345MW 테라파워 원전, AI 데이터센터 전력 겨냥

테라파워(TerraPower)가 345MW급 나트륨(Natrium) 원자로와 에너지저장 시스템을 앞세워 AI 데이터센터 전력 공급 시장을 겨냥하고 있다. 원자로 출력 자체를 수요에 맞춰 크게 흔드는 대신 남는 열을 저장했다가 전력 수요가 몰릴 때 터빈 출력으로 돌리는 구조다.

테크크런치는 20일 0시 44분(한국시간) 테라파워가 올해 첫 데이터센터 프로젝트를 발표할 계획이며, 해당 프로젝트는 2027년 착공이 예상된다고 전했다. 고객사는 공개되지 않았다. 첫 발전소는 미국 와이오밍주 케머러에서 진행 중이며, 데이터센터 프로젝트가 현실화되면 회사의 두 번째 발전소가 된다.

쟁점은 AI 데이터센터의 전력 부하다. 생성형 AI 학습과 추론은 그래픽처리장치(GPU) 사용량에 따라 전력 수요가 빠르게 오르내린다. 원전은 높은 이용률로 장시간 운전할 때 경제성이 커지지만, 데이터센터는 순간 부하가 출렁인다.

테라파워는 이 간극을 원자로 출력 조절보다 저장 열 활용으로 줄이려 한다. 원자로는 계속 열을 만들고, 수요가 낮을 때 남는 열은 저장했다가 수요가 높아지는 시점에 증기를 더 만들어 터빈을 돌리는 방식이다.

미국 원자력규제위원회(NRC)는 3월 9일 테라파워 자회사 US SFR Owner에 케머러 1호기 건설허가 CPAR-1을 발급했다. NRC 문서상 케머러 1호기는 와이오밍주 케머러에 들어서는 발전소로, 테라파워와 GE히타치(GE-Hitachi)의 나트륨 소듐냉각 고속로 기술을 적용한다.

나트륨 원자로의 기본 전기출력은 345MW다. 테라파워는 1월 9일 메타(Meta)와 미국 내 나트륨 원자로 및 에너지저장 시스템 발전소 최대 8기를 개발하는 계약을 발표했다. 회사는 이 계약이 최대 2.8GW의 무탄소 기저 전력을 제공하고, 내장 에너지저장 시스템을 쓰면 총 출력 능력을 4GW까지 높일 수 있다고 밝혔다.

테라파워는 같은 발표에서 각 나트륨 원자로가 345MW의 기저 전력을 제공하고, 내장 저장 장치를 통해 5시간 이상 500MW까지 출력을 높일 수 있다고 설명했다. 두 기를 묶은 설비는 690MW의 안정 전력과 최대 1GW의 조정 가능한 전력을 낼 수 있다는 설명도 덧붙였다.

나트륨 발전소는 소듐냉각 고속로와 용융염 에너지저장 시스템을 결합한 차세대 원전 기술이다. 기존 원전처럼 원자로가 만든 열로 증기를 만들고 터빈을 돌리지만, 열 일부를 저장했다가 전력망 수요에 맞춰 꺼내 쓸 수 있다는 점을 차별점으로 내세운다.

테라파워의 설명은 재생에너지 전력망 보완을 염두에 둔 설계에서 출발했다. 회사 FAQ는 나트륨 발전소가 풍력·태양광 비중이 높은 전력망에 통합되도록 설계됐고, 원자로의 고온 열이 용융염 저장 시스템을 구동한다고 밝혔다. 날씨와 야간으로 재생에너지 출력이 줄 때 저장된 에너지를 전력망에 공급하는 방식이다.

AI 데이터센터도 다른 방향에서 같은 문제를 만든다. 재생에너지는 공급이 흔들리고, 데이터센터는 수요가 흔들린다. 테라파워의 방식은 원자로를 계속 운전하면서 남는 열을 저장하고, 수요가 몰릴 때 저장 열로 증기를 더 만들어 터빈을 돌리는 데 초점을 맞춘다.

전력 조달은 AI 데이터센터 경쟁의 핵심 비용으로 커지고 있다. 본지는 앞서 데이터센터 사업에서 전력 공급 자체가 자금 조달의 중심으로 이동하고 있다고 전한 바 있다. 대규모 연산 시설에서는 부지와 장비뿐 아니라 전력 확보 방식이 사업성의 전제가 되고 있다.

한국 독자에게는 공급망 측면도 맞닿아 있다. 본지는 앞서 345MW급 테라파워 원자로 기자재를 두산에너빌리티가 제작한다고 전한 바 있다. AI 데이터센터 전력 수요가 원전 기술과 결합할 경우, 원자로 설계뿐 아니라 기자재 제작과 인허가 일정도 함께 봐야 하는 사안이다.

다만 건설허가는 운전 허가와 다르다. 테라파워 FAQ는 회사가 2028년 운전허가 신청서를 제출할 것으로 예상한다고 밝혔다. NRC도 케머러 발전소가 운전하려면 별도의 운전허가 신청과 승인이 필요하다고 설명했다.

메타와의 계약은 초기 2기 개발 활동 지원과 추가 6기 전력 권리에 관한 구조다. 테라파워는 초기 물량 인도 시점을 이르면 2032년으로 제시했다. AI 데이터센터 전력 공급에 미칠 영향은 케머러 1호기의 건설 진행, 운전허가 심사, 첫 데이터센터 프로젝트의 고객사와 부지 공개 이후 확인될 수 있다.

검증 출처: TechCrunch, TerraPower, NRC