'AI 심장' 차세대 소형원전도 G2 패권 전쟁

인공지능(AI) 전력원으로 차세대 소형 원전을 개발하고 있는 미국과 중국이 기술 특허 선점 경쟁을 벌이고 있다. 소형모듈원전(SMR)과 초소형모듈원전(MMR), 사용후핵연료 재활용 등 전반에 걸쳐서다. SMR은 300㎿ 이하, MMR은 20㎿ 이하 미래형 원전을 말한다.

◇ 美, 군 곳곳에 초소형 원전 배치

18일 지식재산처에 따르면 2014년부터 2023년까지 10년간 MMR 누적 특허 출원 건수가 전 세계에서 가장 많은 기업은 미국 웨스팅하우스(40건)로 나타났다. 웨스팅하우스는 한국이 개발해 중동 등에 수출한 원전의 원형을 만든 기업이다. 대형 원전에서 쌓았던 시장 지배력을 소형 원전으로 이어가려는 전략으로 분석된다. 중국 광허그룹(29건)과 상하이자오퉁대(14건)가 웨스팅하우스 뒤를 쫓고 있다.

MMR은 미국 군 당국이 전략기술로 육성하고 있다. 미 에너지부(DOE)는 지난 8월 미래 AI 전력원을 공급할 MMR 개발 선도 기업 10곳을 선정했다. 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)가 투자한 오클로, 라스트에너지, 래디언트인더스트리, 미 나스닥 상장사 테레스트리얼에너지 등이다. 이들은 대체로 2026~2027년 가동을 목표로 한창 MMR을 개발 중이다.

전기출력 1㎿급 고온가스 MMR을 개발하는 래디언트는 올 들어 미군 기지 곳곳에 이를 대량 납품하는 계약을 체결했다. 계약 상대방은 미 전쟁부(국방부) 내 조직인 디펜스혁신부(DIU)다. 냉각재로 헬륨을 쓰는 고온가스 MMR은 원자로 출구 온도가 900도 이상이다. 높은 효율로 열에너지를 생산해 터빈을 돌리거나 수소연료전지를 가동할 수 있다. 미군이 드론, 전투용 AI 로봇, 무인 전차와 장갑차 등에 고온가스 MMR을 활용할 것으로 예상되는 대목이다.

4세대 원전인 용융염원자로(MSR) 글로벌 특허에선 중국 상하이응용물리원자력연구소(42건)가 1위로 집계됐다. ‘가장 독특한 SMR’로 불리는 MSR은 운영 중 이상이 감지되면 핵연료가 저절로 굳어 설계 이론상 사고 가능성이 ‘제로’다. 빌 게이츠 마이크로소프트 창업자가 세운 미국 테라파워(38건)가 이 분야 2위, 캐나다의 테레스트리얼에너지(31건)가 3위다.

◇ 中, 사용후핵연료 처리 기술 선도

고준위 방사성폐기물(사용후핵연료) 처리도 차세대 원전 기술로 분류된다. 한국을 비롯해 모든 국가가 수명을 다한 대형 원전 내 사용후핵연료를 별도 공간에 쌓아두고만 있기 때문이다. 사용후핵연료 처리 기술에서도 미국과 중국이 각축전을 벌이고 있다. 폐기물 매립을 위한 부지 평가 및 심층 처분 시스템 기술에 관해선 중국이 선두다. 중국 베이징우라늄지질연구소가 25건(21.9%)으로 1위, 중국 방사선보호연구소(10건)가 2위다. 심층 처분(매립)을 위한 종합적 안전성 입증 기술은 미국 딥아이솔레이션과 중국 조사및계획설계연구소가 15건(15.3%)으로 공동 1위에 올랐다.

차세대 원전 기술 관련 특허 순위에서 한국 기업은 한국수력원자력 등 한국전력 계열사를 제외하면 이름을 올리지 못했다. 원자력안전위원회는 대형 원전을 둘러싼 정치적 논란에 밀려 정작 미래 먹거리 기술인 SMR과 MMR 기술 표준 설립 논의를 하지 못하고 있다. 지식재산(IP) 업계 관계자는 “기술 표준 정립 시점이 늦어지면 늦어질수록 유망한 기술 특허를 미국과 중국 등에 모두 뺏기고 말 것”이라고 지적했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com