SMR #3 - AI가 불러온 SMR

 

https://rich-dochi.tistory.com/25

 

1) 이전 글에서 재생에너지 투자가 증가하면 전기가격이 올라가는 메커니즘에 대해 이야기했음. 재생에너지 투자로 SMR의 상대적으로 경제성이 확보되고 있는 것임. 

 

2) 이번 글에서는  왜 갑자기 빅테크들이 SMR 투자를 하겠다고 발표했는지에 대해서 다뤄보고자 함.

 

 

3) 재생에너지 투자로 전기가격이 비싸졌고, 그리드망에 연결하기 위한 계통 대기시간도 길어졌음. 이것이 SMR과 무슨 상관이 있는지 이해하려면 전력 시장에 대해서 이해해야 함. 

 

4) 한국에서는 한국전력 단일 도매시장구조로 이루어져 있음. 어느 발전소에서 전기가 생산되든지 한국전력의 도매망을 통해서 전기가 판매되어야 하는 독점구조인 것임. 또, 대부분의 전력원은 그리드망에 연결되어야 함. 이를 온 그리드라고 함. 

 

5) 그리드망에 연결된다는 것은 발전원의 투자가 완료되어도 전체 계통의 안정성의 확보가 되었을 때, 실제로 발전소로써의 역할을 시작할 수 있다는 것을 뜻함. 

 

6) 발전원 -> 도매시장 -> 소매시장 -> 소비자의 단계를 거쳐야 하며, 이는 전체 연결된 계통망의 전기의 '수요 - 공급'이 일치시키기 위해서임.

 

7) 한국과 달리 미국과 일본 등에서는 1) 독립발전원(Independent Power Producers, IPPs)과 2) PPA(Power Purchase Agreement, 전력구매계약)라는 계약구조가 활성화되어 있음. 

 

8) 독립발전원(Independent Power Producers, IPPs)은 민간 발전 사업자로 한국의 경우, 남부발전, 동부발전처럼 기관에 속해져있지 않는 민간 발전원을 뜻함. 전기를 생산해서 판매해서 수익을 남기는 것을 목적으로 하기도 하지만, PPA계약과 연계성이 있음. 

 

9) PPA(Power Purchase Agreement)는 계약의 한 형태임. 쉽게 말해서, 발전사와 소비자가 직접 전기를 사고파는 계약을 말함. 예컨대, 특정 산업단지처럼 전기를 많이 사용하는 지역의 경우, 독립발전원과 PPA계약을 맺어서 전기를 공급받을 수 있음. 이럴 경우, 전체 그리드망에 전기가 연결되지 않아도 됨. 이를 '온 그리드'의 반대말로 '오프 그리드'라고 이야기함.

 

10) 대충 눈치를 챘을 것임. SMR은 소규모 발전으로 '오프 그리드' 발전원으로 사용하기에 적합한 발전원임.

 

11) AI가 전기를 대규모로 소비한다는 이야기는 들어봤을 것임. 이를 발전소들로 대체할 수 있는지 계산해 보겠음. 

 

12) 원자력은 호기당 1,000MW ~ 1,400MW로 보통 2개 호기씩 페어로 건설됨. 석탄발전소는 500 ~ 1,000MW, 가스발전소는 200 ~ 1,500MW의 용량설비를 가짐. 

 

13) 미국의 경우, 가구당 일 년 전기 소비량은 10,715 kWh, 유럽은 3,500 ~ 5000 kWh를 소비함. 500MW 석탄 발전소의 경우, 30만 가구에서 80만 가구가 1년 동안 사용할 수 있는 전기를 생산할 수 있는 양임. 

 

11) 엔비디아 블랙웰 AI칩은 랙당 60 ~ 120kW의 전기를 소모하는 것으로 알려짐. 1개 랙당 연간 전기 소비량은 525,600 kWh ~ 1,051,200 kWh의 전기를 소모한다는 계산임. 

 

12) 보통 AI 훈련용 데이터센터에 들어가는 랙은 10개 ~ 100개 정도라고 함. 5,256,000 kWh에서 ~ 105,120,000 kWh의 전기를 데이터센터가 소비한다는 이야기임. 미국 기준 490 가구 ~ 1만 가구 정도의 수준임. 이를 WM로 환산하면, 16MW 정도의 설비용량이 필요함. 

 

13) AI 데이터센터는 규모에 따라서 15MW ~ 100MW의 발전설비용량이 필요하다고 함. 기존의 200 ~ 1,500MW에 달하는 대형발전소들을 설치해서 대응하기에는 발전소들의 크기가 너무 큼.

 

14) 앞서서 특정 산업단지에 전기를 직접 공급하는 PPA 계약이 있다고 하였음. SMR의 경우, 1개 호기당 10MW ~ 50MW 정도의 설비용량을 가짐. 이론상 SMR 1개 호기를 설치해서 AI데이터센터 몇 개를 연결해서 사용할 수 있는 것임. 

 

15) 가장 앞서있다고 하는 오클로의 원자로는 호기당 15MW, 뉴스케일은 호기당 77MW의 용량설비를 가짐. 

 

16) AI 데이터센터 학습을 위해서는 전기가 필요하지만, 기존의 대형 발전소 설비는 투자해서 실제 계통에 연결하기까지 오랜 시간이 걸림. 게다가, 미래 에너지인 재생에너지는 더 오래 걸리고 비쌈. 

 

17) 소프트웨어 시장은 특히나 선점이 중요한 시장임. 우리가 아직도 윈도우를 쓰고 있는 것을 보면 이해하기 쉬움. AI발 데이터센터 경쟁이 촉발됨에 따라 처음에는 NVDA칩의 사재기에 이어서 이제는 점차 마이크로소프트를 시작으로 빅테크들의 SMR 모델 협력 소식들이 이어짐  

 

https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=164320

 

18) 먼 미래로 느껴졌던 SMR 시장이 재생에너지 투자와 AI 데이터센터로 인해서 가파르게 성장할 수 있는 조건이 달성됨. 아직 초기단계이지만, 성공적으로 시험운용에 성공한다면, 이후 생각보다 빠르게 대중화될 수 있음

 

한 줄 요약 : AI는 전기 먹는 하마이지만, 기존의 30만 ~ 50만 가구를 커버하던 대형 발전소에 비해서는 1/30 ~ 1/10 수준의 설비용량으로 커버가 가능한 수준의 전기(10MW ~ 100MW)를 소모함. 이런 시장에 빠르게 대응하기 위한 빅테크들과 SMR 업체들의 협력 소식이 이어짐. 

 

SMR은 한 개의 원자로를 사용할 수도 있지만, 여러 개의 원자로를 연결하여서 사용할 수도 있음. 다음 글에서는 탈탄소 정책으로 석탄발전소의 대체용으로 SMR이 부각받고 있는 것에 대해서 다뤄보도록 하겠음.