랜드 원전을 2028년 재가동해 835MW 전력을 확보할 계획입니다. 이는 단일 고객이 원전 전체 출력을 구매하는 최초 사례로, AI 데이터센터의 전력 수요를 충족하기 위한 전략입니다.
시장 트렌드: SMR은 대형 원전 대비 건설 비용(약 9억~10억 달러)과 시간이 적게 들고, 공장에서 모듈화 제작 후 현장 조립이 가능해 경제성과 유연성이 뛰어납니다. AI 데이터센터는 24/7 안정적 전력이 필수이며, SMR은 탄소 배출 없는 전력을 제공해 빅테크의 지속가능성 목표와 부합합니다.
재무적 영향: SMR 투자는 초기 자본이 크지만, 운영 및 유지보수 비용은 낮고 예측 가능합니다. 예를 들어, 마이크로소프트는 데이터센터당 연간 700만~800만 달러 전력 비용을 절감할 가능성이 있습니다.
미래 전망: 글로벌 SMR 시장은 2023년 98.8억 달러에서 2032년까지 연평균 3.6% 성장해 약 130억 달러 규모로 전망됩니다. AI 데이터센터 전력 수요는 2030년까지 미국 전력 소비의 9%를 차지할 것으로 예상되며, SMR은 이를 충족할 핵심 기술로 부상하고 있습니다.
투자 아이디어
빅테크의 SMR 투자 붐은 AI, 원자력, 그리고 반도체 산업의 교차점에서 새로운 투자 기회를 창출하고 있습니다. SMR은 기존 원전의 단점을 보완하며, AI 데이터센터의 전력 수요를 충족하는 동시에 탈탄소 목표를 지원합니다. 투자자는 다음과 같은 기회와 리스크를 고려해야 합니다.
투자 기회:
- SMR 개발 기업: 카이로스파워, 오클로, 테라파워 등 SMR 기술 선도 기업은 빅테크와의 계약을 통해 안정적 수익을 기대할 수 있습니다. 특히 공장 제작과 모듈화로 비용을 낮춘 SMR은 상업화 가능성이 높습니다.
- 우라늄 및 연료 기술: SMR은 고농축 저농축 우라늄(HALEU)을 사용하며, 연료 재활용 기술도 주목받고 있습니다. 이에 따라 우라늄 채굴 및 연료 기술 기업이 수혜를 볼 가능성이 큽니다.
- 반도체와 데이터센터 인프라: AI 데이터센터의 전력 수요 증가는 고성능 반도체와 서버 장비 수요를 동반하며, 관련 공급망 기업에 긍정적 영향을 미칩니다.
- 기존 원전 운영사: 마이크로소프트와 같은 빅테크가 기존 원전을 재활용하며, 원전 운영사들의 수익성이 개선될 전망입니다.
리스크:
- 규제 불확실성: SMR은 새로운 기술로, NRC의 엄격한 규제와 승인 과정이 상업화의 주요 장애물입니다. 오클로의 2022년 허가 거부 사례처럼, 기술적 정보 부족으로 지연될 가능성이 있습니다.
- 기술적 위험: 용융염이나 소듐 냉각 기술은 기존 물 냉각 원자로와 달라 상업화 경험이 부족합니다. 초기 비용 초과나 기술적 문제 가능성이 존재합니다.
- 환경 및 사회적 논란: 핵폐기물 처리와 안전성에 대한 우려가 여전히 존재하며, 44%의 미국인이 원자력에 반대하는 여론도 무시할 수 없습니다.
- 경쟁 기술: 태양광, 풍력, 배터리 저장 기술의 발전은 SMR의 시장 점유율을 제한할 수 있습니다.
관련 테마:
- AI 및 데이터센터: AI 모델 학습과 운영에 필요한 전력 수요 증가.
- 원자력 및 SMR: 탄소 배출 없는 안정적 전력 공급 기술.
- 반도체: 데이터센터용 고성능 GPU 및 서버 장비.
- 친환경 에너지: 탈탄소 목표를 지원하는 지속가능한 에너지 솔루션.
관련된 주식 종목
종목명국가설명
| 오클로(Oklo, OKLO) | 미국 | 샘 올트먼이 투자한 SMR 스타-science://web:0⁊ |
| 뉴스케일파워(NuScale Power, SMR) | 미국 | 경수로 기반 SMR 개발 기업으로, 데이터센터 및 산업용 전력 공급에 적합한 모듈형 원자로 설계. |
| 콘스텔레이션에너지(Constellation Energy, CEG) | 미국 | 미국 최대 원전 운영사로, 마이크로소프트와의 스리마일아일랜드 원전 재가동 계약으로 수익성 개선 기대. |
| 비스트라(Vistra, VST) | 미국 | 원자력을 포함한 다양한 에너지 포트폴리오 보유. AI 데이터센터 전력 수요 증가로 수혜 가능. |
| 삼성전자 | 한국 | AI 데이터센터용 고성능 반도체(HBM, 서버용 SSD) 공급의 핵심 기업. SMR 전력 수요 증가로 간접적 수혜 예상. |
| SK하이닉스 | 한국 | 데이터센터용 메모리 반도체 및 스토리지 솔루션 공급. AI 인프라 확장에 따른 수요 증가로 성장 전망. |
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