전기는 인류의 수명과 삶의 질을 높인 가장 조용한 공로자다. 음식을 보관하는 냉장고, 깨끗한 물을 공급하는 정수장, 생명을 지키는 병원의 의료 장비도 전기 위에서 돌아간다. 인공지능(AI) 시대에 전기는 국가 안보와 경제를 좌우하는 전략 자원이 되고 있다. 24시간 가동되는 반도체 공장과 AI 데이터센터는 막대한 전력을 요구한다. 특히 반도체 공정은 순간 정전이나 전압 변동만으로도 웨이퍼를 대량 폐기할 수 있어, 전력의 양만큼 품질과 안정성이 중요하다. 발전과 연료 조달, 전력망, 저장·수요관리까지 아우르는 전기에너지 주권이 국력이 되는 시대다.

세계는 이미 그 무게를 실감하고 있다. 이달 초 미국 중간선거에서는 데이터센터의 전력·물 사용과 요금 부담이 생활비와 맞물려 주요 쟁점으로 떠올랐다. 독일은 러시아산 가스 의존과 에너지 전환 비용이 겹치며 높은 전기요금 부담을 겪었다. 프리드리히 메르츠 총리는 탈원전을 “중대한 전략적 실수”라고 비판했다. 그러나 해체가 진행된 원전은 기술·인허가·인력 면에서 되살리기 어렵다. 한번 무너진 원전 생태계는 돌이키기 힘들다는 교훈이다.

한국의 상황은 더 절박하다. 정부 전망에 따르면 반도체 클러스터와 AI 데이터센터 수요로 2040년 최대 전력수요는 158~165GW에 이를 수 있다. 재생에너지는 RE100 대응과 탄소 감축을 위해 확대해야 하지만, 날씨에 따라 출력이 달라진다. 저장장치와 수요관리, 전력망 연계로 변동성을 보완하더라도, 안정적인 기저 전원인 원전은 선택이 아닌 필수다. 재생에너지 중심 전환을 내건 현 정부도 신규 대형 원전 2기를 계획대로 짓고, 추가 원전과 소형모듈원자로(SMR) 도입을 검토하기로 한 것은 이런 현실을 반영한 것이다. 그 중심은 대형 원전이 맡아야 한다. SMR보다 단위 발전량당 사용후핵연료 발생량이 적고, 기존 원전 부지에 저장·관리 체계를 마련하기에도 유리하기 때문이다. 첫 SMR 부지로는 기존 원전 부지인 부산 기장이 선정됐다. 송전망 건설이 주민 반발 등으로 늦어지는 만큼, 앞으로는 SMR을 산업단지나 폐지 석탄발전소 부지에 보완적으로 배치하는 것이 합리적이다. 산업단지나 데이터센터 전용 SMR은 장거리 송전 부담을 줄일 수 있지만, 예비 전력과 계통 확충 비용을 수요자가 분담하도록 요금과 망 이용료를 설계해야 일반 소비자에게 비용이 전가되는 것을 막을 수 있다.

원전 확대에는 사용후핵연료 대책이 선행돼야 한다. 한빛 원전 저장공간은 2030년 포화가 예상되고, 정부는 중간저장시설을 2050년 이전, 영구처분시설을 2060년 이전 가동 목표로 두고 있다. 공백을 메울 건식저장시설 확보와 처분장 부지 선정이 시급하다. 장기적으로 파이로프로세싱과 소듐냉각고속로를 결합한 핵종 분리·변환은 장수명 핵종의 독성과 처분 부담을 줄일 잠재력이 있다. 그러나 아직 상용 기술이 아니고, 재활용해도 처분장은 여전히 필요하다. 한·미 원자력협정의 제약도 풀어야 한다. 처분장 확보와 핵연료주기 기술 개발은 대체 관계가 아니라 함께 가야 한다.

첨단 SMR은 전력 외의 수요도 열 수 있다. 고온가스로는 철강·수소 생산에 필요한 고온 공정열을 공급할 잠재력이 있고, 용융염로를 선박 추진에 적용하는 연구도 진행 중이지만 아직 초기 단계다. 경수형 SMR은 2035년 상용화가 목표지만, 비경수형은 기술별 성숙도를 구분해야 한다. 필리핀·인도네시아 같은 군도 국가는 한국형 SMR의 잠재 시장이 될 수 있고, 조선 기술을 결합한 부유식 원전도 검토할 만하다. 다만 수출에는 안전·규제·금융 여건 검증과 사용후핵연료 관리 협력이 따라야 한다. 결국 원전 확대, 폐기물 관리, 첨단 기술, 수출은 하나의 사슬이다.

이 사슬을 잇기 위해 세 과제가 필요하다. 첫째, 원전 확대와 함께 중간저장시설과 처분장 확보 일정을 구체화한다. 둘째, 대형 부하 전용 요금제와 지역별 차등 요금으로 비용 부담 원칙을 세운다. 셋째, 원전·재생에너지·전력망·연료 공급·폐기물 관리·첨단 SMR 연구를 묶은 장기 국가 에너지 전략을 초당적으로 마련한다. 안전과 주민 수용성, 비용 분담을 함께 풀어야 한국은 AI 시대의 전기에너지 주권을 지킬 수 있다.

이종호 서울대 전기정보공학부 교수·전 과학기술정보통신부 장관

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