AI를 위한 원자력: 데이터 센터 에너지 계약의 내막
2025년 12월 11일 업데이트
2025년 12월 업데이트: 빅테크 기업들이 지난 1년간 미국에서 10GW 이상의 신규 원자력 발전 용량 계약을 체결했다. Microsoft의 20년 160억 달러 규모 Three Mile Island 재가동(835MW)은 2028년을 목표로 한다. Google/Kairos Power는 미국 최초의 기업용 SMR 플릿 계약을 체결했다(500MW, 2030년 이후). Amazon은 Susquehanna를 AI 캠퍼스로 전환하는 데 200억 달러 이상을 투자했다. Meta는 1~4GW 규모의 신규 원자력 발전 RFP를 발행했다. 전 세계 데이터 센터 전력 소비량은 460TWh(2024년)에서 1,300TWh(2035년)로 증가할 전망이다.
빅테크 기업들은 지난 1년간 미국에서 10기가와트 이상의 잠재적 신규 원자력 발전 용량에 대한 계약을 체결했다.¹ Microsoft는 Three Mile Island 재가동을 위해 20년간 835메가와트 규모의 전력구매계약(PPA)을 약정했다.² Google은 Kairos Power로부터 최대 500메가와트 규모의 소형모듈원자로(SMR)를 주문했다.³ Amazon은 Susquehanna 부지를 원자력 기반 AI 데이터 센터 캠퍼스로 전환하는 데 200억 달러 이상을 투자했다.⁴ Meta는 1~4기가와트 규모의 신규 원자력 발전을 목표로 제안요청서(RFP)를 발행했다.⁵ 원자력은 쇠퇴하는 산업에서 AI 인프라 전략의 핵심으로 변모했다.
이러한 전환은 근본적인 계산에 기반한다. 전 세계 데이터 센터의 전력 소비량은 2024년 460테라와트시에서 2030년 1,000테라와트시 이상, 2035년 1,300테라와트시로 증가할 것이다.⁶ 원자력은 재생에너지가 따라올 수 없는 24시간 무탄소 기저부하 전력을 제공한다. 하이퍼스케일러들이 가용 가능한 전력망 용량을 소진하고 지속가능성 약속에 직면함에 따라, 원자력은 두 가지 요구사항을 모두 충족하는 해결책이 된다.
Microsoft와 Three Mile Island
부분 노심용융 사고로 Three Mile Island가 원자력 재앙의 대명사가 된 지 거의 50년 만에, 이 발전소가 Microsoft의 AI 데이터 센터에 전력을 공급하기 위해 재가동을 준비하고 있다.⁷ Microsoft는 Constellation Energy와 재가동 시설에서 생산되는 전력에 대해 20년 계약을 체결했다.⁸ 160억 달러 규모의 이 계약은 발전소가 새롭게 명명될 Crane Clean Energy Center를 통해 Microsoft의 AI 데이터 센터에 전력을 공급할 것이다.⁹
837메가와트 규모의 펜실베이니아 시설은 2028년 재개장 예정이다.¹⁰ Microsoft는 발전소 출력의 100%를 사용할 것이다.¹¹ 20년의 계약 기간은 Microsoft의 기존 태양광 및 풍력 PPA를 크게 초과하며, AI 인프라에 필요한 규모와 신뢰성을 반영한다.¹²
재개장될 원자로는 1979년 사고와 관련이 없다.¹³ Constellation은 운영 손실로 인해 2019년 1호기를 폐쇄했다.¹⁴ Microsoft의 약속은 재가동 투자를 정당화하는 데 필요한 수익 확실성을 제공한다.
2025년에도 진전이 계속되었다. Constellation은 2월에 시설 명칭 변경 요청을 제출했고, 3월에 업데이트된 해체 보고서를, 4월부터 6월까지 해체 기간 중 부여된 면제 철회 신청서를 제출했다.¹⁵ Josh Shapiro 주지사는 2025년 6월 25일 Constellation 및 Microsoft 임원들과 함께 등장하여 복귀하는 근로자들을 환영하고 펜실베이니아 에너지 계획에서 원자력의 역할을 강조했다.¹⁶
Google과 Kairos Power SMR
Google과 Kairos Power는 미국에서 소형모듈원자로 플릿을 개발하기 위한 최초의 기업 계약으로 보이는 계약을 체결했다.¹⁷ 이 계약은 6~7기의 원자로에 걸쳐 최대 500메가와트를 포함한다.¹⁸ 원자로들은 2035년까지 순차적으로 가동될 예정이며, 첫 번째 원자로는 2030년을 목표로 한다.¹⁹
Google과 Kairos는 2030년까지 테네시 밸리 공사(TVA)의 전력망에 연결된 첨단 원자력 발전소를 배치할 것이다.²⁰ Kairos가 개발한 Hermes 2 원자로는 50메가와트의 전력을 공급할 것이다.²¹ TVA는 전력구매계약을 통해 전력을 구매하여, 첨단 원자력 발전소와 전력 인수 계약을 체결한 최초의 미국 전력회사가 된다.²² 이 전력은 테네시주 몽고메리 카운티와 앨라배마주 잭슨 카운티에 있는 Google 데이터 센터에 공급될 것이다.²³
Kairos는 용융염 냉각 시스템과 세라믹 페블형 연료를 결합하여 증기 터빈으로 열을 전달한다.²⁴ 이 회사는 2024년 11월 원자력규제위원회(NRC)로부터 건설 허가를 받았다.²⁵ 발전소 가동 전에 운영 허가 신청이 이어질 것이다.
재정 구조는 리스크를 적절히 배분한다. Kairos와 Google이 최초 프로젝트 건설의 재정적 리스크를 부담한다.²⁶ TVA는 PPA를 통해 수익 흐름을 제공한다.²⁷ 이 방식은 소비자가 최초 프로젝트 비용을 부담하지 않으면서 기술이 상업적 규모에 도달할 수 있도록 보장한다.
Amazon의 원자력 투자
Amazon은 펜실베이니아 Susquehanna 원자력 발전소 인근 데이터 센터 캠퍼스에 6억 5천만 달러를 투자했다.²⁸ AWS는 Susquehanna Steam Electric Station 인근의 Talen Energy 캠퍼스를 인수하고 크게 확장했다.²⁹ 5월에 AWS는 15개의 데이터 센터 건물을 개발하기 위해 1,600에이커 용도 변경 요청을 받았다.³⁰
Amazon은 이 부지를 완전히 무탄소 원자력 에너지로 구동되는 AI 지원 데이터 센터 캠퍼스로 전환하는 데 200억 달러 이상의 투자를 발표했다.³¹ 이 투자는 초기 인수 금액을 훨씬 능가하며, Amazon이 계획하는 AI 인프라의 규모를 반영한다.
Amazon은 또한 메릴랜드 기반의 X-energy에 대한 직접 투자를 통해 차세대 원자력 기술에 투자하고 있다.³² Amazon은 워싱턴주의 전력회사인 Energy Northwest와 계획된 X-energy 소형모듈원자로 프로젝트의 초기 단계 자금 지원 계약을 체결했다.³³ Amazon은 2024년 10월 5기가와트 규모의 신규 X-energy SMR 프로젝트를 지원했다.³⁴
Meta와 Oracle의 원자력 계획 확대
Meta는 2030년대 초반부터 데이터 센터와 AI에 전력을 공급하기 위해 1~4기가와트 규모의 신규 원자력 발전을 목표로 원자력 개발업체들에게 제안요청서를 발표했다.³⁵ Meta는 소형모듈원자로와 대형 원자로 모두를 찾고 있다.³⁶ 2025년 초 Meta는 Constellation Energy와 일리노이주의 기존 원자력 발전소에서 전력을 구매하는 계약을 체결했다.³⁷
Oracle은 3개의 소형모듈원자로로 구동되는 기가와트급 데이터 센터 건설 계획을 발표했다.³⁸ Larry Ellison CEO는 3개의 SMR에 대한 건축 허가가 이미 확보되었다고 밝혔으나, 위치나 건설 일정에 대해서는 상세히 언급하지 않았다.³⁹
Oracle의 최대 데이터 센터는 세계 최대 AI 모델을 훈련할 수 있는 수 에이커 규모의 NVIDIA GPU 클러스터를 포함하여 800메가와트에 달한다.⁴⁰ SMR로 구동되는 기가와트급 시설은 이 규모를 초과하며, 전력망이 안정적으로 제공할 수 없는 전력원을 필요로 한다.
SMR 개발 가속화
Trump 대통령은 2025년 5월 23일 원자력 에너지에 관한 4개의 행정명령을 발표했으며, SMR을 포함한 신규 원자력 기술의 배치 가속화에 초점을 맞췄다.⁴¹ 행정명령 14300은 공격적인 새로운 허가 기한을 설정했다.⁴² 정책적 지원은 상당한 민간 부문 참여를 촉진했다.⁴³
462메가와트 SMR인 NuScale US 460에 대해 2025년 5월에 발행된 표준설계승인은 예정보다 2개월 앞당겨졌다.⁴⁴ 가속화된 승인은 정치적 우선순위가 있을 때 규제 일정이 단축될 수 있음을 보여준다.
2030년 이후 SMR이 데이터 센터 운영자에게 기저부하 저배출 전력을 공급하는 믹스에 합류할 것이며, 하이퍼스케일러들이 현재 SMR 개발의 주요 기업 후원자들이다.⁴⁵ 가장 낙관적인 추정에 따르면 SMR 배치는 2030년대 초반에 시작된다.⁴⁶
SMR을 매력적으로 만드는 규모의 경제는 대량 배치를 필요로 한다. 배치되는 유닛이 많을수록 규모의 경제가 커진다.⁴⁷ 데이터 센터 산업은 대규모 수요를 창출함으로써 원자력 혁신에 영감을 준다.⁴⁸
현재 원자력의 역할과 한계
원자력은 현재 데이터 센터 전력의 약 15%~20%를 공급한다.⁴⁹ 천연가스가 미국 데이터 센터 전력의 40% 이상을, 재생에너지가 약 24%, 석탄이 약 15%를 공급한다.⁵⁰ 원자력의 비중은 2030년까지 안정적으로 유지될 것으로 예상되지만, 업계는 원자력을 지속가능한 AI를 위한 최종 해결책으로 본다.⁵¹
Goldman Sachs는 2030년까지 예상되는 모든 데이터 센터 전력 수요 성장을 충족하려면 85~90기가와트의 신규 원자력 용량이 필요할 것으로 전망한다.⁵² 2030년까지 전 세계적으로 10% 미만만 가용할 것이다.⁵³ 수요와 공급 간의 격차는 이번 10년 동안 천연가스와 재생에너지에 대한 지속적인 의존을 보장한다.
원자력의 주요 단점은 전력 공급까지의 시간과 비용이다.⁵⁴ 원자력 발전소의 자본 지출은 천연가스의 5~10배로 추정된다.⁵⁵ 원자력은 킬로와트당 6,417달러에서 12,681달러인 반면 천연가스는 킬로와트당 1,290달러이다.⁵⁶ 경제성은 무탄소 요구사항이 프리미엄을 정당화하는 경우에만 원자력에 유리하다.
기존 원자력 발전소는 신규 건설보다 더 빠른 전력 공급 경로를 제공한다. Three Mile Island와 같은 폐로된 발전소 재가동이나 PPA를 통한 운영 중인 발전소의 전력 구매는 SMR이 상업적 배치에 도달하기 몇 년 전에 원자력을 제공한다.
전략적 시사점
하이퍼스케일러의 원자력 약속은 AI 인프라 요구사항에 대한 장기적 관점을 시사한다. 20년 PPA와 SMR 개발 일정은 AI 전력 수요가 수십 년간 지속될 것이라고 가정한다. AI 인프라를 계획하는 조직은 원자력이 자신들의 시간 범위와 지속가능성 요구사항에 부합하는지 고려해야 한다.
입지 전략은 점점 더 원자력 접근성을 고려한다. 기존 또는 계획된 원자력 시설 근접성은 전력망 제약이 있는 지역에서는 없는 전력 옵션을 제공한다. 하이퍼스케일러들이 발표한 계획을 실행함에 따라 원자력 발전소 인근에 AI 인프라가 집중될 것이다.
원자력의 비용 프리미엄은 강력한 탄소 약속을 가진 조직에게는 수용 가능할 수 있다. 재생에너지 인증서가 덜 의미있어지고 Scope 2 배출 감시가 증가함에 따라, 원자력에서 나오는 24시간 무탄소 전력은 간헐적인 재생에너지가 제공할 수 없는 지속가능성 이점을 제공한다.
원자력에 대한 규제 환경은 2025년에 상당히 개선되었다. 행정명령과 가속화된 승인은 원자력 확대에 대한 정치적 지지가 존재함을 시사한다. 원자력을 너무 느리거나 너무 위험하다고 기각했던 조직은 현재의 정책 궤적에 기반하여 재평가해야 한다.
원자력은 기가와트급, 무탄소, 24시간 기저부하 전력을 제공할 수 있는 유일하게 검증된 기술이다. 하이퍼스케일러들은 이 결론에 도달하고 그에 따라 수십억 달러를 투입했다. 대규모 AI 인프라를 구축하는 다른 조직들도 그들의 선례를 따를 것으로 보인다.
핵심 시사점
전략 기획자를 위한 시사점: - 빅테크가 10GW 이상의 신규 원자력 용량 계약 체결; Microsoft의 160억 달러 Three Mile Island PPA, Google의 500MW Kairos SMR, Amazon의 200억 달러 Susquehanna 투자 - Meta가 1~4GW 신규 원자력 발전 RFP 발행; SMR 배치는 2030년대 초반 예상 - 20년 PPA는 AI 전력 수요가 수십 년간 지속됨을 시사; 입지 전략에서 원자력 근접성 고려 증가
재무팀을 위한 시사점: - 원자력 비용 $6,417~$12,681/kW vs 천연가스 $1,290/kW—무탄소 요구사항이 있을 때만 원자력이 경제적 - Goldman Sachs는 2030년까지 85~90GW의 신규 원자력이 필요할 것으로 전망; 전 세계적으로 10% 미만 가용 - Microsoft의 20년 PPA 기간은 일반적인 태양광/풍력 계약을 크게 초과; 수익 확실성이 재가동 투자 정당화
인프라 설계자를 위한 시사점: - 원자력은 현재 데이터 센터 전력의 15~20% 공급; 천연가스가 40% 이상 제공 - Three Mile Island 837MW 재가동 2028년 예정; 첫 번째 Kairos SMR(50MW)은 TVA 전력망 연결과 함께 2030년 목표 - 기존 발전소 재가동이 신규 SMR 건설보다 더 빠른 원자력 전력 공급 경로 제공
운영팀을 위한 시사점: - NuScale US 460(462MW SMR)이 2025년 5월 표준설계승인 취득, 예정보다 2개월 단축 - 행정명령이 공격적인 새로운 허가 기한 설정; 2025년에 규제 환경 상당히 개선 - 전 세계 데이터 센터의 현재 전력 소비량: 460TWh(2024년) → 1,000TWh(2030년) → 1,300TWh(2035년)
참고문헌
-
MIT Technology Review. "Can nuclear power really fuel the rise of AI?" May 2025. https://www.technologyreview.com/2025/05/20/1116339/ai-nuclear-power-energy-reactors/
-
Data Center Dynamics. "Three Mile Island nuclear power plant to return as Microsoft signs 20-year, 835MW AI data center PPA." 2024. https://www.datacenterdynamics.
[번역을 위해 내용 축약됨]
