엔비디아도 원전으로…AI 전력난에 커지는 SMR 기대감

발라 아토믹스, 차세대 원자로 전력으로 엔비디아 블랙웰 칩 구동

인공지능(AI) 데이터센터 전력 수요가 급증하는 가운데, 차세대 원전이 AI 인프라의 새 전력원으로 부상하고 있다. 미국 원자력 스타트업 발라 아토믹스가 첨단 원자로에서 생산한 전력으로 엔비디아 AI 칩을 구동하면서 원전 기반 AI 데이터센터에 대한 기대감도 커지고 있다.

지난 1일(현지시간) 발라 아토믹스는 미국 유타주 오렌지빌 사업장에서 자사의 차세대 원자로 ‘워드 250’이 생산한 전력으로 엔비디아 블랙웰 AI 칩을 구동하는 시연을 진행했다. 생산된 전력은 극히 소량에 불과했지만, 미국에서 차세대 원자로가 AI 칩 구동에 직접 전력을 공급한 첫 사례로 평가된다. 시연에서는 해당 전력을 활용해 일시적으로 웹사이트를 호스팅했다.

발라 아토믹스와 엔비디아는 원자력 기반 AI 시스템 개발 방안을 공동으로 모색하기 위한 협력도 발표했다. 양사는 발라 아토믹스의 원자로를 활용해 30MW 규모 AI 데이터센터를 구축하는 방안을 검토하고 있다. 협력이 구체화될 경우 첨단 원자력 에너지가 AI 데이터센터에 직접 전력을 공급하는 첫 사례가 될 수 있다.

발라 아토믹스가 마이크로 원자로를 가동해 엔비디아 AI 칩에 전력을 공급하는 시연 (영상=발라 아토믹스 유튜브)

발라 아토믹스의 워드 250 원자로는 지난달 18일 ‘임계’에 도달했다. 임계는 원자로 내부에서 자기 지속적인 핵분열 반응이 시작됐다는 의미다. 현재 이 원자로는 100kW 규모 전력을 생산하고 있다. 회사 측은 스타트업이 원자력 전력을 생산한 것도 이번이 처음이라고 설명했다.

이번 시연이 주목받는 것은 AI 데이터센터의 전력난이 갈수록 심화되고 있기 때문이다. 생성형 AI 확산으로 고성능 반도체와 서버 수요가 폭증하면서 데이터센터는 막대한 전력을 소비하는 핵심 인프라가 됐다. 안정적이고 탄소 배출이 적은 전력원을 확보하는 것이 AI 산업의 주요 과제로 떠오르면서 소형모듈원전(SMR)과 차세대 원전에 대한 관심도 높아지고 있다.

발라 아토믹스는 워드 250의 헬륨 냉각 시스템과 엔비디아의 직접 액체냉각 기술을 결합하면 데이터센터의 물 사용량도 크게 줄일 수 있다고 보고 있다. 엔비디아는 최근 물 효율이 높은 직접 액체냉각 방식의 신규 AI 공장 플랫폼 ‘DSX’를 공개한 바 있다. 회사 측은 이 기술을 활용하면 전력 소비가 큰 냉각 설비 부담을 낮추고, 지역 전력망과 수자원에 미치는 부담도 줄일 수 있다고 설명했다.

발라 아토믹스 원자로 (사진=발라 아토믹스)

다만 상업화까지는 넘어야 할 과제도 적지 않다. 발라 아토믹스가 원자로를 상업적으로 운영하려면 미국 원자력규제위원회(NRC)의 인허가를 받아야 한다. 차세대 원전 업계가 빠르게 기술 검증에 나서고 있지만, 미국에서 상업 운전에 들어간 첨단 원자로는 아직 없다.

그럼에도 AI 전력 수요 확대는 원전 산업에 새로운 기회를 제공하고 있다. 기존 전력망만으로는 대규모 AI 데이터센터의 전력 수요를 안정적으로 감당하기 어렵다는 우려가 커지면서, 원전 기반 전력 공급 모델이 빅테크와 원전 스타트업의 협력 대상으로 떠오르고 있다. 

발라 아토믹스 사례는 아직 실증 단계에 머물러 있지만, AI 산업과 차세대 원전 산업이 맞물리기 시작했다는 점에서 의미가 크다고 업계는 보고 있다. 국내 원전·전력 업계에서도 AI 데이터센터 전력난이 현실화될수록 SMR 사업화 기대감도 한층 커질 것으로 전망된다.