‘AI 전력 대란’에 봉인 풀린 미니 원자로… 삼성·SK 주주들이 장부서 찾은 ‘이 숫자’

인공지능(AI) 데이터센터가 유발한 사상 초유의 전력 공급 위기가 미국 원전 산업의 봉인을 풀었다. 도널드 트럼프 행정부의 파격적인 규제 완화와 빅테크 기업의 자본력이 결합하면서 실험실에 갇혀 있던 소형모듈원자로(SMR)가 산업 현장 전면에 전격 배치되고 있다.

미국 원전 설계 기업들이 인허가 획득과 공급망 구축을 동시에 완수하는 실증 경쟁에 돌입함에 따라 SMR에 대규모 지분을 투자한 한국 대기업들의 낙수효과 기대감도 함께 고조되는 국면이다.

심플리월스트리트(Simply Wall St)와 미국 서부 지역 매체 데저렛뉴스(Deseret News)의 지난 26과 27일(현지시각) 보도를 종합하면, 미국 원전 설계의 선두 주자인 뉴스케일파워(NuScale Power)는 원전 제어 장치 전문기업 패러곤(Paragon)과 SMR 상용화를 위한 핵심 부품 공급 계약을 체결했다.

이번 계약은 미국 원자력규제위원회(NRC)의 설계 인증을 획득한 뉴스케일파워가 단순 개념 단계를 넘어 실제 제품 양산 체제로 진입했음을 입증하는 이정표로 평가받는다.
동시에 백악관이 주도한 ‘오는 7월 4일 독립기념일 전 소형 원자로 3기 임계 도달’ 프로젝트도 가시권에 들어왔다. 미국 에너지부(DOE)가 지난해 6월 가동한 ‘원자로 파일럿 프로그램’ 시범 사업의 결과물이다.

안타레스뉴클레어(Antares Nuclear)와 가동 승인을 앞둔 아알로아토믹스(Aalo Atomics) 등 민간 개발사들이 정부의 전폭적인 지원 속에 자립 핵분열을 뜻하는 임계 돌파에 성공했거나 가동 승인을 확보했다.

미국 전력연구소(EPRI)에 따르면 AI 데이터센터의 전력 소비량은 2030년까지 미국 전체 발전량의 최대 9%를 차지할 전망이다. 현재 4% 수준에서 2배 이상 급증하는 수치다.

통상 1개 데이터센터가 100MW(메가와트)의 전력을 소비한다고 가정할 때, 뉴스케일파워의 표준 SMR 모듈(기당 77MW) 약 1.3기가 데이터센터 1곳의 전력을 통째로 책임지는 계산이 나온다. 빅테크 기업들이 거대 정전 위험이 없는 안정적인 기저부하(Baseload) 전력원으로 SMR을 지목하는 정량적 근거다.

미국 아이다호국립연구소(INL)에서 전개되는 소형 원자로 시범 사업의 본질은 원전 산업의 패러다임 전환에 있다. 과거 수조 원의 예산과 수십 년의 세월이 소요되던 거대 건설 프로젝트 방식에서 벗어나, 표준화한 원자로를 공장 라인에서 찍어내는 ‘제조업’ 형태로의 체질 개선이다.

이는 반도체 산업의 ‘규모의 경제’와 정확히 맞닿아 있다. 공장에서 모듈 형태로 일괄 생산 체제를 구축하면, 생산량이 2배 증가할 때마다 생산 단가가 일정 비율로 하락하는 ‘경험 곡선(Learning Curve)’ 효과를 기대할 수 있다.

1호기, 2호기 등 최초의 호기 제조 비용은 높지만, 표준화 모델 양산이 궤도에 오르면 단위당 제조 원가가 대폭 하락해 민간 전력구매계약(PPA) 시장에서 가격 경쟁력을 확보하는 구조다.

이러한 급진적 변화의 배경에는 백악관의 강력한 정책 드라이브가 자리 잡고 있다. 도널드 트럼프 대통령은 지난해 5월 미국의 원전 발전 용량을 2050년까지 400GW(기가와트)로 대폭 확대하는 행정명령에 서명했다.

이 지침에 따라 미국 에너지부는 대형 원전 사업에 175억 달러(약 26조 8760억 원, 환율 1535원 기준) 규모의 정책 자금 대출을 실행하는 한편, SMR 양산을 막아 세우던 인허가 규제를 대대적으로 철폐했다.

존 와그너 아이다호국립연구소 소장은 외신 기자간담회에서 “당초 정부 인허가 속도와 우라늄 연료 수급 문제로 조기 가동 목표는 불가능해 보였다”라며 “그러나 연방 정부의 정책적 의지와 민간 자본이 결합하면서 기술적·행정적 장벽을 완전히 넘어섰다”라고 진단했다.

실제로 아이다호연구소 부지 내에 마이크로 원자로를 구축한 안타레스뉴클레어는 지난 4일 임계에 도달했다. 유타주 오렌지빌에 원자로를 세운 발라아토믹스(Valar Atomics) 역시 지난 18일 가동을 시작해 현재 100kW(킬로와트)의 전력을 시험 생산 중이다.

아알로아토믹스 또한 크리스 라이트 미국 에너지부 장관이 가동 승인 문서에 직접 서명함에 따라 독립기념일 전 추가 임계 달성이 유력시된다.


미국 중심의 SMR 상용화 시계가 빨라지면서 국내 원전 부품사들의 기대감도 덩달아 커지고 있다.

1억 4000만 달러(약 2150억 원) 규모의 지분을 투자하며 뉴스케일파워의 핵심 주기기 제작권을 선점한 두산에너빌리티(Tier 1 공급망)를 비롯해 각각 수천만 달러를 투자한 삼성물산, GS에너지 등 한국 원전 연합군의 기자재 수출 물량이 장기적으로 확대될 가능성이 커졌기 때문이다.

두산에너빌리티는 원자로 압력용기와 주요 주단조품 제작을 전담하며, SMR 호기당 약 수천억 원 규모의 직접 매출을 일으킬 것으로 추산된다. 다만 장기 제작 계약 특성상 수주 초기에는 고정비 부담으로 마진이 제한적이며, 표준화 모델의 물량 확대 구간에 진입해야 수익성이 본격적으로 반영되는 재무 구조를 지닌다.

그러나 냉정한 투자 관점에서 장부를 들여다보면 시장의 단기 과열을 경계해야 한다는 목소리가 나온다.

뉴스케일파워의 주가는 월가 분석가들의 평균 목표 주가인 15.36달러(약 2만 3500원)보다 약 34% 밑도는 10.10달러(약 1만 5500원) 선에 갇혀 있다. 계약 체결 소식에도 불구하고 최근 30일 동안 주가가 16.3% 하락하는 등 시장의 단기 투자 심리는 오히려 위축된 상태다.

원자력 학계와 국내 대형 증권사 연구원들은 미국발 SMR 호재가 한국 기업의 실질적인 이익으로 연결되기 위해 투자자들이 장부에서 반드시 검증해야 할 세 가지 핵심 지표와 리스크를 제시한다.

가장 먼저 해결해야 할 과제는 재무적 신뢰성과 현금 흐름의 한계다.

뉴스케일파워의 재무제표를 보면 현재 분기당 약 2000만~3000만 달러(약 307억~460억 7400만 원) 안팎의 영업 현금 흐름 적자를 기록하며 자금을 소진하고 있다. 2026년 1분기 말 기준 보유 현금 및 현금성 자산 규모를 감안할 때, 추가 유상증자나 외부 차입 없이 버틸 수 있는 자금 여력(Runway)은 약 6개 분기 수준에 그치는 것으로 추정된다.

과거 자금 조달 실패로 유타주 가속기 발전 사업(CFPP)이 무산됐던 사례가 보여주듯, 수주잔고 대비 실제 매출 현금화 속도가 지연되면 주주 가치 희석(Dilution) 리스크가 즉각 재발할 수 있다. 한국 부품사들의 대금 회수 안정성도 이 장부 숫자에 종속된다.

둘째는 원자로 통제 기술의 안전성 검증과 물리적 시간이다. 미크론 단위의 정밀 제어가 요구되는 소형 원자로 특성상 원인 불명의 방사능 유출이나 계통 오작동 위험을 완벽히 통제해야 한다.

라디안뉴클레어(Radiant Nuclear) 등 후발 주자들이 아이다호연구소의 특수 차폐 시설인 ‘돔(DOME)’에 입주해 150시간 연속 자율 운전 시험을 반복하는 이유도 여기에 있다. 특히 원자력 설비 특유의 엄격한 인증 및 재시험 주기를 감안하면, 미세한 설계 결함이나 오작동 발견 시 상용화 시점은 최소 2~3년 이상 지연될 가능성이 높다.

마지막 걸림돌은 규제의 벽이다. 민간 개발사들은 운영 비용을 줄이기 위해 원자로를 무인 자율 운전 체제로 전환하려 하지만, 미국 원자력규제위원회를 포함한 전 세계 규제 당국 중 인공지능(AI)에 핵분열 제어권을 완전히 넘기도록 허용한 선례는 단 한 건도 없다. 학계는 무인 운전 승인에 최소 5년에서 10년 이상의 규제 심사 시간이 소요될 것으로 내다본다.


미국 SMR 시장의 부활은 전력난에 직면한 글로벌 빅테크 기업들이 유도한 시장의 필연적 흐름이다. 다만 이것이 한국 원전 산업의 구조적 성장을 담보하기 위해서는 단순한 공급 계약 체결을 넘어 확실한 투자자 우선순위에 따라 지표를 관찰해야 한다.

가장 먼저 주목해야 할 1순위 지표는 빅테크 기업과의 전력구매계약(PPA) 체결 여부다. 마이크로소프트나 아마존 같은 거대 자본이 수요처로 확약되지 않으면 나머지 공급망과 수주잔고는 실행력을 잃고 신기루에 그치기 때문이다.

투자자는 '빅테크 PPA 체결 공시'라는 단일 이벤트를 가장 강력한 트리거로 삼아 관련 기업들의 밸류에이션을 재평가해야 한다.

2순위는 고농축저연산우라늄(HALEU) 등 소형 원자로 전용 연료의 미국 내 자체 공급망 확보 속도다. 러시아산 연료 의존도를 낮추지 못하면 가동률 저하라는 실질적 리스크를 맞이하게 된다. 마지막 3순위는 수주잔고의 실제 매출 전환율이다. 분기 공시를 통해 장부상의 계약이 실제 현금 흐름으로 유입되는지 확인하는 과정이 필수적이다.

미국 정부의 규제 철폐와 빅테크의 전력 수요가 맞물린 지금, SMR 산업은 단순한 에너지 정책을 넘어 글로벌 기술 패권의 핵심 인프라로 재정의되고 있다.

단기적 현금 소진 위험과 6개 분기라는 시간 제한 속에서, 장부상의 리스크를 상쇄할 실질적인 PPA 확정 수치가 증명되는 시점이야말로 한국 원전 공급망의 가치가 본격적으로 재평가받는 분수령이 될 것이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com