AI가 이끄는 원전 ‘新르네상스’

재 건설 중이거나 계획된 세계 원전 100기… 우라늄 가격도 고공 행진

원자력발전 역사엔 크게 두 번의 브레이크가 있었다. 미국 펜실베이니아주 스리마일아일랜드 원전 사고(1979)와 옛 소련의 체르노빌 원전 사고(1986)다. 이 두 사고는 원전 건설 붐에 찬물을 끼얹었다.

2000년대 들어 지구온난화로 기상이변이 잇따르자 각국은 기후변화에 대응할 청정에너지인 원전을 건설하려는 움직임을 보였고 ‘원전 르네상스’ 시대가 오는 듯했지만, 2011년 동일본 대지진과 쓰나미로 후쿠시마 원전 사고가 발생하면서 국제사회에는 다시금 탈원전 바람이 불었다. 심지어 일부 국가는 여론 악화 등으로 원전을 축소 또는 폐기하기도 했다.

 

 

2025년 원전 사상 최대 규모 전망

 

2025년 원전 사상 최대 규모 전망러시아가 2022년 2월 우크라이나를 침공하면서 석유와 천연가스 등 화석연료 수급 및 가격이 불안정해졌고, 기후위기 역시 갈수록 심각해지면서 원전의 중요성이 재조명되고 있다. 세계 각국은 신규 원전 건설은 물론, 중단·폐기한 원전도 재가동하려 한다. 글로벌 에너지 전문가인 대니얼 예긴 S&P 글로벌 부회장은 “2021년 3분기부터 시작된 에너지 공급망 위기와 2022년 2월 러시아의 우크라이나 침공 여파로 각국의 탈원전 정책이 바뀌고 있다”면서 “원자력이 전력을 만드는 무탄소 에너지원이라는 점에서 기후변화에 대응하는 가장 적합한 수단으로 부상하고 있다”고 지적했다. 그의 말처럼 원전의 ‘신(新)르네상스’ 시대가 도래하고 있다.

전 세계적으로 원전은 확대되는 추세다. 내년에 세계 원전 규모가 사상 최대를 기록할 것이라는 전망도 나온다. 국제에너지기구(IEA)는 최근 연례 전력 시장 보고서에서 각국이 원전을 늘리고 있다며 원전의 전력 생산량이 올해와 내년 3%씩 증가해 2025년 2915TWh(테라와트시)에 이를 것으로 예상했다. 이는 지금까지 최대 기록이던 2021년 2809TWh를 넘어서는 수준이다. IEA는 원자력발전 능력은 이후로도 확대돼 2026년에는 1.5% 늘어날 것으로 전망했다. IEA는 지구온난화에 따른 기후변화에 대처하고자 탄소배출을 줄이려는 국제사회의 노력과 러시아의 우크라이나 침공으로 유럽 각국이 겪는 에너지 대란으로 2011년 후쿠시마 원전 사고 이후 쇠퇴했던 원전이 부활하고 있는 추세라고 지적했다.

급증하는 전력 소비량

 

탈원전에 앞장섰던 유럽연합(EU)은 원자력을 ‘녹색 분류체계’(Green Taxonomy·그린 택소노미)에 포함했다. 그린 택소노미는 각국이 온실가스 감축과 탄소중립을 실현하는 데 필요한 경제 활동을 분류한 목록을 말한다. 유럽 각국은 원전을 친환경 산업으로 규정해 활발하게 투자에 나서고 있다.

IEA는 원전 증가와 풍력, 태양광 등 재생에너지의 급속한 성장으로 석탄발전량이 줄고 있다며, 2026년 화석연료가 세계 전력 공급에서 차지하는 비율이 통계 집계 이래 처음으로 54%까지 떨어질 것이라고 추산했다. 파티 비롤 IEA 사무총장은 “태양광발전을 중심으로 한 재생에너지 성장, 원전 확대 등으로 화석연료로 생산하는 전력이 줄어들고 있다”고 분석했다. 영국 에너지 싱크탱크 엠버의 데이브 존스 연구원은 “올해부터 화석연료가 감소하는 새로운 시대에 들어서게 될 것”이라고 강조했다.

주목할 점은 반도체, 인공지능(AI), 전기차 등 첨단산업 발전으로 전력 수요가 크게 증가하면서 원전 필요성이 부각되고 있다는 것이다. 대표적 사례로 AI 사용이 늘어나면서 전 세계 데이터센터의 전력 소비량이 급증하고 있는 점을 들 수 있다. IEA 보고서에 따르면 2026년 전 세계 데이터센터의 전력 소비량은 620~1050TWh에 이를 것으로 추산되는데, 이는 전 세계 수요의 2%를 차지하던 2022년 소비량(460TWh)의 2.3배 수준이다.

데이터센터는 대규모 데이터를 연산·저장하는 서버를 운영하고 인터넷 서비스를 지원하는 두뇌 역할을 한다. 처리해야 할 데이터 규모가 늘어날수록 더 많은 전력을 소비하는데, 최근 생성형 AI 사용이 급증한 만큼 전력 소비량도 증가하는 추세다. 오픈AI의 챗GPT로 질의응답을 한 차례 주고받을 때 필요한 전력은 평균 2.9Wh(와트시)로, 구글에서 검색했을 때의 10배 규모다. 유럽에서 데이터센터가 집중돼 있는 아일랜드의 경우 2021~2022년 데이터센터의 전력 소비량이 31% 급증해 국가 전체 전력 소비량의 5분의 1을 차지했다.

AI는 2027년 전 세계에서 연간 85~134TWh에 이르는 전력을 소비할 것으로 추정된다. 이는 아르헨티나와 네덜란드, 스웨덴 같은 국가가 각각 1년 동안 사용하는 전력량과 비슷하다. 여기에는 빅테크 기업의 AI 학습 및 서비스 제공에 필요한 전력만 포함됐으며, 소비자들이 AI 기기 등을 쓰면서 늘어나는 전력량은 포함되지 않았다. 실제로 마이크로소프트의 AI ‘코파일럿’ 개발에는 7200MWh(메가와트시)가 소비된 것으로 추정된다. 이는 석탄화력발전소 2곳의 발전량에 해당하는데, 웬만한 도시가 사용하고도 남는 양이다. 미국 ‘월스트리트저널’은 “AI 사용에 따른 전력 수요가 머지않아 미국 내 전기차가 소비하는 전력의 5~6배가 될 것”이라고 지적했다. 마이크로소프트는 지난해 6월 버지니아에 있는 데이터센터 가동을 위해 미국 최대 원전 기업 콘스텔레이션에너지로부터 전력을 사들이기로 했다.

中, 세계 2위 원전 보유국 눈앞

 

 

 

첨단산업으로 전력 소비량이 늘어남에 따라 해당 수요를 충족하려면 원전밖에 답이 없다. 에마뉘엘 마크롱 프랑스 대통령은 1월 17일 세계경제포럼(WEF·다보스포럼)에서 “AI 시대가 도래하면서 전력이 더 중요해졌다”며 “전력 확보를 늘리려면 원전을 대폭 확대하는 방법밖에 없다”고 강조했다.

각국이 원전 건설 확대 계획을 추진하는 가운데 중국과 인도가 가장 많은 원전을 지을 것으로 보인다. 중국은 현재 원전 26기를 건설 중이며, 향후 46기를 추가로 짓기로 했다. 이에 따라 중국은 조만간 세계 2위 원전 보유국이 될 전망이다. 현재 세계 1위는 미국(93기), 2위는 프랑스(56기), 3위는 중국(55기)이다. 원자력 발전량으로는 미국, 중국, 프랑스 순이다(그래프 참조).

온실가스 배출 세계 1위인 중국이 원전 건설에 총력을 기울이는 이유는 에너지 자립과 탄소중립 실현에 필수적이기 때문이다. 중국은 탄소배출과 관련해 2030년 정점을 찍은 뒤 2060년까지 탄소중립을 실현하는 이른바 쌍탄(雙炭) 계획을 수립했고, 이에 따라 원전 건설에 박차를 가하고 있다. 중국은 2035년 전체 전력 생산에서 원전이 차지하는 비율을 현 5%에서 10%로 늘릴 방침이다.

인도도 마찬가지다. 원전 23기를 보유 중인 인도는 8기를 건설하고 있으며, 2030년까지 10기를 추가 건설할 계획이다. 인도는 전체 발전량에서 3.2%를 차지하는 원전 비율을 2050년까지 25%로 늘리겠다는 계획이다.

원전에서 전체 전력 수요의 70%를 충당하는 프랑스는 현재 원전 6기를 건설 중이며 추가로 8기를 건설할 계획이다. 최근 영국도 2050년까지 원전 용량을 24GW(기가와트)로 늘리기 위해 8기를 추가 건설할 예정이라면서 70년 만의 최대 규모 원전 확대라고 강조했다. 영국은 현재 원전 9기를 가동 중인데, 대부분 가동 기한이 가까워지고 있다.

미국 에너지부(DOE)도 미시간주 팰리세이즈 원전을 재가동하고자 15억 달러(약 2조 원)를 원전 소유주 홀텍인터내셔널에 대출해줄 계획이다. 1971년 가동을 시작한 팰리세이즈 원전은 2022년 가동 51년 만에 폐쇄됐다. 미국에서 폐쇄된 원전이 재가동되는 것은 사상 처음이다. 캐나다 에너지부도 2026년 폐쇄될 예정이던 온타리오주 토론토 인근 피커링 원전의 운영 기간을 30년 이상 연장하기 위한 개보수 작업에 들어갔다.

우라늄, 파운드당 100달러 돌파

 

 

 

 

세계원자력협회(WNA)에 따르면 전 세계에서 건설을 진행하거나 계획을 추진 중인 원전은 100기로 100GW 규모다. 현재 32개국에서 가동되고 있는 원전은 지난해 11월 기준 440기(390GW)다. 한국·미국·일본 등 22개국은 지난해 12월 유엔기후변화협약 당사국총회(COP28)에서 별도로 모임을 갖고 2050년까지 세계 원전 용량을 현재의 3배로 확대하는 데 협력하기로 합의했다.

원전 건설이 확대되면서 우라늄 가격도 치솟고 있다. 우라늄 가격은 지난해 초 1파운드(435g)에 50달러(약 6만6770원)대를 기록한 이후 지속적으로 상승했고, 올해 초 100달러를 넘어서며 17년 만에 최고치를 기록했다. 역대 우라늄 최고가는 2007년 6월 넷째 주의 파운드당 138달러(약 18만4285원)였다. 공급망 차질이 장기화되고 원전 건설이 갈수록 늘어나면서 우라늄 가격은 더욱 올라갈 전망이다.

러시아산 우라늄 수입을 금지하는 내용의 법안이 미국 의회를 통과하면 우라늄 추가 가격 상승은 불가피할 것으로 보인다. 러시아는 세계 4위 우라늄 보유국이다. WNA는 2040년까지 각국이 지금보다 80% 많은 우라늄을 필요로 할 것이라고 전망했다. 우라늄 가격의 고공 행진과 공급 부족에도 각국은 원전 신르네상스 시대를 맞아 원전 확대에 적극 나설 것이 분명하다.