AI가 삼킨 전력, 우라늄 ‘공급 절벽’ 비상… 2028년 러시아산 금지 전조인가

인공지능(AI) 혁명과 데이터센터 증설로 전 세계 전력 수요가 폭증하면서 원자력 발전의 핵심 연료인 우라늄 시장에 비상이 걸렸다. 월스트리트저널(WSJ)은 지난 18일(현지시간) "데이터센터와 원전 수요 급증이 전 세계 우라늄 공급망을 압박하며 원자로 연료 부족 우려를 키우고 있다"고 보도했다. 특히 세계 최대 원전 보유국인 미국이 오는 2028년부터 러시아산 농축 우라늄 수입을 전면 금지할 예정이어서, 향후 2년 내 글로벌 우라늄 수급 불균형이 '구조적 결핍' 단계에 진입할 것이라는 경고가 나온다.




현재 우라늄 시장은 생산량이 수요를 밑도는 상태가 수십 년간 이어지고 있다. 세계원자력협회(WNA)가 발표한 '2025 세계 원자력 연료 보고서'에 따르면, 현재 가동 중인 원자로를 유지하는 것만으로도 시장은 이미 구조적인 공급 부족 상태다. 부족한 물량은 그동안 각국이 쌓아둔 비축분으로 충당해 왔지만, 데이터센터 가동을 위한 원전 확대 움직임이 가속화하며 임계점에 다다랐다는 분석이다.

제이콥 화이트 스프롯(Sprott) 상무는 "원자력 수요가 늘어남에 따라 궁극적으로 더 많은 우라늄을 구매해야 하는 상황"이라고 말했다. 벤 엘비지 우라늄아이오(Uranium.io) 제품 총괄 역시 "기존 원전의 수명 연장과 재가동을 고려하면 우라늄 수요는 기하급수적으로 늘어날 것"이라며 시장의 수급 불균형이 심화할 것이라고 내다봤다.

미국은 세계에서 가장 많은 원자로를 운영하고 있으며 전 세계 원자력 발전의 약 30%를 담당한다. 그러나 정작 자국 내 우라늄 매장량은 전 세계의 1% 수준에 불과하다. 이로 인해 미국은 사용량의 상당 부분을 캐나다, 카자흐스탄, 호주, 그리고 러시아에 의존해 왔다.

특히 농축 우라늄의 약 3분의 1을 러시아에서 들여오는 점이 최대 약점이다. 미국 정부는 안보를 이유로 2028년부터 러시아산 수입을 전면 금지하기로 했다. 아미르 벡슬러 센트러스 에너지 최고경영자(CEO)는 "2028년 러시아발 공백을 메울 서방 국가의 공급 능력이 충분한지가 관건"이라며 "시장은 과거 어느 때보다 더 큰 압박을 받게 될 것"이라고 우려했다.

이에 대응해 미국 기업들은 천문학적인 자금을 쏟아붓고 있다. 센트러스 에너지는 테네시주 오크리지에 5억 6000만 달러(약 8120억 원)를 투자해 원심분리기 제조 시설을 확장하고 있다. 프랑스 오라노(Orano) 그룹의 미국 법인 오라노 USA 또한 같은 지역에 50억 달러(약 7조 2500억 원) 규모의 농축 시설 건설을 추진 중이다. 오라노 USA는 2030년대 초 첫 인도를 목표로 하고 있다.

세계원자력협회 및 주요 광산 기업 보고서에 따르면, 글로벌 우라늄 생산국 점유율 (2025~2026 추산)은 카자흐스탄 40% 이상(세계 1위 생산국), 캐나다 12%, 나미비아 11%, 호주 10%, 우즈베키스탄 5%, 기타 22% 수준이다.

우라늄 시장에서 러시아가 갖는 무게감은 단순한 원료 채굴량을 넘어선다. 러시아는 원자로에 들어가는 농축 우라늄(Enriched Uranium) 시장의 약 44%를 장악하고 있는 압도적 1위 공급국이다. 미국 원전업계가 사용하는 농축 우라늄의 약 3분의 1을 러시아에 의존할 만큼 서방 국가들의 공급망 결속력은 취약한 상태다. 특히 미 원전에서 사용하는 연료의 약 20%가 러시아산이라는 점은 세계 최대 원전 보유국인 미국의 에너지 안보에 치명적인 약점이다.

러시아의 진정한 위력은 원료인 천연 우라늄을 실제 발전이 가능한 연료로 바꾸는 ‘가공 및 농축’ 기술력에서 나온다. 서방 국가들은 탈냉전 이후 경제성을 이유로 자체 농축 시설 투자를 소홀히 해왔으며, 그 빈자리를 러시아 국영 기업 로사톰이 메워왔다. 아미르 벡슬러 센트러스 에너지 최고경영자(CEO)는 “서방 국가들이 러시아의 공백을 메울 수 있을 만큼 충분한 시설을 2028년까지 갖출 수 있느냐가 관건”이라고 우려했다.

미국은 이 같은 의존도를 끊기 위해 오는 2028년부터 러시아산 농축 우라늄 수입을 전면 금지하는 강력한 제재안을 시행할 예정이다. 그러나 시설 확충에 최소 수년에서 십수 년이 걸리는 산업 특성상 당분간 러시아발 공급 불안은 계속될 전망이다. 지정학적 갈등이 고조되는 가운데 러시아가 우라늄 공급을 무기화할 경우, AI 혁명을 뒷받침할 원전 가동에 차질이 생기는 것은 물론 글로벌 에너지 가격 폭등으로 이어질 수 있다는 경고가 시장 안팎에서 쏟아진다.


부족한 연료를 확보하기 위해 다 쓴 핵연료를 재활용하는 기술에도 투자가 몰리고 있다. 미국 에너지부는 오클로(Oklo), 큐리오(Curio) 등 핵연료 재활용 기술을 개발하는 기업에 보조금을 지급하며 지원 사격에 나섰다. 에드 맥기니스 큐리오 CEO는 "재활용은 그동안 훼손되었던 미국 핵연료 주기의 빠진 조각을 채우는 핵심"이라고 강조했다.

신규 광산 개발도 속도를 내고 있다. 이글 에너지 메탈스는 미국 오리건주 남동부에서 '아로라 우라늄 프로젝트'를 진행 중이며, 2032년 첫 생산을 목표로 하고 있다. 마크 무키자 이글 에너지 CEO는 "미국은 결코 필요한 우라늄을 전량 자급할 수 없으므로 동맹국인 캐나다와 호주로부터의 수입과 함께 국내 생산량을 한 방울이라도 더 짜내야 하는 상황"이라고 설명했다.

우라늄 가격의 지속적인 상승과 장기적인 가격 안정성이 담보되어야 광산 기업들이 본격적인 증산에 나설 것으로 보인다. 케니 주 글로벌X 연구원은 "채굴 기업들이 생산을 늘리려면 가격이 단순히 오르는 것을 넘어 장기적으로 지속 가능한 수준에서 형성된다는 확신이 필요하다"고 분석했다.

한편 2026년 2월 현재, 글로벌 우라늄 공급 부족과 미국의 러시아산 수입 금지 조치는 한국 원전주에 강력한 '수주 모멘텀'으로 작용하고 있다. 인공지능(AI) 데이터센터발 전력난으로 전 세계가 원전 회귀를 선택한 가운데, 한국은 설계부터 시공, 유지보수까지 전 단계를 갖춘 독보적 공급처로 부각되는 처지다.

특히 정부가 지난달 신규 대형 원전 2기 건설과 소형모듈원자로(SMR) 도입 계획을 확정하면서 정책 불확실성도 걷혔다. 두산에너빌리티와 한전기술 등 대형주뿐 아니라 SMR 부품사인 우리기술, 비에이치아이 등으로 온기가 확산 중이다. 다만 우라늄 가격 상승이 장기적으로 발전 원가 부담을 키울 수 있다는 우려도 있으나, 원전 수출 경쟁력과 정책적 지원이 이를 상쇄하며 이들 기업의 성장에 힘을 보태고 있다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com