세계 경제는 이제는 인공지능을 누가 더 먼저 선점하느냐에 따라 달라진다. 그래서 미국과 중국은 엄청난 기술투자를 진행하고 있다. AI패권 전쟁이 시작된 것이고 그 내부에는 반도체 회사만 있다고 생각할 수 있다. 하지만, 반도체 회사 뿐만 아니라 전력 에너지를 생산하는 데이터센터 역시 매우 중요한 요소이다. AI는 막대한 양의 데이터 처리와 복잡한 연산이 요구되기에 전력이 매우 많이 쓰인다. 학습과 추론, 딥러닝 모델의 고도화, 막대한 양의 저장하기에 전력 소비량이 415WH가 사용된다고 하는데, 이 수준은 일본 연간 전력 소비량보다 약간 더 많다.

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이만큼 엄청난 전력을 사용하기에 머스크는 에너지를 먼저 독점하는 기업들이야 말로 화폐까지 대체한다고 한다. 그래서 전력을 생산하고 이를 냉각시키는 구조인 SMR 역시 최근 각광받고 있다. 오늘은 안전한 원자력 기술, SMR이란? SMR 관련 주식 오클로, 센트러스 에너지, 뉴스케일 파워 ?에 대한 포스팅입니다.

우리나라에선 원자력 발전으로 생산하는 전력이 국내 총 생산량의 30%를 차지할 정도로 많다. 원자력발전소는 "우라늄의 핵분열"로 발생한 막대한 열에너지로 물을 끓여 고온, 고압의 증기를 만들고 이 증기의 힘으로 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 우라늄의 핵분열로 발생하는 열에너지는 다른 석탄 연료로 생산한 열에너지보다 훨씬 많은 에너지를 낼 수 있고 다른 화석연료보다 저렴하다. 단, 저렴하지만 역시 매우 위험하다는 불안요소를 갖고 있다.

원자력 발전의 개념은 물의 흐름에 따라 1. 원자로가 물을 데워 증기로 만드는 1차 영역, 2. 만들어진 증기로 터빈을 돌려 전기를 만드는 영역, 3. 바닷물을 통해 증기를 식혀주는 냉각의 영역이 있다. 여기서 SMR이 바로 3번째, 냉각의 역할을 큰 부지, 즉, 바닷물 없이 할 수 있게 된다. SMR이라 함은 "SMALL MODULAR REACTOR"의 약자로 4세대 원자력 발전기술로 "소형 모듈 원자로"이다. 3세대인 냉각제인 물이 아닌 "가스나 용융염"을 활용할 수도 있다.

기존의 대형 원전과 달리 주요 기기를 하나의 용기에 일체화하고 공장에서 모듈 단위로 생산하여 현장에서 조립할 수 있는 구조이다. 차세대 에너지원으로 SMR이 관심받는 이유는 "안전과 유연성"이란 장점을 갖기 때문이다. 과거 후쿠시마 원전 사태를 생각하면 대형 원전은 매우 매우 위험하다는 것을 알 수 있다. 그런데 SMR을 활용하면 대형 원전 대비 작아도 되며 사고 위험도 작고 설치 제약이 적기에 데이터센터 근처에 설치가 가능하다.

SMR은 탄소 배출도 거의 없으며 대형 원전 대비 뛰어난 안전성과 경제성을 갖추고 있다. 대형 원전보다 낮은 출력을 가지고 있어 외부 전원 없이 자연적인 물리 현상을 이용하는 계통을 사용하기에 훨씬 안전하다. 발전용량으로는 300MW 이하, 중요한 냉각방식도 자연순환 및 강제순환 방식으로 안전한 가스를 활용한다. 실제로 구글이 카이로스 파워와 손을 잡고 소형 원자로를 확보하였고 아마존도 SMR 스타트업 회사와 협업을 하기 시작했다.

SMR 관련 주식으로는 "센트러스 에너지", "오클로", "뉴스케일 파워" 등이 대표적이고 한국엔 "두산에너지빌리티"가 있다.

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센트러스 에너지는 소형 원자로의 핵심인 "고농축 우라늄"인 HALEU 공급과 관련된 회사이다. 차세대 원자로 및 소형 원자로 공급의 상용화에 큰 힘을 쏟고 있는 회사로 미국 정부가 센트러스에 지원하고 있다. 센트러스는 우라늄 농축 및 연료 생산 기술을 보유하고 있어 SMR 도입에 필요한 연료 공급 체인을 주도한다. 25년 매출액 1.55억 달러, 영업이익 3,400만 달러로 시장 예상치를 크게 상회하여 흑자전환을 이어갔다.

미국 내 HALEU 생산 허가를 받은 유일한 기업으로 독접기업으로 성장세를 보이고 있다. 하지만, AI 전력 데이터센터 관련 회사이기에 AI 대장주식들이 하락함에 따라 동반 하락하는 모습을 보였다. 최고점 464달러에서 현재 249달러까지 기록했다.

오클로는 SMR 기술혁신을 목표로 하는 스타트업 기업으로 OPENAI의 CEO 샘 올트만을 포함한 여러 투자자들로부터 투자를 받고 있다. 투자를 받고 있는 만큼 화제성이 있는 회사이지만, 아직 영업이익은 나오지 않고 있다. 오클로는 AURORA SMR 모델을 제작 중인데, 특징으로는 폐연료를 재활용하는 독특한 설계로 환경 친화적인 솔루션을 제공한다. 액체 금속 소듐 냉각방식을 통해 대형 격납구조가 필요 없고 최대 75MWE 전력을 생산할 수 있다. 오클로는 미국 에너지부인 DOE로부터 핵연료 시설 설계 승인을 획득하여 핵연료 재활용할 수 있는 허가를 받았다.

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오클로가 핵연료 시설 설계승인을 받게 되면서 오로라-INL 프로젝트 추진에 속도를 올릴 수 있게 되었다. 하지만 오클로는 최근 1000% 급등한 회사로 주의해야 할 종목이긴 하다. 아직 실적이 확실하지 않은 기대감만으로 올린 주식이기에 AI 관련 주식과 민감하게 반응한다. 그래서 이번 브로드컴-오라클 폭락 사태와 함께 15% 이상 하락했다.

뉴스케일 파워는 SMR 기술 개발의 선두주자이다. 미국 에너지부 DOE의 지원을 받아 SMR 상용화를 적극적으로 추진하고 있다. 뉴스케일의 대표 ITEM은 VOYGR-SMR은 기존 원자로보다 작고 유연한 설계로 에너지 효율성과 경제성을 높인다. 뉴스케일 파워의 기술은 SMR을 공장에서 제작한 후 현장에서 조립하는 방법을 제공한다. 2020년 미국 에너지규제위원회로부터 최초로 SMR 설계 인증을 획득하고 상업화를 시도했다.

뉴스케일의 원자로는 자연 순환 냉각시스템이 특징이고 전력공급 없이 자연적인 냉각방식이 가능하다. 대형 원자로에 비해 훨씬 작은 크기로 설계되어 더 작은 공간을 차지하고 빠르게 설치할 수 있는 장점이 있다. 또한, 고온가스로와 같은 혁신적인 기술을 활용하여 효율성을 높이고 가동도 쉽고 고장 시에도 안전성이 높다. 여담으로 두산에너지빌리티와 운명공동체라고 할 정도로 밀접한 파트너 관계라고 한다.