대용량 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 원자력발전에 관심 집중

중앙 전력망 의존도를 줄일 수 있는 마이크로그리드 시장도 빠르게 성장 중

최근 고성능 컴퓨팅, 클라우드 서비스 및 인공지능(AI) 기술의 급속한 확산으로 미국 전역에서 데이터센터 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 캘리포니아, 텍사스, 애리조나와 같은 주요 지역을 중심으로 데이터센터 건설이 집중되면서, 대규모 전력 수요가 발생할 예정이다. 이에 따라 미국에서는 청정에너지원인 원자력발전이 주목받고 있다. 원자력발전은 탄소 배출이 적고 안정적이며 장기적으로 전력을 제공할 수 있기 때문이다. 또한 마이크로그리드에 대한 논의도 활발해지고 있다. 마이크로그리드는 재생에너지를 활용해 독립적으로 데이터센터에 전력을 공급하고 전력망 장애에도 대비할 수 있는 효율적인 솔루션이기 때문이다.

데이터센터의 대규모 전력 소모 문제, 원자력발전이 해결 열쇠?

미국 에너지부(DOE)는 지난 9월 30일 ‘상업적 성공을 위한 첨단 원자력 에너지 발전 경로(Pathways to Commercial Liftoff: Advanced Nuclear)’라는 제목의 보고서에서 2050년까지 미국의 원자력발전 용량이 현재 100GW에서 300GW로 세 배 증가해야 한다는 분석 결과를 발표했다. 2050년까지 미국에서 넷제로를 달성하려면 최소 약 700~900GW의 추가적인 청정 고정 발전 용량이 필요한데, 그중 원자력발전 용량이 300GW는 차지해야 한다는 의미다. 에너지부는 이러한 분석의 배경으로 생성형 AI 붐과 데이터센터를 지목하며, 이들로 인해 전력 수요가 급증하면서 더 많은 전력을 안정적이고 지속가능한 방법으로 제공해야 하기 때문에 원자력발전 용량이 필연적으로 늘어나야 한다고 결론지었다.

이에 덧붙여 원자력 에너지는 하루 24시간 내내 조밀한 면적 내에서 탄소 배출 없이 전력을 제공할 수 있기 때문에 환경에 미치는 영향이 적고, 태양광이나 풍력과 같은 재생 가능 에너지와 '경쟁'하거나 그를 '대체'하기보다는 보완하는 역할을 하며, 특히 캘리포니아 탈탄소화 모델링 시나리오를 인용하면서 원자력발전을 재생에너지 및 저장 시스템과 함께 이용할 경우 발전 및 송전 시스템 비용이 약 37% 감소하기 때문에 원자력발전 용량 증가가 중요하다고 강조했다. 또한 소규모 데이터센터를 운영하는데 소형 모듈 원자로(Small Module Reactor, SMR)를 적절히 활용할 것을 제안하기도 했다.

원자력을 전력원으로 활용하려는 데이터센터 기업들도 늘어나고 있다. 2024년 9월, 마이크로소프트는 미국의 원전 기업 콘스텔레이션 에너지(Constellation Energy)와 20년간 전력 구매 계약(PPA)를 체결했다. 해당 계약은 마이크로소프트의 AI 프로젝트 및 데이터센터 운영에 필요한 탄소 배출 없는 전력을 제공하기 위한 것으로, 사상 최대 규모의 전력 구매 계약으로서 펜실베니아 GDP에 160억 달러 이상 기여할 것으로 추정돼 최근 미국 언론의 많은 주목을 받았다. 이번 계약으로 2019년에 경제적인 이유로 폐쇄됐던 펜실베니아 주의 ‘스리마일 아일랜드(Three Mile Island)’ 원자력발전소는 규제 기관 승인과 설비 업그레이드 이후 2028년경 재가동될 예정이다.

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