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ARK BIG IDEAS 2025 - 8. Energy

미주동석스 2025. 2. 6. 07:21

출처 : https://www.ark-invest.com/big-ideas-2025

1. 인공지능(AI) 시대를 여는 에너지 생산 확대 가능성

중국의 전력 증설과 AI 데이터센터 수요

  • ARK의 연구에 따르면, 2023년 중국이 추가한 전력용량은 2030년까지 예상되는 AI 데이터센터 전력 수요 증가분을 충분히 상쇄하고도 남는 수준입니다.
  • 이는 AI가 빠르게 확산되는 상황에서도 필요한 전력 수요에 대응할 수 있는 전력 설비 증설이 ‘충분히 실현 가능’함을 시사합니다.

2. 원자력 에너지 규제가 전기요금 하락 추세를 바꾼 역사

ARK의 보고서에 따르면, 1893년부터 1974년까지 미국 전력요금은 제2차 세계대전(WWII)을 제외하고 꾸준히 하락해 왔습니다. 여기서 중요한 전환점은 1974년 미국의 ‘에너지 재조직법(Energy Reorganization Act)’ 제정입니다.

  • 해당 법안은 원자력 발전 규제 체계를 재편하면서 원자력 건설 비용의 상승을 초래했고, 그 결과로 전기요금의 하락 추세가 멈췄다고 분석됩니다.

3. 원자력의 재부상: 청정하고 안정적인 전력원

최근 기업들의 청정·안정적 전력원 확보 니즈가 커지면서 원자력 에너지 수요가 다시 증가하고 있습니다.

  • 마이크로소프트(Microsoft): 2024년 9월 20일, 미국 쓰리마일섬(Three Mile Island) 원자력 발전소로부터 전력을 공급받는 계약 체결 (출처: Financial Times)
  • 구글(Google): 2024년 10월 14일, 소형 모듈 원자로(SMR)를 데이터센터용 전력원으로 도입하는 계약 체결 (출처: Financial Times)
  • 아마존(Amazon): 2024년, 데이터센터 전력 확보를 위해 원자력 에너지 기업에 투자 (출처: Financial Times)

이처럼 대형 테크 기업들이 AI와 넷제로(Net-Zero) 목표를 달성하기 위한 해결책으로 원자력 발전을 적극 검토하고 있음을 보여줍니다.

4. 원자력 핵분열의 경쟁력: 재생에너지 대비 경제성 확보 가능성

ARK는 명확한 규제와 기술 발전이 뒷받침된다면, 원자력 핵분열이 전 세계적으로 증가하는 전력 수요를 충족하는 데 있어 비교적 경쟁력 있고 시의적절한 해법이 될 수 있다고 분석합니다.

  • 청정에너지를 강조하는 글로벌 기조에서, 발전 단가가 낮고 안정적인 전력원을 확보하는 것은 중요한 과제입니다.
  • 신규 원자로의 건설이 순조롭게 이뤄진다면 태양광·풍력 등 다른 재생에너지와도 상호 보완적으로 작용할 수 있습니다.

5. 소형모듈원자로(SMR)의 부상과 과제

소형모듈원자로(SMR)는 상대적으로 작은 규모와 모듈화된 설계로, 기존 원자로 대비 건설 기간이 짧고 확장성도 뛰어나다고 평가됩니다.

  • ARK는 “미국이 2050년까지 원자력 설비를 세 배로 늘리려면 대형 원자로뿐 아니라 SMR과 마이크로 원자로도 모두 건설해야 한다”고 강조합니다.
  • 현재 미국 내에만 30개 이상의 SMR 설계안이 제시된 상태이며, 이 중 어느 설계안이 선정되어 표준화·대량생산에 들어가느냐가 비용 절감과 기술 혁신(라이트의 법칙, Wright’s Law) 재점화의 핵심이 될 것으로 보입니다.
  • 다만 “대부분의 SMR 스타트업은 실패할 가능성이 높다”고 전망되며, 성공하는 소수 기업은 오히려 시장 지배적인 위치에 오를 가능성이 있습니다.

6. 핵융합: 상용화까지 넘어야 할 높은 문턱

약 75년에 걸쳐 막대한 연구비가 투입되었음에도, 핵융합 에너지는 아직 ‘유의미한 순 에너지(Net Energy)’를 만들어내지 못했습니다.

  • ARK에 따르면, ‘과학적 균형점(Scientific Breakeven, Q=1)’ 달성 후에도 공학적·상업적 균형점을 거쳐야 하므로, 실질적인 상용화에는 15년 이상의 추가 시간이 소요될 가능성이 높습니다.
  • 과거 핵분열의 역사를 살펴보면,
    • 1942년: 자가 유지형 핵분열 시연 성공
    • 1946년: 미국 원자력위원회(Atomic Energy Commission) 창설
    • 1951년: 최초로 실제 전기를 생산해 낸 원자력 발전 실험 성공
    • 1957년: 미국 최초의 상업용 원자력 발전소 운영 시작
    • 위 과정에만 약 15년이 걸렸으며, 핵융합은 핵분열보다 훨씬 복잡한 기술이므로 상용화 시점까지 시간이 더 길어질 수 있다고 보고서는 지적합니다.

트리플 프로덕트(Triple Product) 지표

  • 핵융합의 진행 정도는 ‘밀도 x 시간 x 온도’의 곱(트리플 프로덕트)으로 평가합니다.
  • 1997년의 JET, 2027년 예상 SPARC, 2039년 예상 ITER 등으로 연구가 이어지고 있지만, 아직 상업화 시점에 대한 확실한 예측은 어렵습니다.

7. 원자력과 재생에너지의 공존 가능성

태양광·풍력 같은 재생에너지는 이미 확산 초기 단계로, 앞으로도 급성장할 것으로 예상됩니다.

  • 한편, 테슬라(Tesla)가 전 세계 에너지 저장시장의 약 19%를 차지하고 있다는 점이 주목받고 있습니다.
  • 결국 하나의 에너지원으로 모든 수요를 충당하기는 어려우며, 원자력과 재생에너지가 상호 보완적으로 공존할 가능성이 큽니다.

8. 배터리 비용 하락과 100% 업타임이 가능한 간헐성 에너지 조합

배터리 기술의 발전과 비용 하락은 태양광·풍력 같은 간헐성 에너지를 안정적으로 운영하는 데 핵심적입니다.

  • ARK는 “앞으로 에너지 집약적 산업들이 재생에너지와 에너지 저장을 결합해 100% 가동(업타임)이 가능한 전력 생태계를 구축할 것”으로 전망합니다.
  • 대표적인 사례로는 비트코인 채굴을 들 수 있는데, 전력 원가가 사업의 성패를 좌우하므로, 값싼 재생에너지와 에너지 저장 기술을 적극적으로 도입해 효율성을 극대화할 수 있습니다.

9. 규제 개혁의 중요성: 프로젝트 승인 기간 단축

2009년부터 2023년까지 미국에서 대규모 전력 프로젝트의 인터커넥션(Interconnection) 승인 대기시간이 평균 31개월에서 56개월로 약 80% 늘어났습니다.

  • 승인 지연은 곧 프로젝트 비용 상승으로 이어지고, 신속한 에너지 전환을 가로막는 주요 장애 요소입니다.
  • 따라서 허가 절차 개선과 규제 개혁이 가속화된다면, 에너지 집약적 프로젝트뿐 아니라 SMR·재생에너지 등 다양한 전력 인프라가 한층 빠르고 효율적으로 확대될 수 있습니다.

결론

AI 시대의 도래와 함께 급증하는 전력 수요에 대한 해결책으로 다양한 에너지원의 조화로운 발전이 주목받고 있습니다. 중국의 사례에서 볼 수 있듯이, 체계적인 전력 설비 확충을 통해 AI 시대의 전력 수요에 충분히 대응할 수 있다는 가능성이 확인되었습니다. 특히 마이크로소프트, 구글, 아마존과 같은 글로벌 IT 기업들이 원자력 에너지를 적극적으로 도입하면서, 원자력은 청정하고 안정적인 전력원으로서 새로운 전기를 맞이하고 있습니다. 소형모듈원자로(SMR)의 등장은 이러한 흐름을 더욱 가속화할 것으로 전망됩니다.

 

한편, 재생에너지와 배터리 기술의 발전은 에너지 공급의 안정성을 높이는 데 크게 기여하고 있습니다. 원자력과 재생에너지의 상호보완적 활용, 그리고 에너지 저장 기술의 혁신은 100% 가동이 가능한 청정 전력 생태계 구축을 가능하게 할 것입니다. 다만, 이러한 발전을 위해서는 현재의 복잡한 규제 체계 개선이 시급합니다. 프로젝트 승인 기간 단축과 같은 규제 혁신이 이루어진다면, AI 시대가 요구하는 안정적이고 지속가능한 에너지 인프라를 보다 빠르게 구축할 수 있을 것입니다.

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