[AI 매터스 뉴스레터 #50] AI와 원자력의 결합, 빅테크가 이끄는 에너지 시장 변화

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글로벌 AI 혁신 경쟁이 치열해지는 가운데 흥미로운 트렌드가 등장하고 있습니다. 아마존, 구글, 메타와 같은 테크 공룡들이 소형모듈원자로(SMR) 개발과 원자력 발전에 적극적으로 투자하기 시작한 것입니다. 이들의 행보는 단순한 에너지 확보를 넘어 미래 AI 기술 주도권과 환경 목표 달성을 위한 포괄적인 움직임으로 해석됩니다.

“더 많은 전력을 주세요” AI를 위한 에너지 수요의 폭발적 증가

캡제미니가 2025년 1월 공개한 ‘테크노비전(TechnoVision)’ 보고서는 ‘AI의 급증이 원자력의 부활을 주도하고 있다'(The surge in AI is driving nuclear resurgence)며 이를 2025년 주목해야 할 5대 기술 트렌드 중 하나로 꼽았습니다. 보고서에 따르면, AI와 기타 신기술의 발전으로 인해 신뢰할 수 있으며 제어 가능한 전력원의 필요성이 증가하면서 원자력, 특히 소형 모듈 원자로에 대한 관심이 급증하고 있습니다. (관련 기사 보기)

2024년 9~10월까지만 해도 전 세계 고위 임원 중 SMR을 2025년 3대 지속가능성 기술 중 하나로 선정한 비율은 극히 낮았습니다. 그러나 최근 몇 주 사이 SMR 관련 뉴스와 논의가 급격히 증가하면서, 2025년이 원자력 발전의 전환점이 될 가능성이 커지고 있습니다. 이러한 변화의 주요 배경에는 AI 및 데이터 센터의 폭발적인 성장으로 인한 전력 소비 증가가 있으며, 이에 따라 원자력은 AI 시대의 안정적인 에너지원으로 다시금 주목 받고 있습니다.

시장은 이미 움직이고 있다

이러한 변화는 새로운 시장을 창출하고 있습니다. SMR 시장은 2025년 기준 1500억 달러 규모로 예상되며, 마이크로소프트와 헬리온이 핵융합 발전 상용화를 위한 MOU를 체결하는 등 미래 에너지 기술에 대한 투자도 활발합니다.

아마존은 소형모듈원자로 개발에 10억 달러 투자 계획을 발표하고 X-Energy와 5GW 규모 상업용 SMR 배치 협정을 체결했습니다. 구글은 카이로스 파워와 500MW급 SMR 공급 계약을 맺었으며, 메타는 미국 내 1-4GW 신규 원전 용량 추가를 위한 제안요청서를 발표해 이미 50개 이상의 기술제안서를 접수했습니다. 마이크로소프트도 콘스텔레이션 에너지와 16억 달러 규모의 원전 복구 프로젝트 계약을 맺었습니다.

기업	투자 내용	규모	목표 시기
아마존	X-Energy와 SMR 5GW 구축	10억 달러	2039년
구글	카이로스 파워 SMR 공급 계약	500MW	2030년
메타	신규 원전 용량 추가 RFP	1-4GW	2030년대 초
마이크로소프트	콘스텔레이션 에너지 원전 복구	16억 달러	2028년

이 같은 투자 열풍의 핵심 배경에는 폭발적으로 증가하는 AI 기술의 전력 수요가 있습니다.  골드만삭스 리서치에 따르면 생성형 AI 보급으로 데이터센터 전력 소비량이 2030년까지 160% 급증할 전망입니다. (관련 리포트 자세히 보기) 단일 AI 모델 훈련에 소요되는 전력량이 일반 가구 100세대 연간 사용량을 초과하는 상황에서, 기존 재생에너지로는 수요를 충당하기 어렵기 때문에 원자력 에너지에 더욱 주목하고 있는 것이죠.

이처럼 AI 기술 개발을 위한 데이터센터의 전력 수요가 폭주하면서 주요 빅테크들의 원자력 에너지 개발에 대한 투자는 단순한 에너지 확보 차원을 넘어 테크 기업들이 전력 가격 변동성 해소와 에너지 주권 확보라는 전략적 목표를 달성하기 위한 움직임이기도 합니다.

왜 하필 원자력인가?

빅테크 기업들이 원자력에 주목하는 이유는 크게 세 가지입니다. 첫째, 원자력은 24시간 안정적인 전력을 공급할 수 있습니다. 초대형 AI 모델을 훈련하는 데이터센터는 중단 없는 전력 공급이 필수적인데, 태양광이나 풍력 같은 재생에너지만으로는 이 요구사항을 충족하기 어렵습니다.

둘째, 원자력은 탄소 배출이 현저히 낮은 청정 에너지입니다. 원자력 발전은 시간당 12g의 CO₂를 배출하기 때문에 태양광(48g) 대비 탄소배출량이 1/4 수준인 청정에너지입니다. 아마존과 같은 기업들이 2040년 넷제로(Net Zero) 달성을 위해 원자력을 청정에너지원으로 지정한 배경입니다.

셋째, 원자력과 AI는 서로 도움이 되는 시너지 관계를 형성할 수 있습니다. 원자력은 AI에 전력을 공급하고, AI는 원자로 성능 최적화, 안전 모니터링, 연료 개발 등을 통해 원자력의 효율성을 높일 수 있기 때문에 양방향 협력 구조가 가능합니다.

정책적 지원과 국제적 공조

빅테크 기업들의 원자력 투자에 발맞춰 정부와 국제기구의 움직임도 활발합니다. 국제원자력기구(IAEA)는 2025년 12월 ‘AI-원자력 심포지엄’을 개최할 예정이며, 미국 에너지부는 데이터센터와 원전을 연계하기 위한 규제 프레임워크를 준비 중입니다.

세계원자력협회(WNA)의 주도 하에 빅테크 기업들과 에너지 부문 기업들이 원자력 에너지 확대를 위한 광범위한 협력을 추진하고 있습니다. 이는 테크와 에너지 섹터 간의 상호 지원적 사업 협력을 향한 의지를 보여줍니다.

동시에, 빅테크 기업들은 미국 정부에 원전 확대를 위한 규제 완화를 적극적으로 촉구하고 있습니다. 메타의 에너지 책임자인 우르비 파레크(Urvi Parekh)는 “비싼 원전 건설을 추진하려면 개발업체, 전력회사, 정부, 소비자 간의 협력이 필수적”이라고 강조하며, 원자력 발전 확대를 위한 다자간 협력의 중요성을 역설했습니다. 이러한 움직임은 원자력 에너지의 미래 발전을 위한 산업계와 정부 간의 긴밀한 협력 필요성을 잘 보여주고 있습니다.

피할 수 없는 디지털과 에너지의 융합

빅테크 기업들의 원자력 투자 행보는 AI 기술 발전이 소프트웨어 영역을 넘어 에너지 인프라 재편까지 주도하고 있음을 보여줍니다. 기술-에너지 복합 생태계 구축이 미래 산업 경쟁력의 핵심 요소로 부상하고 있는 것입니다.

캡제미니의 원자력 변혁 이사 폴 슈메이커(Paul Shoemaker)는 “데이터가 왕이라면, 원자력은 왕좌 뒤의 숨은 힘을 가진 여왕이다(If data is king, nuclear is queen – the power behind the throne)”라고 표현하며, 원자력 기술에 과감히 투자해 AI 발전을 포함한 미래 세계에 동력을 공급해야 한다고 강조했습니다. (관련 리포트 자세히 보기)

이제 AI의 미래는 알고리즘과 컴퓨팅 파워의 발전뿐 아니라, 이를 뒷받침할 지속가능하고 안정적인 에너지 인프라 구축에도 달려 있습니다. 빅테크 기업들의 원자력 투자는 디지털 혁명의 새로운 장을 열어가고 있습니다.