AI 전력시대의 ‘원전 르네상스’: 데이터센터의 전력 목마름과 ‘핵폐기물’이라는 오래된 변수, 그리고 투자지형의 10년 로드맵

경제 칼럼니스트·데이터 분석가 시각

요약: 핵심 명제와 결론

생성형 AI 확산과 리쇼어링이 촉발한 전력 수요 급증은 미국 에너지·주식시장의 장기 지형을 재편하고 있다. 원자력 발전은 무탄소·24/7의 기저전원이라는 특성으로 재부각되고 있으며, 정부·산업계는 SMR(소형모듈원자로) 등 차세대 기술과 기존 노후 원전의 재가동·수명연장을 병행하는 ‘투트랙’ 전략으로 응답하고 있다. 그러나 이 르네상스의 목줄은 여전히 방사성 폐기물(사용후핵연료)의 장기 처분 문제가 쥐고 있다. 본 칼럼은 다음의 판단을 제시한다.

장기(10년+) 수요 드라이버는 견고하다. AI 데이터센터·제조 리쇼어링의 전력집약적 성격은 원전의 상대가치를 구조적으로 높인다.
핵폐기물 영구처분이 상업적·사회적 수용성의 관건이다. 유카 마운틴 좌초의 교훈을 반영한 지질학적 처분/딥 보어홀/현장 병행 저장·재처리 등 복수 경로의 정책 패키지가 필요하다.
투자지형은 ①유틸리티(기존 원전·PPA) ②장비·연료(웨스팅하우스 생태계, 우라늄/연료주기) ③신생 SMR·폐기물 솔루션 ④데이터센터-전력 장기계약(PPA) 축으로 재편된다.
정책·사회적 신뢰 확보 없이는 자본비용이 높게 고착될 수 있다. 규제 명료성+처분 로드맵+보험·책임체계가 WACC 하향의 선결조건이다.

데이터와 팩트: 무엇이 ‘원전 귀환’을 밀어 올리나

1) AI·제조 리쇼어링의 전력수요 급증

시장 컨센서스는 AI 주도 설비투자(capes)가 2026년까지 이어질 것이라는 관점을 강화하고 있다. UBS는 S&P 500의 2026년 말 목표 7,500포인트를 제시하며, AI 연계 지출이 사상 최고 수준의 capex를 촉발한다고 진단했다(참고 기사). 이는 데이터센터·서버·전력·냉각·네트워크에 걸친 대규모 설비 확대를 의미한다. 실제 현장에서 다음과 같은 원전 연계 시그널이 잇따른다.

주목

구글·넥스트에라: 아이오와 듀언 아널드 에너지 센터 재가동 추진(참고 기사).
마이크로소프트·컨스텔레이션 에너지: 스리마일섬 1호기 2028년 재시동 계획(참고 기사).
메타: 일리노이 클린턴 원전과 20년 PPA 체결(참고 기사).

이들 빅테크는 장기 확정가격·무탄소 속성을 가진 원전 전력을 통해 전력비·탄소비용·리스크 헤지를 동시에 달성하려는 의도를 드러낸다. 전력 유연성(가스)과 재생에너지의 변동성·송전제약 사이에서, 기저전원의 수요는 다시 전략적 위치를 회복하는 중이다.

2) 미국 원전의 현주소와 병목

현재 미국 28개 주 94기 원자로가 전국 전력의 약 20%를 생산한다(참고 기사). 그러나 1990년 이후 준공된 신규 원전은 단 2기에 그쳤고, 해당 프로젝트들은 수년 지연·$150억+ 초과비용을 기록했다(참고 기사). 자본집약·규제·사회적 수용성의 삼중 부담이 투자 회피를 야기해 온 맥락이다. 반전의 계기는 다음과 같다.

행정명령: 향후 25년 원전 전력 4배 확대 목표 제시(참고 기사).
대형 계약: 웨스팅하우스 모회사 카메코·브룩필드와 $800억 규모 다수 원전 건설 계약(참고 기사).
SMR 가속: 테라파워 와이오밍 케머러 프로젝트 2030년 말 가동 목표(미국 내 유일 건설 중 SMR), 누스케일·홀텍·카이로스·X-에너지 파이프라인(참고 기사).

핵심은 시간표와 자본비용이다. 10년짜리 프로젝트 타임라인과 전례 높은 오버런은 재현 위험이 크다. 그럼에도 AI-제조 전력수요라는 새로운 외생변수가 원전의 현금흐름 가시성을 높여줄 수 있다.

가장 큰 잠재 리스크: ‘핵폐기물’ 문제의 재등장

원전 르네상스의 핵심 억제 변수는 바뀌지 않았다. 사용후핵연료의 장기 저장·관리·처분 문제다. 데이터는 명확하다.

주목

폐연료 재고: 39개 주 79개 부지에 95,000미터톤 이상 저장, 매년 약 2,000미터톤 추가 발생(참고 기사).

재정 부담: DOE가 의무를 이행하지 못한 탓에 납세자가 연간 최대 $8억 손해배상 지출, 누적 지급 $111억, 향후 총액 $445억 전망(참고 기사).

유카 마운틴: 1987년 지정→2010년 중단. 과학·정치·지역 커뮤니티 갈등의 복합 난제(참고 기사).

해외는 전진 중이다. 핀란드 온칼로(ONKALO)는 세계 최초 영구 지하처분시설 가동에 근접했고, 스웨덴도 시공 착수(참고 기사). 미국이 과거 택했던 ‘단일 부지 중앙집중’은 사회적 수용성·정치 리스크에서 취약했다. 대안은 무엇인가.

1) 지질학적 처분의 복귀와 ‘현지 병행 저장’

핵심은 분산·현장화다. 딥 아이솔레이션(Deep Isolation)은 석유·가스 수평시추 기술을 접목해 직경 18인치 수직 구멍→수평 전환 터널에 고내식 용기(길이 16ft, 직경 15in, 6,000lb)를 병렬 적층 저장하는 방식을 제시한다(참고 기사). 약 80% 부지에서 셰일·화강암 지층 접근성이 있어 원전 부지와 동일 부지 처분이 가능할 수 있다는 논지다. 이 경우, 도로·철도 운송 중 사고 위험을 줄일 수 있다. DOE 산하 ARPA‑E 그랜트로 시연·검증에 나섰으며, 텍사스 캐머런에서 실물 규모 시연·2027년 초 완전 구현 시점을 제시한다(참고 기사). 다만 기술·규제 검증이 관건이고, 일각에선 “깊은 구멍에 용기가 걸리지 않고 들어갈 수 있느냐” 등의 실무적 회의도 제기된다(참고 기사).

2) 재처리의 재부상과 SMR 연료 연계

우라늄 등 유용성분 추출→연료 재활용은 오랜 논쟁거리다. 프랑스는 1970년대부터 재처리 연료를 자국 원전망에 사용해왔다. 미국에서도 큐리오·샤인 테크놀로지스·오클로가 재처리 기술을 전개 중이다. 오클로는 오크 리지에 $16.8억 규모의 고급 연료 재처리 시설 계획과 함께, TVA와 ‘보관 중 사용후핵연료를 자사 원자로 연료로 전환’을 모색한다. 아우로라 고속로는 2027년 말~2028년 초 가동 목표를 제시했으나, 아직 NRC 최종 승인이 없고 상업 가동·매출 부재의 프리 레베뉴 특성상 주가 변동성·실행 리스크가 높다(참고 기사).

3) 사회적 수용성·비용 논쟁

전 NRC 위원장 앨리슨 맥팔레인은 지하 심층 처분을 지지하되, 재처리는 비용 과다·새 폐기물 흐름을 만든다며 비효율을 지적했고, 딥 보어홀은 “비현실적”이라 평가했다(참고 기사). 즉, 기술 포트폴리오는 존재하지만 ‘정책·커뮤니케이션·비용·지역 상생’ 4개의 바퀴가 동시에 맞물려야 한다.

정책의 복원력: 무엇이 WACC를 낮추는가

원전 프로젝트의 자본비용(WACC)을 결정하는 것은 기술보다 정책의 신뢰·예측가능성이다. 본 칼럼은 향후 10년 정책우선순위를 다음 4가지로 제시한다.

처분 로드맵의 명문화: ‘영구 처분+현장 병행 저장+재처리’의 복수 트랙을 제도화하고, 타임라인·책임주체·재원 구조를 연방-주-사업자 간 MOU 형태로 고정화해야 한다.
책임·보험체계: 운전·폐로·폐기물까지 이어지는 책임범위를 분명히 하고, 민관 리스크 분담을 위한 표준화 보험·보증 수단을 상품화해야 한다.
인허가 패스트트랙: 표준화 설계·모듈화(SMR)의 강점을 살릴 수 있도록 NRC 심사 프로세스를 예측가능한 타임박스로 고정하고, 안전성 검증과 속도 간 균형을 제도화한다.
지역사회 보상·상생: PPA·세수·일자리·교육투자 패키지를 사전에 설계해, ‘제2의 유카’ 리스크(커뮤니티 반대)를 비용·인센티브로 선제 관리한다.

시장·투자 영향: 4개 축의 재편

1) 유틸리티·원전 운영사

컨스텔레이션 에너지(스리마일섬 1호기 재시동 계획), 넥스트에라(듀언 아널드 재가동 참여) 등 기존 원전 운영·소유 유틸리티는 데이터센터 PPA의 구조적 수요 증가로 현금흐름 안정성을 강화할 수 있다. 장기·인플레 연동 구조 도입 시 EBITDA의 가시성 상승→자본비용 하락으로 밸류 리레이팅 여지가 있다.

2) 장비·연료·공급망

웨스팅하우스-카메코-브룩필드 연합의 $800억 계약은 미국 내 원전 EPC(설계·조달·시공) 체인의 레버리지를 확대한다. 우라늄·연료주기 기업(예: 카메코)과 정비·서비스 공급망 전반이 수혜를 본다. 핵심 광물·희토류의 지정학 리스크를 낮추는 정책은 수급 안정→밸류에이션 리스크 하향에 기여한다.

3) SMR·신생 기술

테라파워(2030 목표), 누스케일·홀텍·카이로스·X-에너지 등은 표준화·모듈화로 CAPEX/시공리스크를 축소하는 스토리를 제시한다. 그러나 상업 실적이 제한된 기업은 실행 마일스톤에 따라 주가 변동성이 크다. 오클로는 프리 레베뉴 특성과 429% 급등 후 변동성 확대(참고 기사)가 동시에 존재한다.

4) 데이터센터·빅테크의 전력전략

구글·메타·마이크로소프트가 보여준 원전 장기 PPA는 IRR상 유리한 헤지수단이자 Scope 2 탈탄소 달성의 촉매다. 이들 계약은 유틸리티·운영사에 프로젝트 파이낸스의 신용보강 요소를 제공, 금융비용 하향으로 이어진다.

사실관계 정리: 기사 기반 핵심 데이터

주제	핵심 수치/사실	출처(참고 기사)
미 원전 현황	28개 주 94기, 전력의 약 20%	원전 르네상스 보도
신규 원전	1990년 이후 2기, $150억+ 초과비용·수년 지연	동일
대형 계약	웨스팅하우스 모회사(카메코·브룩필드), $800억 원전 건설	동일
SMR 타임라인	테라파워 와이오밍 케머러 2030년 말 목표(미 유일 건설 중)	동일
데이터센터 PPA	구글-듀언 아널드 재가동, MS-스리마일섬 1호기 2028년, 메타-클린턴 20년 PPA	동일
폐연료 재고	39개 주 79개 부지, 95,000t 이상, 연 2,000t 증가	동일
DOE 배상	연간 최대 $8억, 누적 $111억, 향후 총액 $445억	동일
지하 처분	핀란드 온칼로 가동 임박, 스웨덴 시공	동일
딥 보어홀	딥 아이솔레이션, ARPA‑E 지원, 2027년 초 완전 구현 목표	동일
재처리	오클로 오크 리지 $16.8억 시설 계획, 2027~28 아우로라 목표	동일

시나리오 분석: 2026~2035 10년의 세 갈래

시나리오 A — 가속 전환

전제: 데이터센터 전력 수요 고성장 지속, 원전 PPA 확대, SMR 첫 상업 가동 2030~2032, 처분 로드맵 가시화.

유틸리티: 장기 PPA로 현금흐름 안정, 배당·성장 동시 달성. 밸류 리레이팅(+).
EPC/연료: 수주잔고·가동률 개선, 우라늄·연료주기 수요 견조.
SMR: 파일럿→상업전환 모멘텀, 밸류 변동성 완화.
리스크: EPC 과열→자재·인력 병목, 우라늄 가격 변동.

시나리오 B — 관리된 확장 (기본)

전제: 전력수요 상승은 유지되나, 규제·커뮤니티·자본비용 제약으로 진척 속도는 점진적. 기존 원전 재가동·수명연장 비중이 크고, SMR은 후반부 가시화.

유틸리티: 기존 원전 가동률·수명연장으로 수익성 방어. 점진적 리레이팅.
EPC/연료: 수주 증가하나 수익성 관리는 혼조.
SMR: 마일스톤 달성 기업과 아닌 기업의 차별화 확대.
리스크: 폐기물 처분 지연 시 정치적 역풍.

시나리오 C — 역풍

전제: 대형 사고·정책 후퇴·사회적 갈등 재점화. 재생·가스·수요관리로 우회.

유틸리티: 디레이팅·규제리스크 확대.
EPC/연료: 수주 취소·지연.
SMR: 자본시장 접근 장애, 밸류 급락.
리스크: 신뢰 훼손에 따른 장기 자본 유입 차단.

투자 관점 체크리스트: 무엇을 봐야 하나

PPA 파이프라인: 데이터센터·빅테크와 체결된 기간·가격·인덱싱 구조. 장기확정+인플레 연동 여부가 핵심.
프로젝트 리스크: EPC 고정가 vs 비용전가 조항, 공정률, 주요 설비·부품 리드타임, 인력 계획.
규제 이벤트: NRC 심사 일정, 심의 이슈(안전·폐기물·부지). 인허가 타임박스 도입 여부.
폐기물 로드맵: 지질학적 처분/딥 보어홀/현장 병행 저장/재처리 중 어느 조합이 제도화되는가. 재원·책임 구조.
사회적 수용성: 지역 커뮤니티의 보상·일자리 패키지. 반대 이슈의 조기 진화.
재무구조: 프로젝트 파이낸스 조건, 보험·보증, 정부 크레딧(지원·보조·보증) 유무.
SMR 실사: 표준화 설계 승인, 공급망 준비도, 파일럿 운영데이터.

비판적 시각: “원전은 가장 비싼 전원” 논쟁에 대하여

맥팔레인은 “원전은 유틸리티 규모 태양광·풍력·가스 대비 가장 비싸다”고 지적한다(참고 기사). 이는 과거 대형 경수로의 건설지연·초과비용의 경험에 뿌리를 둔다. 본 칼럼은 총소유비용(TCO) 관점에서 논쟁을 재구성한다.

비용 하향 요인: 표준화 설계·모듈화(SMR), 금융비용 하향(장기 PPA 신용보강), 정책 명료화로 WACC를 낮추는 경우, LCOE는 개선될 수 있다.
비용 상향 요인: EPC 병목·자재·인력, 폐기물 비용의 불확실성, 커뮤니티 리스크 비용이 WACC를 밀어올린다.
대체비용: 재생에너지의 변동성·송전 지연·백업/저장 비용을 포함해 비교해야 한다. 데이터센터는 24/7 품질의 전력을 요구한다.

따라서 비용-리스크 관리 능력이 기업·프로젝트 간 차별화의 본질이 된다.

리스크 매트릭스

리스크	발생 가능성	영향도	완화 전략
폐기물 처분 지연	중	상	복수 트랙 제도화(지질학+보어홀+현장+재처리), 책임·재원 명문화
EPC 초과비용	중~상	상	표준화 설계·모듈화, 비용전가 조항, 인력·자재 사전 계약
커뮤니티 반대	중	중~상	상생 패키지(세수·일자리·교육), 조기 소통
규제 지연	중	중	심사 타임박스, 사전 컨설팅, 데이터 투명성
금융시장 변동	중	중	PPA 신용보강, 정책 보증, 다각화 금융

정책 제언: ‘핵폐기물 해결’은 비용이 아니라 신뢰의 문제다

유카 마운틴 실패의 핵심은 기술이 아니라 사회적 신뢰 붕괴였다. 향후 10년, 미국이 선택해야 할 것은 다음의 절충안이다.

연방-주-사업자 거버넌스: 공동의사결정+정책 일관성. 정권 교체에도 바뀌지 않는 중립적 프레임.
공개 데이터: 부지·지질·수문·지진·안전 시뮬레이션을 오픈 플랫폼으로 공개, 과학적 검증의 사회화.
단계적 보상: 부지선정→승인→건설→운영 단계별 성과에 연동된 보상 메커니즘.
국제 협력: 핀란드·스웨덴 사례의 표준화·검증 데이터를 적극 도입, 처분 설계의 국제 상호인정 탐색.

전략적 결론: 투자자에게 주는 6가지 실무적 시사점

‘PPA 노출’ 지표를 보라: 데이터센터·빅테크와 체결된 장기 계약의 수, 만기, 가격지수화 여부가 밸류 리레이팅의 트리거다.
‘프로젝트별 밸류 체인’을 분해하라: EPC·연료·정비·보험·폐기물 관리까지 이익 풀을 세분화하라.
‘규제 캘린더’를 포트폴리오에 반영하라: NRC 심사·주 의회 일정·커뮤니티 청문회는 모멘텀 이벤트다.
‘폐기물 로드맵’ 공개 기업을 선호하라: 처분·현장 저장·재처리 전략과 책임·재원 구조가 명시된 기업은 할인율이 낮다.
SMR은 선택과 집중: 파일럿 → 상업 가동으로 이어지는 마일스톤을 계량화해 단계적 접근을 취하라.
멀티어셋 시각: 전력-데이터센터-부동산-네트워크-냉각까지 이어지는 크로스 섹터 기회를 찾되, 핵심은 전력 품질·가격·신뢰성이다.

마지막으로: 낙관과 경계의 균형

AI 전력시대의 원전 르네상스는 ‘왜’에 대한 답을 얻었다. 남은 것은 ‘어떻게’다. 미국은 이미 다음과 같은 조건을 갖추고 있다: 빅테크의 장기 수요·PPA 확산·SMR 기술 파이프라인·웨스팅하우스 공급망·해외 처분의 성공사례. 그러나 핵폐기물의 제도화·사회적 신뢰 회복 없이는 자본비용은 내려오지 않는다. 정책의 예측가능성과 커뮤니티 상생이 구현될 때, 원전은 비용 논쟁을 넘어 전력·산업정책의 핵심 축으로 자리 잡는다.

투자자에게도 결론은 같다. 지금은 테마 추격의 시간이 아니라, 계약·공정률·규제라는 세 가지 정량 체크포인트를 통해 현금흐름 가시성을 매 분기 검증해 나갈 시기다. 장기(10년+) 관점에서, 처분 로드맵을 가진 원전 운영사와 확약된 장기 수요(PPA)에 노출된 플레이어가 리스크 대비 알파를 제공할 가능성이 높다.

자료 출처·인용 근거: 본 칼럼은 사용자 제공 기사들(원전 르네상스·데이터센터 PPA·SMR·폐기물 데이터·UBS AI 전망 등)의 수치·사실을 근거로 작성함. 수치·타임라인·기업명은 해당 기사 내 표기를 준거로 하였음.