미국의 MS, 구글, 아마존, 오푼 AI 등 빅테크 기업들의 전기 먹는 하마인 AI 기술 발전에 대응하기 위한 데이터 센터 확충에 따른 전력 수요를 충당하기 위하여 소형모듈원자로(SMR-Small Modular Reactor)에 적극적인 투자를 하고 있다. 세계 시장을 주도하고 선점이 예상되는 미국의 SMR 기업들에는 어떤 기업들이 있는지, 이들 기업들의 개발진행단계 또 어떤 기업들로부터 투자를 받고 있는지 알아보자.
SMR(소형모듈원자로) 이란?
SMR은 기존의 대형 원자력 발전소와는 다른 개념으로, 작고 모듈화된 형태로 설계된 원자로를 의미한다. 소형모듈원자로(Small Modular Reactor)는 전기 출력이 "300 MWe 이하인 원자로"로서, 원자로의 모든 기기를 하나의 용기에 넣어 모듈화 하여 공장에서 제작 후 현장에서 조립할 수 있도록 설계된 원자로를 의미하며, 주요 특징은 소형화, 낮은 건설 비용, 빠른 시공과 해상에서 멀리 떨어진 장소에 설치 등의 장점이 있다.
원전(원자력발전소) 이야기 4 - SMR(소형모듈원자로)
SMR은 기존의 500MW 이상의 대형 원전보다 용량이 적지만, 모듈형 설계를 통해 필요에 따라 용량을 확장할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특성 덕분에 SMR은 다양한 지역(해안에서 멀리 떨어진 지역)에서의 에너지 공급에 적합하다. SMR의 가장 큰 장점 중 하나는 안전성이다. 기존의 대형 원전은 사고 발생 시 대규모 피해를 초래할 수 있지만, SMR은 상대적으로 작은 규모로 설계되어 있어 사고 발생 시 피해를 최소화할 수 있다. 또한, SMR은 다양한 연료를 사용할 수 있어 에너지 공급의 다양성을 높여준다. 또한 SMR은 온실가스 배출이 적고, 재생 가능 에너지와의 조화를 이룰 수 있어 환경적으로도 긍정적인 영향을 미친다.
미국의 SMR 개발 주요 기업
뉴스케일파워 (Nuscale Power)
미국의 뉴스케일파워는 2007년 오리건주 포틀랜드에서 SMR(소형 모듈식 원자로, Small Modular Reactor) 전문 원자력 기업으로 설립되었다. 2022년 5월에 뉴욕증권거래소에 상장 되었거 시가 총액은 61억 달러 정도이다.
2020년 말 미국 원자력규제위원회의 설계인증을 받았으며 2030년까지 아이다호주에 SMR 6기를 묶어 462MW급 원전 단지를 구축한다는 계획이다. 2024년 7월 뉴스케일은 루마니아 도이세슈티 지역에 폐쇄된 석탄화력발전소 부지에, 총 462MW(메가와트) 규모의 SMR 발전소 건설을 추진 중인데, 여기에 뉴스케일의 77MW급 SMR 6기가 사용된다. 뉴스케일은 2030년까지 루마니아 SMR 단지를 상업운전하는 것을 목표로 사업을 추진 중이다. 루마니아 원자력 규제기관의 인증을 획득하였고 기본설계(FEED) 2단계 계약을 체결하면서 사업에 속도를 내고 있다. 또한 뉴스케일파워는 2024년 9월 가나에 12기의 SMR로 구성된 단지를 건설하는 계약을 체결하는 데 성공하였다.
우리나라의 두산에너빌리티와 사실상 운명공동체라고 말해도 좋을 정도로 서로 밀접한 사업 파트너이다. 뉴스케일파워의 최대주주는 미국의 엔지니어링 기업인 "플로어"이며, 두산에너빌리티 1억400만달러, 삼성물산 7,000만달러, GS에너지로부터 4,000만달러의 투자를 받은 상황이다.
뉴스케일파워의 SMR은 3.5세대 가압경수로형(PWR)으로 미국 원자력 규제 위원회(NRC)의 인증을 받은 유일한 SMR 기업이며, SMR 기업 중에서 테라파워와 함께 기술력에서 가장 앞서있는 기업이라고 평가받고 있다.
오클로(Oklo)
본사는 미국 캘리포니아주 산타클라라에 위치해 있으며 2013년 제이콥 드위트와 캐롤라인 코크란이 공동으로 창업했다. 오픈 AI창업자인 샘 알트먼 투자한 소형모듈원자로(SMR) 개발 스타트업기업이다. 2024년 5월 미국 뉴욕증권거래소에 상장되어 거래를 시작했다. 오클로는 소듐냉각고속로(SFR) 형태의 소형모듈원자로를 개발 중이며 오는 2027년 첫 번째 원자력 발전소 가동을 목표로 하고 있다. 오클로는 2027년 아이다호 국립연구소에 첫 번째 오로라 발전소를 건설할 계획이다. 오클로는 또한 다이아몬드백 에너지 및 와이오밍 하이퍼스케일과 20년 동안 다이아몬드백의 퍼미안 베이슨 운영과 와이오밍 하이퍼스케일의 데이터센터 캠퍼스에 전기를 공급하기로 하는 의향서를 체결했다.
오클로는 10월15일(미 에너지부-DoE)로부터 자사의 SMR 프로젝트인 '오로라' 연료 제조 시설의 개념적 안전 설계를 승인받았다. 이번 승인은 오클로가 SMR을 위한 연료 제조 및 재활용 프로세스를 발전시키는 데 필수적인 단계이자 SMR 상용화를 위한 중요한 진전이다.
테라파워(Terra Power)
테라파워(TerraPower)는 2006년 빌 게이츠가 설립했다. 인텔렉추얼 벤처스의 원자력 발전 자회사로, 본부는 미국 워싱턴주 벨뷰에 있다. 2024년 6월 10일, 미국 와이오밍 주 링컨 카운티 케머어 시에 위치한 워런버핏 소유 전력회사 파시피콥의 석탄화력발전소 부지 내에 실증 원자로를 착공했다. 원자로 방식은 Natrium 나트륨 냉각제 원자로이며 아직 원자로 설계에 대한 인증은 받지 않았지만, 건설 하는 과정에서 인증을 받을 예정이며, 2030년에 시운전을 예정이다. SMR 실증단지를 건설하는 것은 미국 기업으로선 첫 사례다.
마이크로소프트(MS) 창업자 빌 게이츠가 테라파워의 이사회 의장을 맡고 있으며, SK그룹의 임원중 한 명이 이사회에 들어가 있다. SK㈜와 SK이노베이션이 2억5,000만달러, HD한국조선해양이3,000만 달러를 각각 투자해 공동연구를 진행하고 있다. GE-히타치와 345MW급 차세대 SMR인 "Natrium"을 개발을 진행하고 있다.
X-에너지(X-Energy)
2009년에 설립된 X-Energy는 4세대 헬륨고온가스로 SMR 선두주자인 X-에너지는 Xe-100 노형 개발을 진행 중이다. 2020년 10월, 미 에너지부(DOE)는 X-Energy를 헬륨 냉각고온가스로로 설계의 Xe-100의 시범 원자로 건설 비용으로 향후 5년에서 7년 동안 총 4억 달러에서 40억 달러 사이의 매칭 그랜트 수혜자로 선정했다. 이는 DOE의 첨단 원자로 시연 프로그램(Advanced Reactor Demonstration Program)의 일환으로, 테라파워(TerraPower)에도 동일한 보조금을 수여했습니다.
최근 아마존으로부터 5억달러(6800억원) 규모의 지분 투자 계약을 유치했다. 아마존은 2039년까지 X-에너지 SMR을 5GW 이상 도입하는 것을 목표로 하는 투자를 발표했다.
2023년 우리나라의 DL이앤씨가 2,000만 달러, 두산에너빌리티 500만 달러의 지분을 투자하였다.
카이로스파워(Kairos Power)
2016년에 설립된 Kairos Power는 저압 불화물염 냉각수와 결합된 조약돌 형태의 TRISO 연료를 활용하는 새로운 첨단 SMR 기술이다. 카이로스 파워(Kairos Power) 지난 10월 14일 구글이 청정에너지 전환을 가속화하기 위해 카이로스 파워(Kairos Power)와 전력 구매 계약을 맺었다고 발표했다. 구글이 인공지능(AI)용 전력 확보와 원전 사업 부활을 위해 미국에서 7개의 ‘미니 원전’ 건설을 지원하기로 했다. 월스트리트저널(WSJ)은 14일(현지시각) 구글이 미국 원전 스타트업 카이로스파워(Kairos Power)가 생산하는 전력을 구매하기로 합의했다고 보도했다. 양측은 2030년께 생산될 500MWe 전력 공급에 합의했다고 WSJ가 전했다. 미국 테라파워에 이어 카이로스 파워(Kairos Power)가 4세대 원전을 착공했다. 2027년 가동을 목표로 테네시주에서 13001300억 원 이상 투자해 시범 용융염 원자로(MSR)를 건설한다.
홀텍 (Holtec International)
1986년 미국 뉴저지 마운트 로렐에 설립된 Holtec International은 뉴저지, 플로리다, 오하이오, 펜실베니아에 국내 운영 센터를 두고 있으며 전 세계적 여러 나라에 지사가 있는 비상장 기술 회사이다. 원자로용 부품의 설계 및 제조를 전문기업이다. 홀텍은 원전 설계·재료·제조 등 핵심 분야에서 100개 이상의 특허를 보유한 원자력 전문기업으로, 19개 자회사를 가지고 5개 대륙에 진출해 사용 후 핵연료 저장시설 시장 점유율 세계 1위, 원전해체 사업 미국 점유율 1위 등 원전사업 전처리 독보적 지위를 차지하고 있다. 홀텍이 개발 중인 SMR-300은 300㎿e급 소형원전으로, 기존 홀텍이 개발하던 SMR-160보다 전기 출력을 높인 모델이다. 사막·극지 등 지역·환경적 제한 없이 활용할 수 있는 범용 원자로다.
영국 원자력청(GBN·Great British Nuclear)은 2024년 9월 SMR 기술 경쟁 입찰 프로그램 최종 후보로 홀텍, GE히타치뉴클리어에너지, 롤스로이스 SMR,스팅하우스 등 네 곳을 최종 후보로 선정한 바 있다.
홀텍은 현대건설과 팀 홀텍을 구성하고 미국이 우크라이나 소형모듈원자로(SMR)를 이용한 우크라이나 에너지 인프라 재건 사업에 참여하고 있다.
마무리
아마존, 마이크로소프트(MS), 구글 등 글로벌 주요 빅테크가 원자력 기업과의 협력에 속도를 내는 것은 소형모듈원자로(SMR)가 인공지능(AI) 시대 전력 수요 폭증의 해법으로 주목받고 있어서다. X-에너지 외에도 뉴스케일파워, 테라파워, 카이로스파워 등이 빅테크 기업들과 데이터센터 전력 공급을 위한 구체적인 논의를 진행하고 있다. 아마존은 X-에너지에 5억 달러 투자를 발표하였고, 구글은 카이로스파워와 향후 가동하는 7개 SMR 원자로에서 총 500㎿ 전력을 구매하는 내용의 계약을 맺었다. MS는 SMR 건설 지원을 위해 원자력 에너지 전문가를 고용하고 있으며 지난달에는 미국 원전기업 콘스텔레이션 에너지와 데이터센터에 20년간 전력을 공급하는 계약을 체결하기도 했다. 오픈 AI 올트먼 최고경영자(CEO)가 직접 SMR 스타트업 이사회 의장으로 참여하고 있는 오클로는 2027년 첫 SMR 가동을 목표로 개발에 속도를 내고 있다.
미국 이외에 용융염 원자로를 적용한 부유식 발전 설비 제품 개발 및 사업화를 진행 중인 덴마크의 시보그 (Seaborg),
2026년 시운전을 목표로 SMR을 건설 중인 중국핵공업집단공사(CNCC, 중핵그룹) 등 전 세계적으로 70여 종의 3.5세대와 4세대 SMR을 포함하여 약 70여종의 SMR이 개발 중이다.
우리나라의 두산에너빌리티, SK와 여러 기업들이 해외 SMR전문기업들에 투자와 협력을 강화하고 있다.
뉴스케일파워와 오클로가 미국 뉴욕증권거래소에 상장되어 있으나 향 후 상업운전 성공과 경제성 측면에서 몇개의 기업이 살아남을지 관심사다.
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