AI 데이터센터 전력 수요 폭발, 한국 원전 기업이 나선다고?

지난 12월 11일, 미국 워싱턴 D.C에서 벌어진 한 계약식이 한국 산업계에 제법 큰 파장을 일으켰어요. 두산에너빌리티가 미국의 소형모듈원전(SMR) 개발사 엑스-에너지와 예약계약을 체결한 건데, 제목만 봐서는 별 것 아닌 것처럼 느껴질 수 있지만, 이건 우리가 알아야 할 꽤 중요한 신호입니다. 두산이 미국 SMR 시장의 '핵심 파트너'로서 본격적으로 무대에 올랐다는 뜻이거든요.

단조품 16대... 뭐가 그리 대단한데?

본론부터 들어가면, 엑스-에너지가 건설할 Xe-100이라는 원자로 16대분의 단조품(Forging)을 두산이 공급하기로 했어요. 단조품? 그게 뭐길래? 하는 분들도 있을 거고요.

쉽게 말해서 SMR 원자로를 만드는 과정에서 가장 중요한 핵심 부품을 만드는 소재라고 생각하면 됩니다. 다만 이 부품은 생산하는 데 엄청나게 오래 걸려요. 그래서 엑스-에너지가 미리 예약해둔 거죠. 나중에 "어, 부품이 없어서 건설을 못 해!" 이런 상황을 피하려고요. 두산이 이런 예약계약을 따냈다는 것 자체가 미국이 두산을 얼마나 신뢰하는지를 보여주는 증거인 거죠.

실제로 두산에너빌리티의 김종두 사장도 "SMR이 이제 본격적으로 제작 단계에 진입한다는 뜻깊은 이정표"라고 강조했어요. 일반 부품 공급 계약이 아니라, SMR 산업이 실제 대량 생산 단계로 넘어가고 있다는 신호였던 겁니다.

그럼 엑스-에너지는 뭔데?

혹시 이름 처음 들어보신다고요? 그럴 수 있어요. 근데 이 회사, 미국 에너지부(DOE) 지원을 받는 차세대 SMR 개발 회사입니다. 뭔가 정부에서 밀어주는 기업이라는 거죠.

엑스-에너지의 핵심 기술이 뭔지 아세요?
바로 헬륨 가스로 원자로를 식힌다는 겁니다. 우리가 알고 있는 대부분의 원자력발전소는 물로 식히거든요? 근데 물 대신 헬륨을 냉각재로 사용하는 Xe-100이라는 고온가스로를 만들고 있는데, 이게 왜 특별한지 알 것 같죠? 물이 필요 없으니까 물 부족 지역이나 사막 같은 곳에서도 원자력발전소를 지을 수 있다는 뜻이에요.

더 흥미로운 건 안전성이에요. 이 원자로는 자기 스스로 식힐 수 있는 구조라고 알려져 있습니다. 즉, 전력이 끊어져도 문제없다는 거고, 예를 들어 냉각 펌프가 꺼져도 괜찮다는 뜻이죠. 그래서 "멜트다운이 불가능하다"고까지 말하는 사람들이 있을 정도예요.

항목	사양
냉각재	헬륨 가스
전기 출력	약 75-80 MW (단일 모듈)
열 출력	약 200 MW
헬륨 온도	약 750°C
연료	TRISO 연료 페블릿 (220,000개)
안전성능	안전반경 500m (기존 원전 10마일 대비)
설계 수명	60년
효율성	약 45%
적용분야	전력생산, 산업용 고온열, 수소생산

미국은 지금 SMR 장난 아니네

엑스-에너지는 어떤 계획을 갖고 있을까요? 첫 번째 사업으로 다우(Dow)라는 화학 회사의 텍사스 산업단지에 4대의 Xe-100을 공급할 예정입니다.

그리고 워싱턴주에는 에너지 노스웨스트라는 회사와 함께 12대를 짓기로 했어요. 여기가 바로 아마존(AWS)이 자기들이 쓸 전기를 위해 밀어주는 사업이거든요. 아마존이 AI 데이터센터를 엄청 많이 만들고 있잖아요. 그곳에 엄청난 전력이 필요한데, 그 전력을 SMR로 공급하려는 것 같아요.

더 놀라운 건 규모예요. 아마존과 엑스-에너지가 2039년까지 총 5GW 규모, 즉 60대의 Xe-100을 짓기로 했다니까요. 지금 16대만 해도 대단한데, 60대라니... 이게 현실이 되면 정말 미국의 에너지 지형이 달라질 수 있습니다.

두산은 이미 발을 들이고 있었어

사실 두산이 갑자기 나타난 건 아닙니다.

2021년
두산이 엑스-에너지와 SMR 주기기 제작을 위한 설계 용역 계약을 먼저 맺었어요. 아, 그럼 이때부터 관계가 시작된 거네요.
2023년
두산이 엑스-에너지에 직접 투자했어요. 단순한 협력 회사가 아니라 주인 의식을 갖는 파트너가 된 셈이죠.
올해 8월
정말 큰 일이 벌어졌습니다. 두산, 엑스-에너지, 아마존, 그리고 한국수력원자력까지 4자가 모여서 SMR 사업 협력을 위한 MOU를 체결했어요. 이건 "앞으로 잘해봐"라는 신호가 아니라, 정말 구체적으로 움직인다는 뜻입니다.

2026년부터 진짜 시작된다

여기서 중요한 소식이 또 하나 있어요. 두산이 내년(2026년) 1분기에 경남 창원에 SMR 전용공장을 착공한다고 발표했거든요. 지금은 일반 원전 생산라인의 일부를 활용해서 연간 12대 분량을 만들고 있는데, 전용공장이 생기면 연간 20대를 생산할 수 있다고 해요. 약 66% 늘어나는 거네요.

이게 왜 중요하냐면 엑스-에너지, 뉴스케일파워, 테라파워... 여러 SMR 개발사와 계약이 쏟아지고 있는데, 현재 생산능력으로는 수주에 따라가지 못할 수 있다는 뜻이거든요. 그래서 공장을 새로 짓는 것입니다.

두산의 궁극적인 목표는 2030년까지 누적 60기 이상의 SMR 모듈 수주를 따내는 거고요. 흠... 이 숫자가 뭔가 익숙하지 않아요? 맞아, 아마존이 2039년까지 짓기로 한 60대... 겹쳐보니까 두산의 목표가 얼마나 현실적인지 느껴지네요.

왜 지금 SMR이 핫한가?

솔직히 SMR은 10년 전에도 있었어요. 그럼 왜 지금 갑자기 미국이 이렇게 집착하는 걸까요? AI 데이터센터입니다.

ChatGPT, 클로드... 요즘 AI 열풍이 엄청하잖아요. 그런데 이 AI들을 돌리려면 전기가 진짜 미쳤다고 할 정도로 필요합니다. 아마존, 마이크로소프트, 구글... 다들 데이터센터를 막 짓고 있는데, 기존 원전들로는 공급이 안 따라가는 상황이 벌어지고 있어요.

또 하나는 탄소 배출 규제입니다. 각 주(State)에서 탄소 중립을 강제하고 있거든요. 그러니까 화석연료 대신 깨끗한 에너지가 필요한 거죠. SMR은 원자력발전소니까 이산화탄소를 안 내보낸다는 장점이 있어요. 그리고 기존 원자로처럼 엄청 큰 부지가 필요 없다는 것도 장점입니다.

미국도 깨달았어요. 대형 원자로만으로는 미래의 전력 수요를 감당할 수 없다는 걸요.

한국은 좋은 위치에 있다

여기서 하나 주목할 점이 있어요. 한국 기업인 두산이 미국의 가장 핫한 SMR 사업들에 깊숙이 들어가 있다는 거입니다.

뉴스케일파워(NuScale), 엑스-에너지(X-energy), 테라파워(TerraPower)... 미국의 주요 SMR 개발사들과 두산이 모두 협력하고 있어요. 이건 우연이 아니라 두산의 기술력과 생산 능력을 미국이 신뢰한다는 뜻입니다.

게다가 두산은 세계 최고 수준의 원자력 기자재 공급업체로 알려져 있어요. 우리가 생각하는 것보다 훨씬 많은 원전이 한국 기업의 부품으로 돌아가고 있다는 뜻이죠.

앞으로 어떻게 될까

2026년부터 공장이 가동되고, 2028년쯤부터 실제 SMR들이 대량으로 건설되면서, 한국 기업의 역할은 더욱 커질 것 같아요. 특히 두산은 일반 '부품 공급업체'가 아니라 SMR 산업의 핵심 파트너로 자리잡을 거라는 생각이 들어요.

다만, 우리가 놓치면 안 될 점이 있어요. SMR이 정말 대량 생산되려면 기술력, 생산 능력, 그리고 신뢰성이 모두 필요하다는 거죠. 두산이 그 모든 것을 갖고 있는지, 그리고 지금처럼 계속 유지할 수 있는지가 중요합니다.

또 하나는 미국의 정책 변화예요. 비록 미국이 지금 SMR에 집착하고 있지만, 정치 상황이 바뀌면 전략이 뒤바뀔 수도 있으니까요. 그래도 글로벌 에너지 문제와 AI 전력 수요는 단기적 정책 변화로 해결될 수 없을 것 같으니까, 장기적으로는 여전히 블루오션이 될 것 같습니다.

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