'맨땅서 9개월' 美 원자로 임계 성공… SMR, 인프라 아닌 '테슬라식 하드웨어'로 진화

미국 정부가 지원하는 첨단 원자로가 착공 9개월 만에 초기 임계(initial criticality)에 도달했다. 이는 단순한 기술적 진보를 넘어, 과거 10년 가까이 걸리던 원전 개발 사이클을 민간 주도의 빠른 반복 학습형 산업으로 전환하는 구조적 신호탄이다. 글로벌 소형모듈원자로(SMR) 공급망의 핵심 제조 기지로 부상한 한국 원전 밸류체인에는 강력한 단기 모멘텀인 동시에, 중장기적 생존 과제를 던지고 있다.
기술 전문지 인터레스팅 엔지니어링은 지난 18일(현지시각) 미국 원자력 벤처기업 발라 아토믹스(Valar Atomics)가 유타주 에메리 카운티의 샌라파엘 에너지 연구소에서 마이크로 원자로 '워드(Ward) 250'의 첫 임계 시험을 성공적으로 마쳤다고 보도했다. 핵 연쇄반응과 계측·제어 계통이 설계대로 작동하는지 검증하는 샘플링 단계를 통과한 것이다.


이번 성과는 미국 에너지부(DOE)가 추진 중인 '원자로 파일럿 프로그램(Reactor Pilot Program)'의 핵심 결실이다. 기존 원자력규제위원회(NRC) 중심의 까다롭고 비용이 많이 드는 인허가 트랙에서 벗어나, DOE 자체 권한으로 국립연구소 외부에서 빠른 건설과 임계 시험을 허용한 첫 사례다. 민간 대형 EPC(설계·조달·시공) 기업인 키위트(Kiewit) 등이 전격 동원되면서 빈 땅이었던 부지는 9개월 만에 가동 가능한 시험용 원자로로 탈바꿈했다.
이는 2025년 6월 도널드 트럼프 대통령이 서명한 행정명령(EO 14301)의 후속 조치다. 당초 목표인 '2026년 7월 4일까지 3기 이상의 첨단 원자로 임계 달성' 중 이달 초 아이다호 국립연구소에서 임계를 마친 안타레스 뉴클레어(Antares Nuclear)의 '마크-0'에 이어 두 번째 단추를 끼웠다. DOE는 후속 구상인 '원자력 론치패드(Nuclear Launchpad)'를 통해 복수의 민간 설계를 빠르게 시험하고 선별하는 플랫폼 역할을 자임하고 나섰다. 빠르게 찍어보고 개선하는 '테슬라식 하드웨어 개발 모델'이 원전에 적용되면서 초기 반도체 파운드리 경쟁처럼 표준 선점 속도전이 본격화됐다.


미국 중심의 초고속 SMR 생태계 확장은 한국 원전 업계에 즉각적인 기회다. 미국 설계사와 한국 제조업의 결합은 이미 현실화됐다. 두산에너빌리티는 과거 뉴스케일파워(NuScale) 지분 투자에 이어 최근 영국 롤스로이스 SMR의 원자로 등 주요 기자재 제작성 검토를 수행하는 전략적 파트너(Strategic Partner)로 선정됐으며, 향후 글로벌 수주에 선제 대응하기 위해 창원 공장에 전용 공장 신축 및 첨단 제조 공정 도입을 적극적으로 추진 중이다.

현대건설, 삼성물산, 비에이치아이, 우진 등 국내 EPC 및 기자재 기업들이 '글로벌 SMR 제작·시공 허브'라는 강력한 테마성 주목도를 유지할 것으로 보이는 이유다.

그러나 중장기적 현금흐름 관점에서는 냉정한 접근이 필요하다. 미국의 리쇼어링(제조업 본국 회귀) 및 '바이 아메리칸(Buy American)' 기조가 강화될 경우, 미국 설계사들이 점진적으로 제조 영역까지 내재화할 유인이 크다.
이 경우 한국 기업들은 난도 높은 초기 램프업(생산량 확대) 단계의 '브리지(가교) 역할'에 그치며 장기 마진 압박을 받을 수 있다. SMR이 완전히 규격화된 제품으로 양산되면 자동차 산업처럼 주문자상표부착생산(OEM) 하청 구조로 편입될 리스크도 존재한다. 웨스팅하우스와의 지식재산권(IP) 분쟁과 한미 원자력 협정에 따른 연료·수출 제한 규정도 여전히 풀리지 않은 고차방정식이다.


주의할 점은 이번 9개월 만의 임계 도달이 '기술 데모' 단계일 뿐, 당장 내일부터 전력을 파는 상업 운전이 아니라는 사실이다. 연속 운전의 안정성, 금융·보험 구조 구축, 그리고 발전단가(LCOE) 검증이라는 장기적 과제는 여전히 남아 있다.

과거 뉴스케일파워가 높은 기대감 속에 규제 관문은 통과했으나, 치솟는 건설 비용과 경제성 확보 실패로 대표 프로젝트가 취소됐던 전례는 여전히 유효한 경고다. 이번 뉴스는 원전 기술의 최종 성공이 아니라, 원전 산업의 게임 룰이 '속도·민간·표준'으로 바뀌었다는 신호로 해석하는 것이 정확하다.

첫째, 후속 플레이어 실증 속도(2026~2027년 관찰)다. 2026년 7월 전후로 3번째, 4번째 민간 플레이어가 실제로 따라붙으며 거대한 SMR 생태계가 안착하는지 확인해야 한다.

둘째, 단순 임계 넘어선 상업 운전 안정성을 확인해야 한다. 연속 운전 시험과 연료 교체 주기 속에서 실제 경제성(LCOE) 추정치를 입증하며 뉴스케일의 전철을 밟지 않는 기업을 선별해야 한다.

셋째, 빅테크·국방부 등 전력 구매자(PPA) 계약 여부다. 대규모 AI 데이터센터나 미 국방부 기지 등 원자로가 생산한 전력을 실제로 사줄 확정 유효 수요처가 결합하는지 추적해야 한다.

넷째, 국내 기업의 실질적 본계약 수주 전환이다. 단순 협력 양해각서(MOU)를 넘어 합작법인(JV) 설립, 주기기 공급 장기 계약 등 숫자가 찍히는 공시 실적을 확인해야 한다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com