'전력 폭식' AI 구원투수 된 SMR… 美 오하이오에 1.5GW 초대형 기지 선다

글로벌 인공지능(AI) 데이터 센터의 극심한 전력난을 해결할 1.5기가와트(GW) 규모의 소형모듈원전(SMR) 기지가 미국 오하이오주에 들어선다.

미국 SMR 개발 스타트업 엘리먼틀 파워(Elementl Power)는 GE 버노바 히타치(GE Vernova Hitachi)의 300메가와트(MW)급 원자로 'BWRX-300' 5기를 도입하는 부지 개발 계약을 체결했다고 지난 18일(현지시각) 공식 발표했다. 이번 프로젝트는 막대한 전력을 소모하는 빅테크 기업에 온실가스를 배출하지 않으면서도(Carbon-Free), 날씨나 시간대에 상관없이 24시간 내내 안정적으로 공급할 수 있는 전력을 제공하는 핵심 기반이 될 것으로 전망한다.

1.5GW는 통상적인 대형 원전 1기에 필적하는 규모로, 막대한 전력을 소모하는 하이퍼스케일 데이터 센터 수십 개를 동시 가동할 수 있는 용량이다. 기가와트급 AI 데이터 센터의 전력 수요에 완벽 대응할 수 있어, 지지부진하던 AI 전력 인프라 지형을 바꿀 게임체인저로 꼽힌다.

이번 사업은 전력 공급 인프라가 이미 갖춰진 유휴 부지를 활용해 개발 속도를 높인 점이 특징이다. 엘리먼틀 파워는 미국 공공 전력회사인 아메리칸 뮤니시펄 파워(AMP)가 과거 석탄화력발전소를 건설하려다 취소한 오하이오주 남동부 메그스 카운티 레타트 타운십 일대 부지를 매입하기로 합의했다. 오하이오 강 유역에 위치해 원전 운영에 필수적인 냉각수 확보가 용이하며, 기존 발전소 계획 덕분에 전력망 연계 인프라를 그대로 활용할 수 있어 초기 건설 비용을 대폭 낮췄다.

배경에는 글로벌 빅테크 기업 구글의 전략적 역할 변화가 자리 잡고 있다. 구글은 오는 2030년까지 모든 데이터 센터를 100% 무탄소 에너지로 운영한다는 목표를 달성하기 위해 엘리먼틀 파워에 초기 개발 자금을 직접 투자했다. 이는 빅테크가 단순히 전력구매계약(PPA)을 맺는 소비자에 머물지 않고, 직접 지분(Equity) 투자에 나서며 '전력 수직계열화'를 꾀하는 인프라 투자자로 변모했음을 의미한다. 구글은 향후 이 기지에서 생산하는 청정 전력을 우선 구매할 수 있는 상업적 권리를 확보했다.


엘리먼틀 파워는 미국 최대 도매 전력시장인 PJM에 상호연결을 요청했다. 이는 발전소에서 생산한 전력을 국가 기간 전력망에 물리적으로 접속해 상업 판매를 시작하기 위한 필수 행정 절차다. 1단계 사업으로 600MW 분량을 먼저 신청해 둔 상태다.

최근 데이터센터 수요 폭증으로 PJM 내 신규 발전원의 계통 연결 대기(Queue backlog) 현상이 심각한 가운데, 기존 석탄발전 인프라가 확보된 유휴 부지를 선점한 것은 전력망 접속 기간을 획기적으로 줄이는 신의 한 수로 풀이된다.

도입하는 'BWRX-300' 모델의 경제성도 주목받는다. 이 원자로는 기존 대형 원전에 비해 구조를 대폭 단순화해 초기 자본비용(CAPEX)을 기존 대형 원전 대비 최대 60%까지 절감할 수 있도록 설계됐다. 규제 당국의 승인과 최종 투자 결정을 거쳐 오는 2030년 첫 호기 착공, 2034년 완공 및 상업 운전을 목표로 삼고 있다.

원전 업계 전문가들은 이번 프로젝트가 AI 데이터센터의 전력 확보 경쟁이 재생에너지를 넘어 SMR 영역으로 본격 확장하는 분기점이라고 평가한다. 다만 투자자 관점에서는 아직 세계적으로 상업 운전 사례가 없는 '최초 호기(FOAK) 리스크'를 감안해야 한다. 선행 프로젝트인 캐나다 달링턴 원전의 건설 일정과 비용 추이가 이번 오하이오 프로젝트의 실제 경제성을 가늠할 척도가 될 전망이다.

그럼에도 'SMR 확산'과 'AI 전력망 투자'가 맞물리면서 국내 원전 및 전력기기 밸류체인은 거대한 슈퍼사이클에 진입할 것으로 보인다. 원자로 주기기와 모듈 제작 역량을 갖춘 두산에너빌리티는 물론, AI 데이터 센터와 SMR 송배전 설비에 필수적인 변압기 및 초고압 설비를 생산하는 HD현대일렉트릭과 효성중공업 등이 시장에서 실질적인 수혜 기업으로 거론된다. 자본시장 일각에서는 미국 내 SMR 공급망이 가동될 경우 국내 기자재 업계의 수주 모멘텀이 한층 강화될 것이라는 전망이 나온다.

재생에너지 중심이던 글로벌 빅테크의 전력 확보 전략이 원전 기반의 기저부하 확보로 급격히 이동함에 따라, 향후 AI 시대의 테크 패권 경쟁에서 SMR의 실제 상업화 속도가 핵심 변수가 될 가능성이 높다.


첫째, 미국 원자력규제위원회(NRC)의 인허가 타임라인 달성 여부다. 신형 원자로인 만큼 설계 인증과 인허가 승인 속도가 전체 프로젝트 수익성을 좌우하는 핵심 변수다.

둘째, PJM 송전망의 최종 상호연결 승인 시점과 인프라 확보 추이다. 1단계로 신청한 600MW의 전력망 연계가 적기에 이뤄져야 구글 데이터 센터로의 안정적 전력 공급이 가능하다.

셋째, 국내 원전 기자재 기업의 미국 SMR 공급망 진입 성과다. GE 버노바 등 핵심 설계 기업과의 협력 관계 및 파운드리 계약 체결 여부가 국내 기업의 실질적 수혜 강도를 결정한다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com