[출처 : 챗GPT 생성]

인공지능(AI)의 급속한 발전으로 미국의 전력 수요가 수년간의 정체를 깨고 급격히 증가하고 있으며 이에 따라 빅테크 기업들은 자사 데이터 센터에 필요한 전력을 확보하기 위해 분주히 움직이고 있다. 

이들이 주목한 해법 중 하나는 바로 핵분열 발전이다. 핵분열은 수십 년간 원전 폐쇄가 이어졌던 흐름을 뒤엎고 최근 몇 년간 부활 조짐을 보이고 있다. 

참고로 현재 가동 중인 모든 원자력 발전소는 '핵분열(nuclear fission)'을 기반으로 하며, 아직 상용화되지 않은 '핵융합(fusion)'은 여전히 실험 단계에 머물러 있다. 핵융합은 투자 유치에는 성공하고 있지만, 아직 소비 전력보다 더 많은 전기를 생산하지 못하고 있다.

기술 기업들에게 핵분열 발전의 매력은 하루 24시간 안정적이고 예측 가능한 전력 공급이 가능하다는 점이다. 이는 컴퓨팅 부하가 클 때도 언제든지 데이터 센터 가동이 가능하다는 것을 의미한다.

또 다른 이유는 기존 원전의 단점을 보완한 차세대 원자로 설계 덕분이다. 과거 원전은 1기가와트(GW) 이상의 대형 원자로 중심이었지만, 최신 트렌드는 '소형 모듈 원자로(SMR)'를 여러 개 조합해 다양한 수요에 대응하는 방식이다.

[출처 : 유튜브 '안될과학']

SMR은 대량 생산을 통해 비용을 절감하는 전략을 취하고 있지만, 현재까지 미국 내에서는 실제 상업 가동된 사례가 없다. 그럼에도 불구하고 아마존, 구글, 메타, 마이크로소프트 등 빅테크 기업들은 적극적인 투자와 전력 구매 계약을 체결하며 시장에 진입하고 있다.

[글로벌AI기업들의 핵분열 스타트업 투자 현황]

다음은 빅테크가 투자하거나 협력 중인 핵분열 스타트업들이다.

카이로스 파워 (Kairos Power)

[출처 : 이하 각사 홈페이지]

구글은 2035년까지 약 500메가와트 규모의 전력을 구매하겠다고 약속하며 카이로스 파워에 신뢰를 보였다. 첫 번째 원자로는 2030년 가동을 목표로 하고 있다. 이 회사의 SMR은 '용융 플루오르화염(salt)'을 냉각재 및 열 전달 매개체로 사용하며, 이는 고온에서도 낮은 압력으로 운용이 가능해 안전성이 높다. 연료는 탄소와 세라믹 껍질로 코팅된 '연료 페블(pebble)' 형태로, 멜트다운(노심용해)에 강한 구조다.

캘리포니아 알라메다에 본사를 둔 이 스타트업은 미국 정부로부터 총 6억 2,900만 달러의 지원을 받았으며, 그 중 3억 300만 달러는 에너지부(DoE)에서 제공됐다. 2024년 11월에는 원자력규제위원회(NRC)로부터 테네시에 두 기의 실증 원자로 건설 승인을 받았다. 이들 실증 원자로는 35MW로, 향후 상업용(75MW)보다 작다.

오클로 (Oklo)

오클로는 데이터 센터를 위한 SMR 시장을 겨냥한 또 다른 스타트업이다. 이 회사는 OpenAI CEO인 샘 알트먼(Sam Altman)의 지원을 받았으며, 그가 운영하는 인수목적회사(AltC)와 2023년 7월에 합병해 상장했다. 알트먼은 2024년 4월까지 오클로 이사회 의장을 맡았다가 OpenAI가 오클로와 전력 구매 협상을 시작하며 사임했다.

오클로의 SMR은 액체 금속을 냉각재로 사용하며, 핵폐기물을 줄이기 위해 미 에너지부의 기존 설계를 기반으로 개발되었다. 그러나 2022년 첫 허가 신청이 기각되는 등 순탄한 길은 아니었다. 회사는 2025년에 다시 신청서를 제출할 계획이다. 그럼에도 불구하고, 오클로는 데이터 센터 운영업체 Switch와 2044년까지 12GW 공급 계약을 체결하는 성과를 냈다.

솔트포스 (Saltfoss)

기존 사명은 시보그(Seaborg)였던 이 스타트업은 카이로스처럼 용융염 방식의 SMR을 개발 중이다. 다만 독특한 점은 이를 선박 위에 2~8기 탑재해 ‘파워 바지(Power Barge)’ 형태로 운용하겠다는 구상이다.

솔트포스는 약 6천만 달러의 투자를 유치했으며, 시드 라운드에는 빌 게이츠, 피터 틸, Unity 공동창업자 데이비드 헬가손 등이 참여했다. 삼성중공업과는 선박 및 원자로 건조에 관한 협약을 체결한 상태다.

테라파워 (TerraPower)

빌 게이츠가 설립한 테라파워는 보다 큰 원자로인 '나트륨(Natrium)'을 개발 중이다. 이 원자로는 액체 나트륨으로 냉각되고, 용융염 저장 시스템을 갖추고 있다.

2024년 6월, 테라파워는 와이오밍주에서 첫 나트륨 발전소 건설을 시작했다. 발전량은 345MW로, 일반적인 SMR보다는 크지만 대형 원전보다는 작다. 이 원자로의 강점은 에너지 저장 기능이다. 전력 수요가 낮을 때에도 원자로는 꾸준히 작동하며, 잉여 에너지를 용융염에 저장해 수요가 높을 때 전기를 생산할 수 있다. 투자자로는 빌 게이츠의 캐스케이드 인베스트먼트, 코슬라 벤처스, CRV, 아르셀로미탈 등이 있다.

엑스에너지 (X-Energy)

엑스에너지는 2023년 아마존의 '기후 서약 펀드(Climate Pledge Fund)'가 주도한 시리즈 C-1 투자 라운드에서 7억 달러를 유치했다. 동시에 퍼시픽 노스웨스트 및 버지니아 지역에 총 300MW 규모의 신규 SMR 구축 계획도 발표했다.

이 회사는 최근 트렌드와 달리 고온 가스로 냉각되는 SMR을 개발 중이다. 주력 제품인 Xe-100 원자로는 80MW 전기를 생산하며, 헬륨 가스가 당구공 크기의 20만 개 연료 페블을 통과하면서 열을 흡수해 터빈을 돌리는 방식이다.

이처럼 빅테크 기업들은 전력 안정성과 지속가능성을 확보하기 위한 대안으로 핵분열 기술에 주목하고 있으며, 여러 핵 스타트업과 협력해 미래 에너지 인프라에 대한 투자에 박차를 가하고 있다.

글 / 홍정민 news@cowave.kr

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