AI 전력난 해법으로 떠오른 SMR…한국, 글로벌 경쟁 준비해야

[산업일보]
인공지능(AI) 기술의 고도화로 데이터센터의 전력 수요가 가파르게 증가하면서 낮은 단가로 무탄소 전력을 24시간 공급할 수 있는 발전원으로 원전이 주목받고 있다. 특히, 기존 원전의 한계를 개선한 SMR(소형모듈원자로)이 핵심 대안으로 떠오른다.

포스코경영연구원은 최근 ‘AI 전력 수요가 앞당긴 SMR시대, 한국의 기회는?’ 보고서에서 글로벌 SMR 벨류체인 현황과 한국 산업계가 확보할 수 있는 전략적 기회를 조명했다.

보고서는 국제에너지기구(IEA)의 전망을 인용해, 전 세계 데이터센터 전력 소비량이 2024년 415TWh(테라와트시)에서 2030년 950TWh로 2배 이상 늘어날 것으로 내다봤다.

전력 수요 증가에 대응해 마이크로소프트(Microsoft)·아마존(Amazon)·구글(Google) 등 빅테크 기업들은 저탄소 전원으로 원전 및 SMR을 적극 검토하고 있다.

원전이 주목받는 이유는 재생에너지가 지닌 간헐성을 보완하면서 24시간 끊임없이 무탄소 전력을 공급할 수 있는 유일한 대안이라는 분석이다.

원전 산업은 과거 대규모 원자력 발전소 폭발 사고로 인한 기피 심리, 10조 원 이상의 투자비와 10년 이상의 공기, 입지 확보의 난항이라는 ‘3대 장벽’에 막혀 성장이 정체돼 왔다.

그러나 최근 개발된 4세대 원전인 SMR은 기존 냉각재인 물 대신 액체 소듐·헬륨을 사용해 대기압 수준에서 운전이 가능하다. 이는 냉각수 상실로 인한 증기·수소 폭발 가능성을 차단하고, 외부 전력 공급이 중단되더라도 공기 대류와 중력 같은 물리 법칙만으로 원자로를 냉각하는 피동형(Passive) 안전시스템이 도입돼 비상시 인위적 조작을 하지 않아도 된다.

입지 제약도 완화할 수 있다. 대규모 냉각수가 필요 없어 데이터센터나 산업단지 인근에 설치해 송전 비용을 줄일 수 있다. 모듈 형태의 공장 대량 생산을 기반으로 현장 시공이 초소화돼 모듈당 24~36개월 사이 건설도 가능하다.

또한 밀폐형 설계로 운전 중에는 핵연료를 깨낼 수 없어 플루토늄 추출이 불가능하기 때문에 핵무기 확산 방지에 기여하고, 연소 효율이 높아 방사성 물질까지 연소시켜 핵폐기물이 대폭 감소된다.

SMR 상용화 경쟁은 미국이 앞서는 모양새다. 트럼프 2기 행정부는 2025년 SMR을 국가 핵심산업으로 지정하고 인허가 절차를 간소화했다. TerraPower는 지난 3월 미국 원자력규제위원회(NRC)의 건설 허가를 받고 4월 착공에 나섰다. 설비 용량 345MW(메가와트) 규모로 총사업비 40억 달러 중 절반을 미국 정부가 지원한다. X-energy, Okio는 아마존과 메타(Meta)의 투자를 받아 상용화에 속도를 내고 있다.

한국은 ‘SMR 특별법’을 제정했으며, 정부는 2030년까지 ‘i-SMR’ 인허가 체계를 구축하고 원자로 고유 설계 특성에 따른 안전 성능 요건을 검증할 방침이다. 다만 규제 체계가 대형 경수로 기준으로 수립돼, SMR에 맞춰 정비하는 일이 과제로 지목된다.

보고서는 두산에너빌리티(Doosan Enerbility)와 HD현대가 글로벌 SMR 기자재 분야의 주요 공급사로 자리매김하고 있으며, 현대건설·삼성물산·DL이앤씨·현대 엔지니어링 등 건설사들의 전력적 참여도 활발하다고 분석했다.

원전용 고부가 강재 수요 확대에 따른 관련 산업계의 수혜와 더불어, 조선을 비롯한 다른 산업에도 긍정적 파생 효과가 있을 것으로 전망했다.

다만 한국의 SMR 기술은 미국 대비 4~5년 뒤처진 것으로 평가하며, 대형 원전 수출에서 축적한 노하우를 바탕으로 민관 협력 비즈니스 모델을 개발하고 글로벌 기업과 경쟁을 준비해야 한다고 제언했다.