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요약
·AI 확산으로 원전·우라늄 수요 급증.
·우라늄 공급 특정국 집중 심화.
·공급 부족·투기로 우라늄 가격 급등.
·한국, 원전 연료 해외 의존 취약


최근 원자력 발전의 연료인 우라늄 확보 경쟁이 치열해지고 있다. 전력 수요가 급격히 늘면서 원자력 발전소 수요도 급증하면서다. 새마을금고예금금리비교 우라늄의 채굴, 농축 등이 일부 지역에 집중돼 있어 관련 공급망이 취약한 것도 요인이다. 최근 글로벌 투기 자금도 이 시장에 몰려 관련 광산, 금융상품 등의 가격도 끌어올렸다는 분석이 나온다.

데이터센터 전력 수요만 일본 전체 넘어
27일 로이터통신에 따르면 국제에너지기구(IEA)는 지난 4월 “향후 한국은행 금융통화위원회 5년간 데이터센터 전력 수요가 두 배로 늘어 2030년에는 약 945TWh로 일본 전체 소비량을 넘어서게 될 것”이라 전망했다. 늘어날 전력 수요의 핵심 동인은 인공지능(AI) 확산이다. AI 모델 학습과 서비스에 막대한 전력이 필요하기 때문이다.
최근 미국 빅테크 기업들은 앞다퉈 원전 기반 전력장기계약(PPA)에 나서고 있다. 지난해 마 퇴직금 정산방법 이크로소프트(MS)는 미국 전력회사 컨스텔레이션과 20년 PPA를 체결했다. 2019년 경제성 악화로 가동 중단됐던 스리마일섬 원전 1호기도 재가동하기로 했다. 컨스텔레이션은 “데이터센터 등 국가 경쟁력의 핵심 산업을 뒷받침하려면 매시간 탄소 없는 전력이 풍부해야 하는데, 이를 지속 공급할 수 있는 것은 원전뿐”이라며 밝혔다.
아마존(AW 현금서비스 대환 S)은 올해 미국 독립발전사 탈렌과 17년에 걸쳐 1.92GW에 달하는 원전 전력을 구매하기로 했다. 구글도 테네시밸리공사(TVA)·카이로스파워와 차세대 SMR(소형모듈원자로) 전력 PPA를 체결했다. 구글의 글로벌 에너지 담당 책임자인 아만다 코리오는 “디지털 경제의 성장에 스마트하고 확실한 에너지원이 필요하다. 이번 협력은 혁신적 원전 기술을 앞당겨 A 서민대출상품 I 시대의 전력수요를 지원할 것”이라고 밝혔다. 빅테크 발 원전 수요까지 가세하면서 미국을 비롯한 각국에서 건설 중이거나 계획 단계인 신규 원전 및 SMR 프로젝트는 증가 추세다.



부족한 우라늄 연료
하지만 SMR 연료 수급이 문제로 떠올랐다. 현재 가동 중인 경수로들은 저농축우라늄(LEU·5% U-235)을 연료로 쓰지만 차세대 소형로 상당수 5~20% 저농축 우라늄(일명 HALEU)이 필요하다. HALEU 생산은 러시아가 사실상 독점하고 있다. 이런 상황이 SMR 계획의 병목으로 꼽힌다.
미국 에너지부는 2022년부터 미국 기업 센트러스에 실증 HALEU 생산(연 900kg)을 위탁했다, 하지만 초기 시설 가동이 지연되는 등 난항을 겪고 있다. 크리스 라이트 미국 에너지부 장관은 "첨단 원자로는 미국의 AI 우위와 에너지 리더십에 필수"라며 "미국의 차세대 원자력 르네상스를 가속할 수 있도록 지원할 것"이라고 말했다.
우라늄은 밸류 체인의 가장 앞단부터 특정 지역 쏠림이 심하다. 2022년 기준 우라늄 광산 생산량의 43%를 카자흐스탄이 차지했다. 이어 캐나다(15%), 나미비아(11%) 등 순이다. 카자흐스탄은 2009년 세계 1위 생산국이 된 이후 공급량을 꾸준히 늘려 왔다. 작년에도 증산 계획을 발표하며 1위를 유지하고 있다. 상위 3개국이 전 세계 생산의 70%에 달하는 구조다. 특정 지역 정세 변화나 정책에 따라 우라늄 공급의 변동성이 커질 수밖에 없다.
예를 들어 2023년 서아프리카 니제르에서 발생한 쿠데타로 프랑스 기업 오라노가 운영하던 우라늄 광산의 가동과 수출이 불투명해졌다. 니제르는 2022년까지 세계 우라늄의 약 5%를 생산했고, EU 공급원의 14%를 담당했다. 군부 정권이 프랑스 지분을 국유화하고 서방의 제재가 오가며 제2의 리비아 사태 가능성까지 거론됐다. 당시 프랑스 정부는 자국 원전 연료 공급엔 지장 없다고 밝혔다. 하지만 유럽연합은 대체 공급선 확보와 전략비축 강화 방안을 논의하는 등 대안 찾기에 나섰다.



세계 최대 생산국 카자흐스탄도 지정학 리스크에서 자유롭지 않다. 카자흐스탄 국영기업 카자톰프롬은 러시아와 안보동맹(CSTO)을 맺고 있다. 하지만 2022년 러시아의 우크라이나 침공 당시 반전 시위가 발생했고, 러시아군의 진압 지원을 받는 등 논란이 일었다. 서방 제재가 러시아에 집중되면서 현재 카자흐스탄은 제재 대상은 아니다.
세계에서 가장 취약한 공급망
하지만 세계 최대 우라늄 단일 생산 기업인 카자톰프롬에도 복합적인 리스크가 추가로 도사리고 있다. 우선 카자톰프롬은 채굴에 필수적인 시약인 황산 부족과 건설 지연 등의 문제를 이유로 반복적으로 생산 계획을 하향 조정해왔다. 최근에는 내년 생산 목표를 약 10% 감축한다고 발표했다. 이는 세계 시장에서 약 800만 파운드의 공급 감소를 의미한다.
관련 세금도 인상했다. 카자흐스탄은 우라늄에 대한 광물채굴세를 올해 1월부터 기존 6%에서 9%로 인상했다. 내년부터는 가격과 생산량에 연동해 최대 18%까지 부과하는 누진세를 도입할 예정이다. 이는 전 세계 우라늄 생산 비용의 하한선을 직접적으로 끌어올리는 요인이다.
물류 문제도 있다. 전통적으로 카자흐스탄산 우라늄은 러시아의 상트페테르부르크 항구를 통해 운송됐다. 하지만 우크라이나 전쟁으로 다른 경로를 찾아야 했다. 러시아를 우회하기 위한 대안 경로인 '중간 회랑' 즉, 카스피해 횡단 국제 운송로는 카스피해, 아제르바이잔, 조지아를 거치는 복잡한 복합 운송 경로다. 이 경로는 기존보다 시간이 더 걸리고 비용이 비싸다. 운송 병목 문제가 발생할 수밖에 없다.
카자톰프롬의 메이르잔 유수포프 최고경영자(CEO)는 지난 22일 '2025년 상반기 연결 재무 실적 발표'에서 "우라늄 현물 시장과 광범위한 자본 시장의 변동성에도 불구하고 우라늄 장기 가격은 파운드당 80달러로 안정적으로 유지돼 펀더멘털이 여전히 강하다는 증거"라며 "회사는 현재 시장 상황이 회사의 초기 생산 100% 수준으로 돌아가기에는 충분하지 않다고 본다"고 설명했다. 세계 최대 생산 기업이 높은 가격에도 시장에 공급을 쏟아내지 않겠다는 신호다.



러시아의 우라늄 공급 영향력도 막강하다. 러시아는 전 세계 우라늄 채굴의 약 5%만을 차지한다. 하지만 가공 단계에서 글로벌 시장 점유율이 크게 올라간다. 러시아는 전 세계 우라늄 변환(conversion) 능력의 약 22%, 농축(enrichment) 능력의 무려 44%를 통제하고 있다. 사실상 세계 최대 공급자다.
예를 들어 전력 기업이 캐나다나 호주에서 우라늄 정광(U3O8)을 구매해도, 이를 원자로에서 사용할 수 있는 연료로 만들기 위해 러시아로 보내야 할 수 있다. 미국전략국제문제연구소(CSIS)는 "현재 우라늄 공급은 러시아와 중국의 손에 심하게 집중돼 있다. 이 두 적대국이 합쳐서 세계 우라늄 농축 능력의 50% 이상을 보유하고 있다. 미국의 에너지 및 국가 안보에 용납할 수 없는 위험을 초래한다"고 경고했다.
이런 이유로 서방의 대러 제재에서도 우라늄 관련 품목은 제외됐다. 다만 향후 제재 확대나 러시아발 수출 제한 가능성은 있다는 분석이다. 미국 의회는 2024년 러시아산 저농축우라늄(LEU) 수입금지 법안을 통과시켰다. 오는 2028년까지 러시아산 연료 구매를 단계적으로 줄이기로 했다. EU도 2023년 7월 러시아 우라늄 제재를 논의했지만 회원국 합의에 이르진 못했다.
대신 미국과 유럽은 우라늄 전환·농축 병목을 해소하기 위해 대규모 투자에 나섰다. 미국 뉴멕시코의 'Urenco USA' 공장은 올해 신규 가스원심분리 캐스케이드를 가동해 약 70만 SWU의 추가 농축 능력을 확보하기 시작했다. 향후 2년에 걸쳐 캐스케이드를 증설해 미국 상업 원전 연료용 저농축우라늄을 증산할 계획이다. 프랑스의 우라늄 전문 업체 오라노도 자국 트리카스탱(Georges Besse II) 시설의 농축 능력을 30% 확대하는 프로젝트를 발표하기도 했다.
가격 급등과 투자 열기



우라늄 가격은 올라가 수밖에 없었다. 2021년 이후 우라늄 가격은 가파른 상승세를 보이며 지난해 1월 파운드당 100달러를 돌파했다. 약 16년 만의 최고치를 기록했다. 작년 고점 찍고 떨어지긴 했지만 5년 전과 비교하면 여전히 두 배 이상이다. 인베스팅닷컴에 따르면 26일 우라늄 선물(2025년 9월·UXXc2)은 74.6달러에 거래됐다.
가격 급등의 배경은 공급 차질과 수요 확대 요인이 복합적으로 작용했다. 세계 최대 생산국 카자흐스탄은 2024년~2025년 증산 계획이 황산 부족 등으로 차질을 빚으며 줄였다. 니제르의 불안정으로 일부 공급에 공백 가능성도 생겼다. 여기에 러시아발 제재 리스크로 많은 우라늄 구매자들이 시장 비축과 장기 계약 확보에 나서 수요 측 압력이 커졌다. 우라늄 가격은 2020년대 초까지만 해도 20~30달러대였지만 2022년 러-우 전쟁 이후 1~2년 새 두 배 이상 급등했다.
최근 우라늄 강세장의 다른 요인도 있다. 금융투자자들의 물리적 우라늄 매입이다. 캐나다 스프롯사가 운용하는 실물 우라늄 신탁(SPUT)은 시장에서 우라늄을 계속 매집해 재고를 확대했다. 한때 4주 연속 810만 파운드(약 3100톤)를 순매수해 보유량을 45% 늘리기도 했다. 이 회사의 우라늄 보유량은 올해 초 기준 6620만 파운드였다. 스프롯사의 존 치암팔리아 CEO는 현물 시장의 변동성에도 불구하고 "장기 계약 시장은 원자로의 미래 수요와 지정학적 긴장에 힘입어 계속 성장했다"고 지적했다. 일각에서 '투기 자금이 원전 연료 시장을 교란시킨다'는 비판도 나온다.



일부 헤지펀드는 우라늄 선물·옵션시장에도 진입해 가격 상승에 베팅하고 있다. 골드만삭스 등 투자은행들도 2023년 우라늄 OTC 옵션거래를 시작했다. 성장지수펀드(ETF) 자금 유입도 활발하다. 2019년 설정된 'Uranium Miners ETF'(URNM), 'Global X Uranium' ETF(URA) 등의 운용 자산이 급증했다. URNM은 2023~2024년 폭넓은 종목 편입과 함께 월평균 수백달러의 순 유입이 이어지며 '월가 자금의 우라늄 쏠림'이라는 얘기까지 나왔다. 이달 기준 런던에 상장된 예탁증서(GDR)를 통해 거래되는 카자톰프롬은 URNM에서 두 번째로 큰 비중을 차지하며 포트폴리오의 13% 이상을 구성하고 있다.
우라늄 채굴기업들의 주가도 강세를 보였다. 캐나다 카메코(Cameco)는 2021년 이후 주가가 3배 이상 올라 2023년 말 뉴욕증시 기준 시가총액 150억 달러를 돌파했다. 26일 기준으로 올해 들어 43.7% 올랐다. 세계 1위 생산기업 카자흐스탄의 카자톰프롬(KAP)은 런던증시 GDR 가격이 2020년 상장 후 두 배 이상 상승했다. 한때 파산 위기까지 갔던 호주 팔라딘 에너지는 2023년 나미비아의 광산을 5년 만에 재가동하며 부활에 성공했다. 올해부터 연 500만 파운드 이상으로 증산할 계획이다. 팔라딘의 주가는 5년 전보다 300% 이상 올랐다.



원자력 강국 한국의 '딜레마'
한국 상황은 어떨까. 한국은 2024년 기준 원자력 발전 비중이 약 31.7%다. 주요국 중에서 높은 수준이다. 이재명 정부의 원자력 정책은 기존 원전의 활용과 소형모듈원전(SMR) 등 차세대 기술 도입이 핵심이다. 재생에너지 확대의 균형도 지향한다. 일각에선 '실용주의 에너지 믹스 노선'이라고 평가한다. 탈원전이나 원전 확대 등 한쪽으로 치우치기보다는 재생에너지 비중을 늘리면서 기존 원전의 수명연장과 SMR 기술 개발, 원전 산업 생태계 유지 등을 추진할 계획이다.
SMR 시대를 대비해 저농축 우라늄(일명 HALEU) 확보는 과제로 꼽힌다. 한국은 미국 등과 달리 20% 초과 농축을 자체 생산할 시설이 없다. 현행 한미원자력협정상 국내 농축시설 보유도 제한된다. HALEU을 해외에서 조달할 수밖에 없다. 국내에서도 한전원자력연료 주관으로 저농축(5%) 연료를 HALEU 수준으로 재농축하는 파쇄기술(원심분리)을 개발 중이다. 기술과 경제적 어려움으로 상용화에 시간이 걸릴 전망이다. 한국이 SMR 수출을 추진하면서 정작 핵심 연료는 해외에 의존하고 있다는 지적이 나온다.
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김주완 기자 kjwan@hankyung.com