인공지능(AI) 산업이 빠르게 성장하면서 반도체와 데이터센터뿐 아니라 이를 가동하기 위한 전력 인프라가 새로운 경쟁 요소로 떠오르고 있다.

SK그룹이 미국 테라파워와 손잡고 차세대 소형모듈원자로(SMR) 사업 확대에 나선 것도 이 같은 변화와 무관하지 않다.

SK이노베이션과 테라파워는 14일 서울에서 나트륨(Natrium) SMR 사업 협력을 위한 주요 조건에 합의했다. 이번 협력을 통해 미국에서 추진 중인 프로젝트에 대한 SK의 참여를 확대하는 동시에 국내와 아시아 시장에서 새로운 사업 기회를 공동으로 찾기로 했다.

SK와 테라파워, 투자 관계에서 사업 파트너로

SK와 테라파워의 인연은 이번이 처음이 아니다.

SK이노베이션과 SK㈜는 지난 2022년 테라파워에 총 2억5000만 달러를 투자했다. 이후 투자자와 기술기업이라는 관계에서 한발 더 나아가 실제 SMR 사업을 함께 추진하는 단계로 협력 범위를 확대하게 됐다.

이번 합의에 따라 SK이노베이션은 미국에서 진행되는 테라파워의 SMR 실증 및 상용 프로젝트에 참여하는 방안을 확대한다.

사업개발과 자금조달뿐 아니라 공급망 구성, 건설 및 운영계획 등 다양한 분야에서 협력 가능성을 검토할 예정이다.

첫 번째 무대는 미국 와이오밍

SK가 사업 경험을 쌓기 위해 주목하고 있는 프로젝트는 미국 와이오밍주 케머러에서 추진되고 있는 나트륨 SMR이다.

테라파워가 개발 중인 이 원자로는 기존 대형 원전과 다른 형태의 차세대 원자로 기술을 적용한다. 미국 원자력규제위원회(NRC)로부터 상업용 첨단원자로 건설허가를 받은 프로젝트라는 점에서도 관심을 받고 있다.

SK이노베이션은 이 사업에 참여하면서 SMR의 설계와 건설, 운영 과정에서 실무 경험을 확보한다는 계획이다.

미국에서 축적한 경험을 향후 국내 사업에 적용하고 해외 시장 진출에도 활용하겠다는 전략이다.

‘K-나트륨’ 사업 가능성도 검토

이번 협력에서 국내 시장 역시 중요한 축으로 꼽힌다.

양사는 한국의 원전 산업 기반과 공급망을 활용할 수 있는 방안을 검토하고 국내에서 나트륨 SMR을 활용하는 사업모델을 단계적으로 구체화할 계획이다.

국내 연구기관과 설계기관, 원전 및 발전 기자재 업체 등이 사업에 참여할 가능성도 검토 대상이다. 다만 구체적인 사업 지역과 투자 규모, 일정 등은 아직 결정되지 않았다.

SK가 구상하는 사업모델이 실제 상용화 단계까지 이어질 경우 국내 원전 기자재 기업들에게 새로운 시장이 열릴 가능성도 있다.

핵심 수요처는 AI 데이터센터

SK가 SMR 사업에 적극적으로 나서는 배경에는 AI 산업의 급격한 전력 수요 증가도 자리 잡고 있다.

AI 데이터센터는 일반적인 데이터센터보다 훨씬 많은 전력을 필요로 한다. 특히 AI 서비스를 안정적으로 운영하기 위해서는 대규모 전력을 장시간 지속적으로 공급할 수 있는 전력원이 중요하다.

SK이노베이션은 기존 LNG 발전과 전력사업에 에너지저장장치(ESS)와 SMR을 결합하는 방안을 검토하고 있다.

초기 데이터센터 전력 수요에는 LNG 발전과 ESS를 활용하고, 장기적으로는 SMR을 안정적인 무탄소 전력원으로 활용하는 방식이다.

이 같은 구조가 현실화되면 SK는 AI 반도체부터 데이터센터, 그리고 전력 공급까지 AI 산업에 필요한 여러 요소를 하나의 사업 체계 안에서 연결할 수 있게 된다.

최태원 회장이 강조해온 ‘AI 풀스택’과도 연결

이번 SMR 사업은 최태원 SK그룹 회장이 강조해온 AI 전략과도 맞닿아 있다.

SK하이닉스는 AI 반도체의 핵심 부품인 HBM을 중심으로 경쟁력을 강화하고 있고, SK텔레콤은 AI 및 데이터센터 사업을 확대하고 있다.

여기에 SK이노베이션의 에너지 사업과 SK온의 ESS 역량을 결합하면 AI 산업에 필요한 반도체와 데이터센터, 에너지 인프라를 함께 확보하는 구조를 만들 수 있다.

특히 AI 산업의 성장으로 전력 확보가 기업 경쟁력의 중요한 요소가 되고 있다는 점에서 SMR은 SK의 기존 사업 포트폴리오와 결합할 수 있는 새로운 축으로 평가된다.

미국 넘어 아시아 시장까지

SK와 테라파워의 협력 범위는 미국과 한국에만 머물지 않을 전망이다.

양사는 한국을 비롯해 베트남, 인도네시아, 말레이시아 등 아시아 국가에서 나트륨 SMR 사업을 추진할 수 있는 가능성도 검토하고 있다.

전력 수요가 증가하고 있는 아시아 지역에서 안정적인 전력원을 확보하려는 수요가 커질 경우 차세대 SMR 기술이 새로운 사업 기회가 될 수 있다는 판단이다.

다만 SMR은 아직 기술 및 상용화 과정에서 해결해야 할 과제도 남아 있다. 각국의 원전 규제와 인허가 절차가 서로 다르고 실제 사업을 추진하기 위해서는 막대한 자금과 장기간의 건설 과정이 필요하다.

‘전력 확보 경쟁’이 SMR 시장 키울까

AI 기술이 발전할수록 데이터센터의 전력 수요 역시 증가할 가능성이 높다.

결국 AI 기업과 데이터센터 사업자들에게는 GPU와 서버뿐만 아니라 이를 안정적으로 가동할 수 있는 전력원을 확보하는 것이 중요한 과제가 된다.

SK가 테라파워와의 협력을 통해 SMR 사업에 뛰어드는 이유도 여기에 있다.

아직 ‘K-나트륨’의 구체적인 사업 규모나 투자 일정은 정해지지 않았지만, 이번 협력은 SK가 AI 산업의 성장 과정에서 발생하는 전력 수요까지 사업 영역으로 끌어들이려는 움직임으로 해석할 수 있다.

앞으로 미국 프로젝트에서 SK가 실제로 어느 정도 역할을 맡게 될지, 그리고 국내 SMR 사업이 구체적인 투자와 프로젝트로 이어질지가 향후 관전 포인트가 될 전망이다.