AI 데이터센터와 차세대 원전, 에너지 혁신의 새로운 동반자

ChatGPT 한 번 질문할 때마다 전구 10개를 20분간 켜는 것과 같은 전력이 소모된다. AI가 일상에 스며들수록, 우리가 직면한 에너지 문제는 더욱 심각해지고 있다.

MIT Technology Review가 발표한 2026년 혁신기술 10선에서 하이퍼스케일 AI 데이터센터와 차세대 원자력 발전소가 나란히 선정된 것은 우연이 아니다. 이 두 기술은 AI 시대의 가장 큰 딜레마인 '막대한 전력 수요'에 대한 해답을 제시하고 있다.

AI의 전력 굶주림, 얼마나 심각한가

OpenAI의 ChatGPT부터 구글의 Gemini까지, 생성형 AI 서비스들이 폭발적으로 증가하면서 데이터센터의 전력 소비량이 급증하고 있다. 현재 전 세계 데이터센터는 전체 전력의 1-2%를 소비하지만, 전문가들은 이 비율이 2030년까지 3-8%로 늘어날 것으로 예측한다.

문제는 단순한 양적 증가가 아니다. AI 모델 훈련과 추론 과정에서 필요한 컴퓨팅 파워는 기하급수적으로 늘어나고 있다. GPT-4 훈련에는 약 2만5천 개의 고성능 GPU가 수개월간 가동됐고, 이는 소규모 도시 하나가 소비하는 전력량과 맞먹는다.

국내에서도 이런 변화가 감지되고 있다. 네이버와 카카오는 AI 서비스 확장을 위해 데이터센터 투자를 대폭 늘리고 있으며, 삼성전자와 SK하이닉스는 AI 반도체 생산을 위한 추가 전력 확보에 고심하고 있다.

차세대 원전, 게임 체인저가 될 수 있을까

기존 원자력 발전소는 건설비가 10조원을 넘나들고, 완공까지 10-15년이 걸린다. 하지만 차세대 소형모듈원자로(SMR)는 이런 한계를 극복할 대안으로 주목받고 있다.

SMR의 가장 큰 장점은 모듈화다. 공장에서 미리 제작한 모듈을 현장에서 조립하는 방식으로, 건설 기간을 3-5년으로 단축하고 비용도 30-50% 절감할 수 있다. 또한 기존 원전 대비 10분의 1 규모로 소형화돼 데이터센터 근처에 설치하기도 용이하다.

안전성도 크게 개선됐다. 사고 시 자동으로 원자로가 정지되는 '수동 안전 시스템'을 적용해 후쿠시마 같은 대형 사고 위험을 최소화했다. 빌 게이츠가 투자한 TerraPower를 비롯해 여러 스타트업들이 상용화를 앞두고 있다.

한국은 어떤 선택을 해야 할까

한국은 이미 원자력 기술 강국이다. 한국수력원자력은 세계 3위의 원전 운영 경험을 보유하고 있고, 두산에너빌리티는 원전 핵심 부품을 공급하는 글로벌 기업이다. 하지만 탈원전 정책으로 인한 혼선과 신규 원전 건설 중단으로 기술 경쟁력이 흔들리고 있다.

반면 AI 분야에서는 뒤처지고 있다. 삼성전자의 메모리 반도체와 SK하이닉스의 HBM은 세계 최고 수준이지만, AI 모델 개발과 클라우드 서비스에서는 미국과 중국에 크게 뒤처져 있다.

이런 상황에서 차세대 원전은 한국이 AI 시대에 경쟁력을 확보할 수 있는 중요한 기회가 될 수 있다. 안정적이고 저렴한 전력 공급이 가능하다면, 해외 빅테크 기업들의 데이터센터 유치도 가능하고, 국내 AI 기업들의 성장 기반도 마련할 수 있다.

넘어야 할 산들

하지만 현실적인 장벽들이 만만치 않다. 먼저 규제다. 차세대 원전은 아직 상용화 초기 단계로, 안전성 검증과 인허가 과정에서 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 미국에서도 첫 SMR 프로젝트가 비용 문제로 취소되는 등 상용화에 난항을 겪고 있다.

사회적 수용성도 큰 걸림돌이다. 후쿠시마 원전 사고 이후 원자력에 대한 국민 불안감이 여전히 높고, 데이터센터 건설에 대한 지역 주민들의 반발도 적지 않다.

경제성 검증도 필요하다. 차세대 원전이 기존 원전보다 저렴하다고 하지만, 재생에너지 비용이 급격히 하락하고 있어 장기적 경쟁력은 불분명하다. 태양광 발전 비용은 지난 10년간 85% 감소했고, 배터리 저장 기술도 빠르게 발전하고 있다.