원전 르네상스의 진실: AI 전력 수요와 방사성 폐기물 해법이 향후 10~25년 미국 경제·증시에 남길 구조적 흔적

요약: AI 데이터센터와 재산업화가 촉발한 전력수요 논쟁 속에서 미국이 ‘원전 재부상’ 카드에 다시 손을 올렸다. 그러나 고준위 방사성 폐기물의 장기 처분이라는 60년 묵은 난제가 병치되고 있다. 본 칼럼은 최근 정책·시장 사건들을 객관적으로 정리하고, 전력·정책·자본시장 사이의 상호작용을 계량적 시나리오로 제시해, 향후 10~25년의 구조적 파장을 평가한다.

1) 지금, 왜 원전인가: 정책·시장 ‘두 축’의 재결합

미국 행정부는 5월, 향후 25년간 원전 전력 생산을 4배 확대하겠다는 행정명령을 내렸고, 이어 웨스팅하우스(모회사 카메코·브룩필드와 함께)에 $800억 규모의 전국 원전 건설 계획을 일괄 추진하는 빅딜을 체결했다. 이는 연방이 직접 주주로 참여하는 독립 원자력 기업 구상 및 향후 분할·상장(IPO) 가능성까지 거론되게 만든다. 현 시점 미국에는 28개 주 94기의 원자로가 전력의 약 20%를 공급하고 있으며, 상당수가 1967~1990년 사이에 착공한 노후 발전소다. 신규 대형 경수로는 지난 2년 사이에야 간신히 준공됐고, 그 사이 예산 초과 $150억+과 수년 지연이라는 뼈아픈 학습비용을 남겼다.

동시에 민간 수요 측에서도 ‘원전 귀환’ 신호가 켜지고 있다. 구글–넥스트에라의 아이오와 듀언 아널드 재가동 추진, 마이크로소프트–컨스텔레이션의 스리마일섬 1호기 2028년 재시동 계획, 메타–클린턴 원전 20년 PPA 체결 등, 빅테크가 데이터센터 장기전력과 24/7 무탄소 전원을 묶는 사례가 현실화되고 있다. 무탄소 전원이라는 ESG 프리미엄과 대규모·장기·고정가격 PPA의 결합은 원전의 재무 구조(현금흐름 예측 가능성)를 개선한다.

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2) 전력수요 논쟁의 프레이밍: ‘AI 급증’ vs ‘재산업화’

통념과 달리, AI가 미국 전력가격을 올리는 주범이라는 주장엔 데이터 공백이 있다. 제퍼리스 서밋에서 발표된 Thunder Said Energy–R Street Institute의 정량분석에 따르면, 현재 AI 전력수요는 미국 전체의 약 3% 수준이며, 최근의 가격 상승은 재산업화(리쇼어링·공장 재가동)의 기여도가 더 높다고 진단했다. 실제 2019~2024년 전력 부하 성장률은 연 1.5%인데, 증가분의 거의 전부가 산업용에서 나왔다. 오히려 해당 연구진은 미국 전력 부하 증가 전망을 연 3% → 1%로 대폭 하향했고, 이는 생산성 개선(소프트웨어·하드웨어 효율)과 부하 유연성(수요반응·시간대 요금제 확산 여지)이 반영된 결과라 설명한다. 예컨대 구글 제미니는 질의당 약 18Wh로 5년 전 구글 검색 1회 전력보다 낮은 사용량을 보였고, 이는 알고리듬·컴파일러·추론 경로 최적화의 성과다.

이 결과는 “AI=발전소 대규모 신증설”이라는 성급한 도식에 브레이크를 건다. 단, 총량의 완만성과 공간적 불균형은 구분해야 한다. 특정 허브(버지니아 노던버지니아, 콜럼버스, 피닉스 등)에서 지역별 대규모 전력 수요가 사실상 단기간에 발생하는 현실에서, 개별 유틸리티·ISO는 지역망 안정성과 확보 가능한 장기 전원 포트폴리오를 맞추는 ‘전술적 선택’을 해야 한다. 여기서 안정성·무탄소·대규모라는 세 단어를 동시에 충족시키기 위해 원전 옵션을 책상 위에 올리는 기업·정책 주체가 늘어나고 있다는 것이 최근의 변화다.

3) SMR·차세대 원전: 기술·자본·시간표의 삼중 경계

원전의 장기 경쟁력은 단위원당 비용(LCOE)이 아니라 시스템 가치(망 안정·무탄소·기저 부하)에서 나오지만, 착공~상업가동까지의 리드타임은 자본비용 상승기에 치명적이다. 미국에서 상업 운전 중인 SMR은 아직 0이다. 누스케일(SMR), 홀텍, 카이로스, X-에너지(아마존 후원) 등이 개발 중이며, 테라파워(빌 게이츠 공동설립) 케머러 프로젝트가 2030년 말 가동을 목표로 유일하게 실제 공사가 진행되고 있다. 증권시장은 ‘먼 미래의 확장성’과 ‘현재 매출·현금흐름의 부재’ 사이에서 가격을 출렁이게 만든다. 예컨대 오클로는 SPAC 상장 이후 프리 레베뉴임에도 YTD +429% 급등했고 시총이 $165B를 넘었으나, NRC 최종 인허가·연료 재처리 상업화라는 고개 앞에서 변동성이 크다(윌리엄 블레어는 ‘아웃퍼폼’을 유지하되 세부 로드맵 확인을 주문한다).

핵심은 기술(성능·안전), 자본(프로젝트 파이낸스·PPA 기반 현금흐름), 규제(인허가 표준화·검토 병목 해소)의 동시 달성이다. 셋 중 하나라도 어긋나면 시간표—밸류에이션—요금 부담이 연쇄적으로 흔들린다.

4) 방사성 폐기물: 60년 현안이 ‘투자 디스카운트’를 좌우한다

미국에는 현재 39개 주 79개 부지에 누적 95,000 미터톤이 넘는 사용후핵연료가 지상 임시 저장 중이며, 매년 약 2,000 미터톤씩 추가된다. DOE는 법률상 사용후핵연료 인수·저장 의무가 있으나, 영구 처분장이 부재해 정부는 1998년 이후 유틸리티에 $11.1B를 손해배상으로 지급했고, 연간 최대 $800M의 납세자 비용이 더해진다. 잠재 총액 추정은 $44.5B까지 제시된다. 핵폐기물은 ‘돈의 문제’이자 ‘사회적 수용성의 문제’다. 둘 다 해결해야 장기 원전 사이클의 리스크 프리미엄이 낮아진다.

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해법 후보는 세 갈래다. 첫째, 지질학적 영구 처분장(유카 마운틴)이다. 1987년 단일 후보지로 지정됐지만 2010년 중단됐다. 둘째, 딥 보어홀이다. Deep Isolation이 18인치 직경 수직시추 후 수평 전개해 방사성 폐기물 용기를 격리 저장하는 방식을 제안했고, ARPA‑E 지원과 함께 텍사스 캐머런 시연을 2027년 초 목표로 추진 중이다. 셋째, 재처리다. Curio, Shine, Oklo 등은 SMR 연료로의 재활용을 모색한다(프랑스는 1970년대부터 순환 연료를 일부 사용). 오클로는 오크 리지에 $16.8B를 투자해 고급 연료 재처리 시설을 2030년대 초 가동할 계획이며, TVA와 현장 보유 연료를 자사 원자로 연료로 전환하는 공동연구에 착수했다.

그러나 과학계·정책권의 견해차는 여전하다. 앨리슨 맥팔레인 전 NRC 위원장은 “핵폐기물은 지하 심층 처분이 정답”이라고 못 박으며, 재처리는 비용 과다·새로운 폐기물이라는 단점, 딥 보어홀은 실현성이 낮다는 점을 지적한다. 반대로 빌 게이츠는 “폐기물은 원전을 하지 않을 이유가 아니다. 미국이 전부 원전으로 전력화돼도 몇 개 방 정도면 충분”이라고 반박한다. 진실은 그 사이에 있다. 처분의 ‘공학적 가능성’과 ‘사회적 수용성’은 별개로, 둘 다 충족돼야만 정책·자본시장의 리스크 프리미엄이 구조적으로 낮아진다.

5) 자본시장—누가 수혜·누가 위험인가

직접 수혜군:

연료·사이클: 우라늄(예: 카메코), 연료 서비스·재처리(Shine, Curio), 건식 캐스크·보관·운반 체인
장비·설계·EPC: 웨스팅하우스(브룩필드·카메코), 원전 밸브·계측·안전설비 공급망, 시공사
유틸리티·IPP: 기존 원전 자산 보유(컨스텔레이션), 장기 PPA 가능한 원전 포트폴리오 보유사
차세대 원전: SMR·고속로 개발사(테라파워, 누스케일, 오클로 등) — 단, 프리 레베뉴·규제 리스크로 고변동성

잠재 위험군:

규제·건설 리스크가 큰 대형 신규 원전 EPC·유틸리티(허가 지연·비용 초과·금리 변수)
낮은 수용성·정치 리스크 지역에 대규모 투자 노출된 사업자
빅테크 PPA 체결 후 인허가 차질 시 전력 포트폴리오 공백·비용상승 리스크

6) 2035년을 가정한 3가지 경로 시나리오

구분	정책·규제	원전 신규·재가동	폐기물 해법	전력 시스템·요금	증시 섹터 영향(정성)
시나리오 A 지속 정체	NRC·NEPA 개혁 제한,州 수용성 정체	대형 1~2기, 재가동 일부만 실현	영구 처분 無, 임시저장 확대·배상 누적	지역망 불균형 심화, 유틸리티 Capex는 송전·가스·재생에 집중	우라늄·연료 중립, 유틸리티 프리미엄 제한, SMR 변동성 확대
시나리오 B 점진 진전(기본)	NRC 심사 병행·표준화,州 인센티브 +	재가동 확대+SMR 시범 2~3기 가동	딥 보어홀 시연·중간저장 고도화, 배상 비용 둔화	24/7 무탄소 비중↑, PPA 확산, 요금 안정성 부분 개선	연료·서비스 수혜, 컨스텔레이션 등 원전 보유 유틸리티 리레이팅, 장비·EPC 수주 증가
시나리오 C 가속 채택	연방 차원 패키지(보증·CfD·인허가 간소화)	대형·SMR 동시 확장(>10기), 데이터센터 직·접속	영구 처분 로드맵 재가동(유카 또는 동등), 딥 보어홀 상용화	무탄소 기저 확대→계통 안정·요금 안정성 대폭 개선	우라늄·연료·장비·유틸리티 전방위 리레이팅, SMR·연료 순환 고밸류 정당화

주: 본 표는 공개 보도된 정책·프로젝트 진척 상황을 토대로 한 정성적 경로 비교다. 실제 실현 여부는 의회·州 정치·금리·공급망·사회적 수용성에 크게 의존한다.

7) ‘폐기물 로드맵’이 곧 밸류에이션 로드맵이다

투자 관점 핵심은 간명하다. 신규 원전·SMR의 경제성은 결국 정책·사회적 합의에 민감한데, 그 중에서도 폐기물의 제도적 해법이 디스카운트·프리미엄의 분기점을 만든다. 다음 체크포인트를 모니터링해야 한다.

인허가: NRC의 표준 설계인증·부지허가 동시 심사(병행) 진척, 테라파워 케머러의 공정률
폐기물: 딥 보어홀(Deep Isolation) 실물 시연 2027 달성 여부, 유카 마운틴 재정치화 또는 동등 대안의 연방 차원 로드맵
재처리: 오클로·Curio·Shine의 상업 규모 파일럿 착수, SMR 연료 규격·품질 표준화
PPA: 빅테크·대형 수요처의 장기 무탄소 PPA 체결 증가(가격·기간·부가가치)
재무: 연방 보증·대출 프로그램 확대, CfD(차액정산계약) 도입 논의
배상비용: DOE–유틸리티 손해배상 지출의 감속 전환

8) 투자 전략 제언: ‘확률 가중’과 ‘시간 다변화’

원전 테마는 단기 이벤트 트레이드보다 확률 가중 포트폴리오가 적합하다. (1) 기반자산(컨스텔레이션 등 원전 보유 유틸리티, 장기 PPA 수혜), (2) 연료·사이클(우라늄·재처리·보관), (3) 장비·EPC(웨스팅하우스 밸류체인), (4) 옵쇼널리티(SMR 개발사)의 4분면 분산으로, 정책·금리·인허가 이벤트를 시간 다변화해 흡수하는 접근이 합리적이다. 6~12개월 촉매는 테라파워 공정·NRC 결정·PPA 램프, 24~36개월 촉매는 딥 보어홀 시연·SMR 시범가동, 5~10년 촉매는 영구 처분 로드맵 가시화·대형 상업운전이다.

요지는 “폐기물 해법이 속도를 얻을수록, 멀티디케이드(수십 년) 원전 사이클의 자본비용은 내려가고, 멀티플은 올라간다”는 점이다.

9) 반론과 리스크: 과열·지연·정치

과열 논쟁: 일부 상장 개발사는 매출 전임에도 고밸류를 부여받고 있다. 현금 소진·승인 지연 시 리레이팅은 가파를 수 있다.
프로젝트 리스크: 대형 현장 공정·공급망·노무 리스크는 과거와 현재를 통틀어 실체가 있다. 예산 초과·지연은 유틸리티·납세자 부담으로 순환 전가된다.
정치 주기: 연방·州 정치 구도 변화(예: 의원 구성·지사 성향)가 인허가·보조 구조에 직접 영향한다.
대체 전원: 재생에너지+저장장치의 가격혁신과 망 운영 혁신이 속도를 내면, 원전의 비용 경쟁력 스트레스는 커진다.

10) 결론: ‘전력—정책—자본’ 삼각형의 동시해결이 승부를 가른다

원전 르네상스는 전력(안정·무탄소·대규모), 정책(인허가·재정), 자본(프로젝트 파이낸스·멀티플) 삼각형의 동시해결을 요구한다. AI와 재산업화가 촉발한 에너지 의제 속에서 원전은 분명한 체계적 역할을 갖는다. 그러나 방사성 폐기물의 제도적 로드맵이 없는 원전 확대는 정치·사회적 반발로 언제든 제동이 걸릴 수 있다. 반대로, 영구 처분 또는 동등 대안에 대한 실행 가능한 경로가 제시되고, 딥 보어홀—재처리—현장 병행저장이 조합을 이루면, 원전은 무탄소 기저전원으로서 10~25년 장기 사이클의 주역이 될 수 있다.

투자자는 폐기물 해법의 정책 이벤트를 밸류에이션 이벤트로 해석해야 한다. 딥 보어홀 시연 성공(2027), 재처리 파일럿 가동, 영구 처분 로드맵 재가동은 각각 연료·서비스—장비—유틸리티 섹터의 리레이팅 촉매가 된다. 본 칼럼의 기본 시나리오는 ‘점진 진전’이며, 2030년대 초 원전·SMR의 복수 상업가동과 함께 PPA·무탄소 기저의 체계적 확대가 미국 전력·제조·디지털 경제의 변동성 완충재로 작동할 가능성이 높다.

부록: 팩트체크—기사에서 인용한 핵심 데이터 요약

미국 가동 중 원자로 94기, 전력의 약 20% 생산
신규 대형원전 최근 준공, $150억+ 예산 초과·수년 지연
웨스팅하우스 관련 $800억 규모 전국 원전 건설 계획
데이터센터 전력 논쟁: AI 전력수요 약 3%, 재산업화가 주된 가격 상승 요인, 미국 전력 부하 성장률 전망 3%→1%
사용후핵연료 95,000 미터톤, 매년 2,000 미터톤 추가
정부 손해배상 누적 $11.1B, 연간 최대 $0.8B, 잠재 총액 $44.5B
딥 보어홀 시연 2027년 초 목표(텍사스 캐머런)
테라파워 케머러 2030년 말 가동 목표, 오클로 재처리·아우로라 2027~28 목표
빅테크 PPA: 구글–듀언 아널드(재가동), MS–스리마일섬1(2028), 메타–클린턴(20년 PPA)

작성자 주: 본 칼럼은 CNBC·Jefferies 서밋·업계 발표 등 공개 출처의 수치와 인용을 바탕으로 구성했으며, 시나리오와 투자 전략 부분에는 필자의 분석·판단이 포함돼 있다. 핵심 결론은 하나다. 폐기물의 제도적 해법이 구체화될수록, 원전의 경제성·정책 가능성·자본시장 프리미엄이 동시에 개선된다. 전력—정책—자본의 삼각형을 동시에 전진시키는 국가·기업만이, AI·디지털 경제의 전력 안정성 프리미엄을 선점할 것이다.