한동안 잠잠했던 원전, SMR 산업에 여러 훈풍이 부는듯 싶다.
이참에 한번 정리해놓아야 한다는 생각에 리서치를 기록해본다.
최근 미국 전력시장과 관련된 뉴스플로우를 보면 결국 하나의 질문으로 수렴한다.
AI 데이터센터가 요구하는 전력을 미국이 제때 공급할 수 있는가.
미국은 단순히 발전설비가 부족한 것이 아니다. 노후 석탄·가스발전소가 폐쇄되는 가운데 AI 데이터센터와 제조업 리쇼어링, 전기화가 동시에 진행되고 있지만, 필요한 지역과 시간에 전력을 공급할 수 있는 확정전원과 송전망이 부족하다.
태양광과 풍력은 빠르게 증설할 수 있지만 24시간 동일한 출력을 보장하기 어렵다. 가스발전 역시 터빈 공급과 가스 파이프라인, 연료가격 및 탄소배출이라는 제약에 부딪히고 있다. 신규 송전망은 발전소보다 더 긴 인허가 기간이 필요할 때도 많다.
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| 2026.09.16 GE Vernova 가스터빈 2031년 수주물량은 이미 꽉찼고, 2032년 수주를 받고있는 상황. |
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| 번스타인 설문조사에 따르면 중대형 가스터빈이 주문취소시 패널티율이 높다고 함.. (그만큼 공급자 우위시장이란 의미와 동시에 확정전원('Firm MV')의 시장 프리미엄이 높다는 의미임..) |
이 지점에서 원전과 SMR이 다시 미국 전력시장의 중심으로 들어오고 있다.
다만 원전이 필요하다는 것과 실제 원전시장이 커진다는 것은 다른 문제이다. 원전 산업은 수요가 부족해서가 아니라 건설비, 금융조달, 인허가, 연료 공급과 공기 준수 능력 때문에 성장하지 못했던 산업이다.
따라서 앞으로 미국 원전시장을 판단하려면 정부의 장기 목표보다 전방 SMR 사업자들이 몇 년에, 몇 MW를, 어떤 고객과 실제로 건설할 계획인지를 먼저 살펴봐야 한다.
1. 미국 전력부족의 본질은 발전량보다 확정전원이다
미국 에너지부는 2030년까지 폐쇄될 가능성이 있는 확정전원을 약 104GW로 추정한다. 같은 기간 예정된 신규 발전설비는 약 209GW이지만, 이 가운데 필요할 때 출력을 보장할 수 있는 확정전원은 약 22GW에 불과하다.
반면 데이터센터에서 약 50GW, 제조업과 전기화 등 기타 부문에서 약 51GW의 추가 수요가 발생할 수 있다.
명목상 신규 발전설비가 폐쇄설비보다 많더라도 전력부족이 해소되지 않는 이유이다. 전력은 연간 발전량이 아니라 특정 시간대와 지역에서의 공급 가능성이 중요하다.
예정된 209GW의 신규 설비 가운데 상당 부분이 태양광과 풍력이라면, 명목 설비용량과 실제 피크 시간에 사용할 수 있는 확정용량 사이에는 큰 차이가 발생한다.
여기에 송전망이라는 제약이 더해진다. 미국 에너지부는 2050년까지 전체 송전망이 현재의 2.1~2.6배, 지역 간 송전망은 1.9~3.5배까지 확대될 필요가 있다고 분석한다.
이러한 환경에서는 데이터센터 및 산업시설 인근에서 24시간 가동할 수 있고, 기존 석탄발전소나 원전 부지의 송전 인프라를 활용할 수 있는 원전의 가치가 높아진다.
이는 단순한 LCOE 경쟁이 아니다. 필요한 장소와 시간에 전력을 공급하는 확정전원의 가치이다.
DOE Resource Adequacy Report
DOE National Transmission Planning Study
2. EIA의 기준선과 미국 정부의 목표 사이에는 거대한 간격이 있다
EIA AEO2026 기준 미국 원전설비는 2040년 약 98.6GW, 원전 발전량은 801.7TWh로 전망된다. 미국 전체 발전량에서 원전이 차지하는 비중은 약 **14.4%**이다.
이는 대규모 신규 원전 건설 없이 기존 원전의 수명연장만 이뤄지는 보수적인 경로이다.
반면 미국 정부는 2050년까지 원전용량을 약 400GW로 확대하는 목표를 제시했다. 중간 목표로는 2035년까지 신규 원전 35GW를 건설하고, 2040년부터 연간 15GW의 원전을 추가할 수 있는 산업생태계를 구축한다는 계획이다.
현재 미국 원전용량이 약 97GW라는 점을 고려하면, 2050년 400GW를 달성하려면 기존 원전의 수명연장뿐 아니라 앞으로 25년 동안 약 300GW를 새로 건설해야 한다.
이는 매년 Vogtle 3·4호기와 비슷한 대형원전을 10기 이상 건설해야 하는 속도이다. 현재 원전 공급망과 건설인력, 주기기 생산능력을 고려하면 400GW는 전망치라기보다 미국 원전 산업을 다시 구축하겠다는 정책적 목표에 가깝다.
따라서 현실적인 질문은 2050년 400GW 달성 여부가 아니다.
2030년대에 미국이 연간 1~2GW 수준의 신규 원전 건설능력을 먼저 확보하고, 이를 2040년까지 연간 3~5GW로 높일 수 있는가가 중요하다.
EIA AEO2026
DOE, U.S. Targets to Triple Nuclear Capacity
Executive Order 14300
3. 전방 SMR 사업자들의 로드맵은 어디까지 왔는가
현재 미국에서 상업화 가능성이 비교적 높은 SMR·선진원자로 사업자는 GE Vernova Hitachi, X-energy, TerraPower, Kairos Power, Holtec, NuScale, Oklo 정도로 압축된다.
그러나 각 사업자의 프로젝트 성숙도는 크게 다르다.
건설허가를 받고 실제 건설에 들어간 프로젝트와 장기 전력계약만 체결한 프로젝트, 단순 개발협약 단계의 파이프라인을 동일하게 평가해서는 안 된다.
로드맵 그래프에서 원의 크기는 공개된 프로젝트 용량을 나타내지만, 색상은 프로젝트의 성숙도를 구분한다. NuScale의 6GW 프로그램과 X-energy의 5GW 목표가 크다고 해서 해당 용량이 이미 확정 발주됐다는 의미는 아니다.
이 표와 그래프에서 가장 중요한 것은 발표된 전체 파이프라인 용량이 아니다.
실제 건설허가, 장기 PPA, 정부 지원, 부지와 원자로 공급망이 동시에 확보됐는가가 중요하다.
4. 2030년까지 실제 가동 가능한 용량은 많지 않다
현재 가장 앞선 프로젝트는 TerraPower의 Natrium이다. TerraPower는 2026년 3월 NRC 건설허가를 확보했으며, Wyoming Kemmerer에 345MW 원자로와 최대 500MW까지 출력을 높일 수 있는 에너지저장 시스템을 건설하고 있다. 회사의 목표 상업운전 시점은 2030년이다.
Kairos Power는 TVA 및 Google과 계약을 체결하고 Oak Ridge의 Hermes 2 출력을 50MW로 확대했다. 목표 가동 시점은 2030년이며, Google과 체결한 전체 프로그램은 2035년까지 500MW이다.
X-energy는 Dow의 Texas Long Mott 프로젝트에 Xe-100 4기, 총 320MW를 건설할 계획이다. Energy Northwest와는 최대 12기, 960MW 규모의 Cascade 프로젝트를 추진하고 있으며, Amazon과는 2039년까지 최소 5GW를 구축하는 장기계획을 가지고 있다.
그러나 X-energy는 HALEU 연료 공급과 첫 상업 프로젝트의 NRC 인허가, 실제 건설기간을 확인해야 한다. 발표된 5GW를 그대로 2039년 가동용량으로 반영하기보다 단계적으로 할인해 평가하는 것이 적절하다.
TerraPower Natrium Construction Permit
Kairos–Google 500MW Agreement
Kairos–TVA Hermes 2 PPA
X-energy Commercial Pipeline
현재 프로젝트 진행상황을 기준으로 보면 2030년까지 미국에서 가동될 가능성이 높은 SMR·선진원자로 용량은 기본 시나리오 0.4~1.0GW, 강세 시나리오에서도 1.5~2.5GW 정도이다.
2030년은 SMR이 미국 전력수요를 본격적으로 담당하는 시점이 아니다. 첫 프로젝트의 건설비와 공기, 이용률, 연료 공급능력을 검증하는 시점에 가깝다.
5. 2030년대 초반의 중심은 BWRX-300과 경수형 SMR이다
2030년대 초반에는 기존 경수로 기술과 공급망을 활용할 수 있는 BWRX-300, SMR-300, NuScale 등이 상대적으로 빠르게 확대될 가능성이 있다.
TVA는 Tennessee Clinch River에 GE Vernova Hitachi의 300MW BWRX-300을 건설하기 위해 NRC에 건설허가를 신청했다. 상업운전 목표는 2033년이다.
미국 에너지부는 TVA와 Holtec에 각각 최대 4억 달러, 총 8억 달러의 비용분담 지원을 결정했다. Holtec은 Michigan Palisades 부지에 SMR-300 2기, 총 600MW를 건설할 계획이다.
GEH 입장에서는 캐나다 Darlington이 먼저 BWRX-300의 첫 상업 레퍼런스를 제공한다. Darlington에는 총 4기, 1.2GW가 계획돼 있으며 첫 원자로는 2029년 전후 가동이 목표이다.
캐나다의 첫 프로젝트가 공기와 원가를 입증하면 미국 TVA, AEP와 후속 유틸리티 프로젝트의 위험이 낮아질 수 있다.
GE Vernova–TVA BWRX-300
DOE Gen III+ SMR Awards
NuScale은 NRC 설계인증을 보유하고 있고, ENTRA1과 TVA 권역에서 최대 6GW 규모의 프로그램을 발표했다. 77MW 모듈을 여러 개 결합해 발전소당 최대 924MW를 구성하는 방식이다.
그러나 이 프로그램은 아직 6GW 전체에 대한 확정 EPC 발주나 FID로 보기 어렵다. 구체적인 부지와 PPA, 프로젝트 금융 및 건설일정이 확인되기 전까지는 2035년 기본 시나리오에 제한적으로 반영할 필요가 있다.
6. 2035년까지 3~6GW, 2040년까지 10~18GW가 현실적인 기본 경로이다
각 사업자의 공개 로드맵을 단순 합산하면 미국의 SMR 파이프라인은 이미 수십 GW에 이른다.
그러나 발표된 파이프라인에는 확정 PPA, 개발협약, 부지검토와 잠재 프로젝트가 모두 섞여 있다. 대형 인프라 프로젝트에서는 발표용 파이프라인과 실제 가동용량 사이에 큰 차이가 발생한다.
인허가, 고객계약, 정부 지원 및 연료 공급 가능성을 기준으로 할인하면 다음과 같은 경로가 현실적이라고 판단한다.
주: 이용률 92% 가정. 전체 원전용량에는 기존 원전, 재가동, 출력증강, 대형 신규원전과 SMR을 포함.
기본 시나리오에서는 2040년에도 미국 전력생산에서 SMR이 차지하는 비중이 **1.5~2.6%**에 그친다.
절대적인 비중만 보면 작아 보이지만, 10~18GW는 SMR 300MW급 기준으로 약 33~60기에 해당한다. 동일한 설계가 반복된다면 원전 주기기와 모듈 생산공장을 경제적으로 운영할 수 있는 규모이다.
강세 시나리오에서는 2040년 SMR 용량이 25~35GW까지 확대될 수 있다. 이 경우 미국 전체 원전용량은 약 145~160GW, SMR은 원전 설비의 17~22%를 차지한다.
다만 강세 시나리오가 현실화되려면 X-energy의 5GW 프로그램, NuScale의 6GW 프로그램과 Oklo의 1.2GW 계획 가운데 상당 부분이 실제 FID와 건설로 전환돼야 한다.
7. 미국 전체 원전 발전량은 2040년 970~1,090TWh까지 증가할 수 있다
현재 미국 원전의 평균 이용률은 90%를 웃돈다. 2040년 원전용량이 기본 시나리오인 120~135GW까지 증가하고 이용률이 92% 수준을 유지한다면 연간 발전량은 약 970~1,090TWh가 된다.
이는 EIA 기준선인 801.7TWh보다 약 170~290TWh 높은 수준이다.
2040년 미국 전체 발전량을 약 5,600TWh로 가정하면 원전 비중은 약 **17~20%**가 된다. 전력수요가 빠르게 증가하더라도 신규 원전 건설을 통해 현재와 비슷하거나 조금 높은 비중을 유지할 수 있다는 의미이다.
기본 시나리오와 정책 목표 사이의 가장 큰 차이는 수요가 아니다.
2030년대에 미국이 원전 건설 공급망을 얼마나 빠르게 복원할 수 있느냐의 차이이다.
8. 2040년에도 SMR은 미국 원전 설비의 약 8~13%이다
기본 시나리오의 중간값을 적용하면 2040년 미국 원전용량은 약 127.5GW, 이 가운데 SMR·선진원자로는 약 14GW이다.
SMR이 미국 전체 원전용량에서 차지하는 비중은 약 **11%**로 계산된다. 나머지 약 89%는 기존 대형원전과 수명연장 설비, 출력증강 및 신규 대형원전이 담당한다.
2030년대 SMR은 기존 원전의 대체재라기보다 데이터센터, 산업단지, 퇴역 석탄발전소 부지와 지역 유틸리티의 증분 수요를 담당하는 신규 전원에 가깝다.
다만 전체 원전용량의 10% 안팎만 차지해도 절대용량은 약 14GW에 이른다. 설계당 300MW를 적용하면 약 47기의 원자로에 해당하기 때문에, 원자로 모듈과 주기기의 반복생산 시장은 충분히 형성될 수 있다.
9. 2040년까지 미국 SMR 건설시장은 누적 1,100억~2,200억 달러로 추정한다
SMR 시장규모는 가동용량과 건설 발주용량을 구분해야 한다.
2040년에 가동 중인 SMR이 10~18GW라면 당시 건설 중이며 2040년 이후 준공될 프로젝트까지 포함한 누적 발주·착공용량은 약 15~25GW로 추정할 수 있다.
SMR의 건설단가를 kW당 7,500~9,000달러로 가정하면 2026~2040년 미국 SMR 신규 건설시장의 누적 규모는 약 1,100억~2,200억 달러가 된다.
주: Overnight EPC-equivalent capital 기준 추정. 건설기간 금융비용과 발전소 운영·연료·폐로시장은 제외.
대형원전, 기존 원전 재가동, 출력증강과 수명연장까지 포함하면 같은 기간 미국 전체 원전 관련 투자시장은 약 2,200억~3,800억 달러까지 확대될 수 있다.
2030년대 후반 미국 원전시장의 연간 신규 투자규모는 약 200억~350억 달러, 그 가운데 SMR은 약 100억~200억 달러를 차지할 수 있다.
이는 아직 가스발전이나 재생에너지 전체 투자시장과 비교하면 크지 않다. 그러나 2020년대 중반까지 사실상 신규 건설이 중단됐던 미국 원전시장과 비교하면 구조적인 변화이다.
10. SMR 경제성은 첫 호기가 아니라 5~10기에서 결정된다
현재 SMR의 가장 큰 약점은 경제성이 아직 실적이 아니라 가정이라는 점이다.
EIA가 제시한 대표 설비비는 SMR이 약 8,936달러/kW, AP1000 대형원전이 약 7,861달러/kW이다. 건설기간과 금융비용을 제외하더라도 SMR이 대형원전보다 저렴하다고 보기 어렵다.
DOE의 초기호기 분석에서는 SMR의 자본비가 13,000달러/kW 안팎까지 상승할 수 있다.
SMR이 경쟁력을 확보하려면 첫 호기의 높은 설계·인허가 비용을 후속호기에 분산하고, 공장 제작과 반복시공을 통해 자본비를 10호기 전후에서 약 7,000~8,000달러/kW 수준으로 낮춰야 한다.
DOE는 동일 설계에 대해 최소 5~10기 수준의 확정 주문이 있어야 공급망과 전용 생산설비 투자가 본격화될 수 있다고 본다.
따라서 SMR 경제성은 원자로가 작아서 자동으로 발생하는 것이 아니다.
확정 PPA → FID → 5~10기 주문 → 공급망 투자 → 공장 가동률 상승 → 제작기간 단축 → 후속호기 원가 하락
이 순서가 실제로 작동해야 한다.
DOE Advanced Nuclear Liftoff Report
DOE Commercializing Advanced Nuclear
11. 2030년대 SMR 시장을 결정할 네 가지 관문
첫째, 발표된 파이프라인이 실제 FID로 전환돼야 한다
현재 미국 SMR 프로젝트의 발표용량은 충분하다. X-energy의 Amazon 프로그램이 5GW, NuScale·ENTRA1 프로그램이 최대 6GW, Oklo의 Ohio 계획이 1.2GW이다.
하지만 장기계약과 개발협약은 본공사 발주가 아니다. 부지와 PPA, 금융조달, EPC 구조가 확정돼야 실제 시장규모로 전환된다.
둘째, 첫 상업호기의 공기와 원가가 검증돼야 한다
TerraPower, Kairos, X-energy의 첫 프로젝트는 해당 기술의 성패뿐 아니라 미국 원전 건설산업 전체의 신뢰에 영향을 미친다.
첫 프로젝트가 목표시점보다 2~3년 늦어지거나 예산을 크게 초과하면 후속 주문과 프로젝트 금융비용이 동시에 악화될 수 있다.
셋째, HALEU 공급망이 확대돼야 한다
BWRX-300, Holtec SMR-300, NuScale처럼 기존 저농축우라늄을 사용하는 경수형 SMR과 달리 Natrium, Xe-100, Oklo 등 일부 선진원자로는 HALEU가 필요하다.
HALEU 생산능력이 원자로 건설속도를 따라가지 못하면 프로젝트가 준공돼도 초기 연료장전을 하지 못하는 상황이 발생할 수 있다.
넷째, 노형이 소수로 통합돼야 한다
현재는 여러 설계가 동시에 경쟁하고 있지만 모든 노형을 위한 별도의 연료와 공급망, 제조공장을 구축할 수는 없다.
2030년대 초반 첫 프로젝트가 가동되면 시장은 인허가, 원가와 납기 실적을 기준으로 소수 설계에 주문을 집중할 가능성이 높다.
SMR 시장이 진정한 반복건조 산업으로 전환되려면 개발사 수가 늘어나는 것이 아니라, 승리한 설계의 주문량이 늘어나야 한다.
12. 2030년은 실증, 2035년은 선택, 2040년은 반복건조의 시간이다
2030년 전후에는 첫 원자로가 실제로 작동하는지 확인한다. Natrium, Hermes 2, Xe-100과 일부 경수형 SMR이 목표 공기와 예산 안에서 완성되는지가 중요하다.
2035년 전후에는 어떤 설계가 살아남는지가 결정된다. BWRX-300, Xe-100, Natrium, Kairos, Holtec, NuScale과 Oklo 가운데 실제 후속 발주를 확보하는 사업자와 개발단계에 머무는 사업자가 구분되기 시작할 것이다.
2040년 전후에는 동일 설계의 반복건조가 시작된다. 기본 시나리오대로 SMR 가동용량이 10~18GW, 발주·착공용량이 15~25GW까지 증가한다면 최소 2~4개 설계가 각각 여러 기의 반복건조 물량을 확보할 수 있다.
이때부터 SMR은 실험적인 원자로 기술이 아니라 연간 수십 기의 원자로 모듈과 주기기를 생산하는 산업으로 변한다.
13. 결론: 진짜 변곡점은 첫 원자로가 아니라 두 번째 주문이다
미국에 원전이 필요하다는 점은 비교적 명확하다.
AI 데이터센터와 제조업 리쇼어링은 높은 이용률의 확정전원을 요구하고, 노후 화력발전소의 폐쇄와 송전망 제약은 원전의 상대적 가치를 높이고 있다.
다만 미국의 SMR 가동용량은 2030년에도 0.4~1.0GW에 머물 가능성이 높다. 첫 프로젝트가 성공하고 후속 주문이 이어진다는 전제 아래 2035년 3~6GW, 2040년 10~18GW까지 증가하는 경로가 현실적인 기본 시나리오이다.
2040년 SMR이 미국 전체 전력생산에서 차지하는 비중은 **1.5~2.6%**에 불과할 수 있다. 그러나 건설시장 관점에서는 약 15~25GW의 프로젝트가 발주·착공되며 누적 1,100억~2,200억 달러의 신규 시장을 형성할 수 있다.
강세 시나리오에서는 SMR 가동용량이 25~35GW까지 확대될 수 있지만, 이를 위해서는 X-energy, NuScale, Oklo 등의 대규모 발표 파이프라인이 실제 FID와 건설로 전환돼야 한다.
결국 SMR 시장의 크기는 발표된 프로젝트의 총합으로 결정되지 않는다.
첫 원자로가 목표시점과 예산 안에서 가동되고, 동일한 설계의 두 번째와 세 번째 프로젝트가 더 낮은 비용으로 발주돼야 한다.
SMR 산업의 진짜 변곡점은 첫 호기의 착공이 아니라, 첫 호기가 완성되기 전에 후속 5~10기의 주문이 확보되는 순간일지도 모르겠다.
=끝
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