빅테크의 AI 데이터 센터 전력 수요, 150억 달러 규모의 PJM 경매 및 원자력 SMR 붐 촉발

시카고에서 워싱턴 D.C.에 이르는 미국 최대 지역 송전망 운영사 PJM 인터커넥션 서비스 지역이 갈등의 진원지로 부상했다. 지난 3년간의 데이터 센터 개발 붐과 전력 수요 급증의 영향이 결합되면서 PJM 전체 관할 지역의 주거용 에너지 비용은 38%라는 놀라운 상승 폭을 기록했으며, 2020년부터 2025년 사이에만 13%가 올랐다.

이 모든 상황은 백악관과 주 정부가 PJM에 대해 1월 중 비상 전력 경매를 실시하여 거대 기술 기업들이 미래 전력 수요 충족에 필요한 신규 설비 공급 비용을 분담하도록 강력한 압박을 가하는 계기가 되었다. 이러한 압박은 3월 4일, 7개의 선도적인 하이퍼스케일 및 인공지능 기업들이 ‘자발적 납세자 보호 서약(Voluntary Tax Payer Protection Pledge)’에 서명하면서 정점에 달했다. (아마존（AMZN）, 구글（GOOGL）, 메타（META）, 마이크로소프트（MSFT）, 오픈AI, 오라클（ORCL） 및 xAI).

자발적 납세자 서약은 법적 구속력은 없으나, 서약의 모든 서명 기업이 데이터 센터 부하 전용의 새로운 요금 체계 협상에 동의함에 따라 미국법상 법적 구속력이 있는 재무 구조를 창출한다. 이 체계에 따라 데이터 센터 운영자는 전력망 업그레이드 및 데이터 센터용 신규 전력 공급과 관련된 모든 비용을 지불하며, 해당 비용을 주거용 소비자나 비기술 기업에 전가하지 않는다.

가장 중요한 점은 자발적 납세자 서약에 따라 데이터 센터가 실제 전력 사용 여부와 관계없이 PJM이 계약상 확보해야 하는 용량에 대해 합의된 비용을 지불한다는 것이다. PJM은 2027~2028년까지 5.2%의 전력 용량 부족이 발생할 것으로 예상하며, 이는 약 150억 달러 규모의 신규 발전소 투자가 필요함을 의미한다. 비상 전력 경매는 각 데이터 센터 운영자가 장기 전력 구매 계약을 체결함으로써 AI 인프라에 대한 암묵적인 공적 보조금을 사실상 종식시키는 것을 목적으로 2026년 9월 이전에 완료되어야 한다.

PJM의 전력 경매는 전력을 사업상의 세부 사항에서 프로젝트 개발을 지연시킬 수 있는 재무제표 항목으로 사실상 변화시켰다. 웨드부시(Wedbush) 애널리스트들은 시장 보고서에서 "이러한 새로운 부담의 예로, 데이터 센터 구축에 사용되는 자금 조달 방식에 송전선, 변전소 개보수 및 과거에는 유틸리티의 요금 기산항목(rate base)에 포함되었을 데이터 센터 프로젝트용 신규 연결 설치 등 그리드 수정과 관련된 추가 비용이 반영되는 것을 고려해야 할 수 있다"고 기술했다. 이는 15년 계약으로 인해 데이터 센터 전력 비용이 30%에서 50%까지 증가할 수 있음을 의미하며, 이는 궁극적으로 클라우드 및 AI 서비스의 가격 인상으로 전가될 것이다.

지체할 시간이 거의 없다. GTC 2026에서 엔비디아(Nvidia) (NVDA)의 젠슨 황 CEO는 실리콘과 관련된 제한 요인이 칩, 인프라, 모델 또는 애플리케이션에 전력을 공급하는 능력이라고 밝혔다. 그는 토지, 전력, 쉘 용량과 마찬가지로 이 세 가지 모두 자원이 부족하다고 주장한다. 이에 따라 송전 용량을 최소 50% 확대하려는(기존 선로의 전선 교체 및 첨단 기술 추가를 통해) 미국 에너지부의 SPARK 프로그램은 N/A 자금이 2026년 말 및 2027년 초에 시작될 해당 프로그램의 최종 자금을 제공하게 되는 2026년 8월까지는 완전히 해결되지 않을 것이다. 핵심 송전 프로젝트 건설에는 보통 3~5년이 소요되며, 아울러 신뢰할 수 있는 신규 발전원이 개발되지 않을 경우 2030년까지 정전 발생 빈도가 100배 증가할 수 있다고 에너지부는 명시했다.

비효율적인 그리드, 강제 경매 대기에 따른 높은 비용, 새로운 에너지원 확보를 위한 촉박한 시간 속에서 하이퍼스케일러들은 신속하게 시설을 구축하고 전력 공급을 자체 재무제표에 반영함으로써 황 CEO가 예측한 대로 정확히 대응했다. 이러한 전략적 전환은 오늘날 우리가 목격하고 있는 원자력 르네상스의 가장 강력한 단일 촉매제다.

AI 분야의 주요 기업들은 경매를 통해 소형모듈원전(SMR) 입찰에 참여하고 막연히 결과를 기다리는 대신, 원자로 개발사에 직접 자금을 지원하며 SMR을 아직 규제 틀이 마련되지 않은 아이디어 단계에서 자금이 완비된 상업적 파이프라인으로 전환하는 데 기여하고 있다.

메타는 테라파워와 협약을 맺고 2032년 초부터 최대 690MW의 안정적인 전력을 생산할 수 있는 새로운 나트륨(Natrium) 원자로 2기 개발을 위한 자금을 지원하고 있습니다.

한편, 메타는 오클로(Oklo)와의 파트너십을 통해 오하이오주 파이크 카운티에 완전히 새로운 원자력 에너지 개발을 추진하고 있습니다. 2030년 초 가동될 예정인 이 첨단 원자력 기술 단지는 PJM(Public Joint Management) 시장에 최대 1.2GW의 청정 기저부하 전력을 직접 공급하고, 이 지역에서의 메타 운영을 지원할 것입니다.

아마존과 X-에너지는 2039년까지 미국에서 5기가와트 이상의 소형 모듈형 원자로(SMR)를 가동하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 현재까지 상업용 SMR 배치 목표 중 가장 큰 규모입니다.

또한 마이크로소프트(Microsoft)는 원자력을 통한 에너지 공급원 다각화의 일환으로 기존의 복합화력 가스 터빈 발전 및 재생 에너지 계약에 원자력 합의를 추가하며 원전 분야에서의 노력을 강화하고 있다. 이들 4개 기업은 2035년까지 재생 에너지를 지원하기 위해 총 10기가와트 이상의 원전 용량을 확보했거나 확보할 예정이며, 새로운 기회들이 계속해서 발표되고 있다.

대체 에너지와 관련된 발전 용량 수치도 중요하지만 그 이상의 의미가 있다. BMI의 시니어 애널리스트인 시올리 동(Shioly Dong)은 "역사적으로 규제 대상이자 요금 납부자 기반의 수익원에 의존해 자금을 조달해 온 산업에 일류 기업의 재무제표가 유입된다는 것은 해당 섹터의 전반적인 신용 프로필에 큰 의미를 갖는다"고 설명했다.

이러한 신용 프로필은 상업 대주와 기관 투자자들이 건설에 필요한 자금을 제공하는 데 요구될 것이다. 가벨리 유틸리티 펀드(GABUX)의 포트폴리오 매니저인 팀 빈터(Tim Winter)는 "모듈형 설계 개념은 규모가 작고 건설 기간이 짧아 초기 자본 위험이 현저히 낮다"고 말했다. 아울러 HSBC 분석가들은 이러한 프로젝트들이 과거 전통적인 원자력 금융 관점에서는 불가능하다고 여겨졌던 직접 투자를 유치하기 시작함에 따라, 기술 부문이 비용 초과나 일정 지연을 수용할 의지가 있는지 여부가 첨단 원자로의 실제 배치와 연료 공급망 및 첨단 원자로 기술 단지의 확장을 결정짓는 핵심 요소가 될 것이라고 언급했다.

원자력 발전소의 출력량을 신속하게 늘릴 수 없는 한계로 인해 원자력 및 태양광 발전이 인공지능(AI) 워크로드가 요구하는 지속적인 서비스 요건을 충족하지 못하고 있으나, 이로 인해 장주기 에너지 저장 시스템은 AI 데이터 센터 에너지 공급의 필수적인 부분이 되었다. 특히 액체 흐름 배터리 시스템은 우수한 안전 기록, 일정한 에너지 출력 및 긴 사이클 수명 덕분에 재생 에너지 발전 및 원자력 발전소와 함께 사용될 것으로 보인다.

2025년 9월 기준 중국에서 100기가와트 이상의 신형 에너지 저장 시스템이 이미 구축된 가운데, 중국 국가에너지국은 정부의 '컴퓨팅과 전력의 시너지' 지침과 발전원의 직접적인 친환경 연결 확약에 힘입어 이들의 개발을 장려해 왔다.

데이터 센터의 백업 전력 수요 또한 2026년 동안 미국 저장 시스템 개발업체들이 밸류에이션 모델을 회복하는 데 기여했다. 부하 증가와 전력망 불안정의 결과로 배터리는 전력망 변동성에 대응하는 중요한 수준의 위험 관리 및 보호 수단이 되었다.

소형모듈원전(SMR)의 경제성은 대규모 환경에서 검증되지 않았으며, 이는 예정보다 7년 지연되고 예산을 180억 달러 초과한(킬로와트당 약 15,000달러로 한국의 유사 프로젝트 비용의 거의 5배 수준) 조지아주 보글(Vogtle) 원전 확장 사례에서 입증된다. 참여과학자연맹(Union of Concerned Scientists)의 물리학자 에드윈 라이먼(Edwin Lyman)에 따르면 원자력 에너지의 기본 경제성에는 유의미한 개선이 없었으며, 전임 원자력규제위원회(NRC) 위원장들은 트럼프 행정부의 규제 완화 노력을 비판해 왔다. 이들은 성급한 성장 과정이 잠재적인 안전 문제의 증가로 이어질 것이라고 믿고 있다. 최근 브룩필드 자산운용(Brookfield Asset Management)과 웨스팅하우스(Westinghouse)가 대형 원자로 8기를 설계 및 건설하기 위해 체결한 800억 달러 규모의 파트너십은 자금 조달 및 인허가와 관련된 여러 난관을 극복해야 한다. 투자자들에게는 현재 SMR 수주 잔고가 빠르게 증가하고 있으나 현금 수익이 실현되기까지는 여전히 수십 년이 걸릴 가능성이 높기 때문에 단기 수익에 대한 기대는 없는 상황이다.

AI와 클린 에너지 분야의 투자 활동이 현재 우리가 알고 있는 자본 시장을 변화시키고 있다. 마이크로소프트와 파트너십을 맺은 BlackRock의 '글로벌 AI 인프라 투자 파트너십'이 집행한 125억 달러의 초기 투자(총 300억 달러 규모)는 레버리지를 포함할 경우 새로 조성된 이 펀드를 통해 1,000억 달러 규모의 프로젝트가 자금을 조달할 수 있는 잠재력을 창출할 것이다. AI 인프라 투자 파트너십에 대한 투자 외에도 BlackRock의 인프라 팀은 AES Corporation (AES)을 인수하기 위해 330억 달러를 제안했으며, TC Energy에 17억 달러의 소수 지분을 제공하여 전력망 현대화 및 발전 자산의 직접 투자자가 되었다.

한 예로, iShares Global Infrastructure ETF (IGF)는 (앞서 언급한 펀드를 포함하여) 인프라 자산에 대한 폭넓은 시장 노출을 제공하며, 2026년 첫 두 달 동안 10% 이상의 수익률을 기록해 S&P 500 지수를 크게 상회했으며 역사적으로 방어적이었던 투자를 공격적인 테마 투자로 전환시켰다.

AI 에너지 인프라 개발이 전력망 설비, 가스 터빈, 차세대 원자로 및 에너지 저장 장치 등 다음과 같은 모든 유형의 제품을 포함하는 새로운 투자 영역으로 형성되었음이 점점 더 분명해지고 있다. 수요 저장고가 끝없는 연산 수요로 채워지고 있으나, 인허가 기간, 자금 조달 문제 및 물리적 한계로 인해 공급은 제한적이다. PMJ(전력 구매 계약) 경매와 DOE SPARK 프로그램(에너지부 스마트 전력 발전 프로그램)은 이러한 추세를 지원하는 여러 도구 중 일부이지만, 이는 궁극적으로 대형 기술 기업들이 전력망이 자신들의 요구를 해결해 주지 못할 것임을 깨닫고 있으며, 따라서 전력망과는 독립적으로 요구 사항을 해결하려 한다는 하나의 이해로 귀결된다. 이제 관건은 모든 수익이 부정적인 영향을 받기 전까지 얼마나 많은 기업이 SMR(소형 모듈형 원자로) 계약 및 10기가와트 프로젝트와 더불어 150억 달러 규모의 경매 약정을 감당할 수 있느냐 하는 것이다.

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