"30년 만에 사상 최고가"… AI 전력난과 중동 위기가 촉발한 ‘우라늄 슈퍼사이클’

인공지능(AI) 데이터센터 확장에 따른 전력 소비 폭증과 중동발 에너지 공급망 위기가 맞물리면서, 원자력 발전의 핵심 연료인 우라늄 가격이 1996년 관련 통계 집계 이래 사상 최고치 를 경신했다.

미국 빅테크 기업들이 안정적인 무탄소 전원을 확보하기 위해 원자력 발전소와 직접 전력구매계약(PPA)을 맺고 폐쇄 원전 재가동 및 소형모듈원자로(SMR) 투자에 뛰어든 데다, 화석연료 수급 불안에 직면한 일본 등 에너지 수입국들이 원전 가동률을 앞다퉈 끌어올리면서 글로벌 핵연료 시장이 구조적 공급 부족 국면에 진입했다는 분석이 나온다.

11월 14일(현지시각) 일본 종합 경제 미디어 닛케이 아시아에 따르면, 글로벌 핵연료 전문 컨설팅 기관 트레이드텍(TradeTech) 집계 결과 지난 10월 말 기준 우라늄 장기 계약 가격은 전월 대비 2.1% 상승한 파운드당 99달러를 기록했다. 이는 2000년대 후반 원자력 르네상스 당시 세워졌던 종전 최고치(파운드당 95달러)를 넘어선 것으로, 1996년 가격 추적이 시작된 이래 역대 최고 수준이다.

트레바 클링비엘(Treva Klingbiel) 트레이드텍 사장은 "전 세계적인 원전 설비 용량 확대와 각국 정부의 원전 지원 정책 발표가 이어지면서, 우라늄 공급사들이 가격 책정뿐만 아니라 과거 구매자(전력사)에게 유리했던 계약 조건 전반에 대해 훨씬 강경한 협상 태도를 취하고 있다"고 진단했다.

우라늄 가격 폭등을 견인하는 양대 축은 'AI 전력 수요 폭발'과 '지정학적 에너지 안보 위기'다. 국제에너지기구(IEA)는 전 세계 데이터센터의 연간 전력 소비량이 2024년 약 415테라와트시(TWh)에서 2030년 945TWh로 2배 이상 급증할 것으로 전망했다.

오니시 켄이치 일본에너지경제연구원(IEEJ) 선임연구원은 "미국 내 데이터센터 건설이 폭증하면서 전력망 부족을 우려한 빅테크들이 자체 전원 공급원을 직접 확보하는 이른바 '자체 발전(Bring Your Own Power)' 방식이 빠르게 확산하고 있다"고 설명했다. 실제로 마이크로소프트(MS), 아마존, 구글 등 미국 빅테크들은 기존 원전과의 장기 전력구매계약 체결, 가동 중단 원전의 재가동, 차세대 SMR 투자에 천문학적 자금을 쏟아붓고 있다.

여기에 중동 지역의 군사적 위기로 원유·천연가스 수급 리스크가 치솟으면서 원전의 경제성도 재조명받고 있다. 비영리 기관인 일본원자력산업협회(JAIF)가 지난 10월 추산한 결과, 원자력 발전소 1기를 가동할 때마다 석탄화력(kWh당 약 6엔 가정)이나 액화천연가스(LNG·kWh당 약 9엔 가정) 발전을 대체해 연간 510억~725억 엔(약 3억 1,900만~4억 5,300만 달러)의 화석연료 수입 비용을 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

에너지의 대부분을 해외 수입에 의존하는 일본에서는 간사이전력이 자사 원전 7기를 재가동하는 등 원전 회귀 움직임이 뚜렷하다.

문제는 폭발하는 수요에 비해 우라늄 공급망의 탄력성이 극도로 낮다는 점이다. 세계원자력협회(WNA)에 따르면 지구상 우라늄 매장량 자체는 풍부하지만 실제 생산은 카자흐스탄 등 일부 국가에 편중되어 있으며, 신규 우라늄 광산을 탐사·개발해 상업 생산에 돌입하기까지는 통상 10년에서 20년 이 걸린다.

조나단 힌즈(Jonathan Hinze) 우라늄 시장조사업체 UxC 사장은 "2030년대 급증할 원전 연료 수요를 감당하려면 지금 당장 대규모 신규 광산 개발이 필수적이지만, 공급 시차로 인해 구조적 공급 부족 우려가 현실화되고 있다"고 경고했다.

간사이전력 원자력연료전략담당 하세가와 미츠요시 역시 "향후 수급 위기 가능성을 감안할 때 연료 조달 환경을 결코 낙관하기 어렵다"며 "장기 계약 확대와 도입선 다각화, 해외 광산 상류 부문 지분 참여 등을 통해 안정적 조달과 경제성을 확보하는 데 총력을 기울이고 있다"고 밝혔다.

수급 압박이 심화하면서 현물 시장도 달아오르고 있다. UxC 집계 기준 우라늄 현물 가격은 파운드당 92.50달러로 최근 9개월 만에 최고치를 기록했으며, 세계 최대 실물 우라늄 펀드인 '스프롯 물리적 우라늄 신탁(SPUT)' 등 금융 투자 자금의 매수세까지 가세하면서 가격 상승 탄력이 한층 강화되고 있다.

초고가 우라늄 시대가 열리면서 과거 경제성이 떨어져 외면받던 '사용후핵연료 재처리 및 재활용' 기술도 새로운 2차 공급원으로 급부상하고 있다. 나베시마 마사토 일본 전력중앙연구소 선임연구원은 "천연 우라늄 가격이 급등하면서 사용후핵연료에서 우라늄을 회수해 재사용하는 공정의 상대적 경제성이 크게 높아졌다"고 분석했다.

실제로 2025년 설립된 미국 스타트업 'BLSK 에너지'는 지난 5월 미국 아르곤 국립연구소(ANL)와 손잡고 차세대 건식 핵연료 재처리 기술의 상업화에 착수했으며, 2034년 시범 시설 가동을 목표로 속도를 내고 있다.

글로벌 원자력 전문가들은 "AI 데이터센터의 24시간 무중단 전력 수요와 탄소중립·에너지 안보 요구가 겹치면서 원자력은 선택이 아닌 필수 기저전원으로 복귀했다"며 "다만 원전 건설 속도를 따라가지 못하는 우라늄 광산 공급 병목과 농축 설비 한계가 향후 10년간 글로벌 전력·원전 산업의 최대 비용 변수이자 지정학적 자원 무기화의 새로운 전선이 될 것"이라고 평가했다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com