포럼 – 투자 정보/의견

https://www.ark-invest.com/articles/analyst-research/the-us-must-rebuild-domestic-uranium-enrichment-capacity (2025. 9. 5)

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ARK Invest의 2025년 9월 5일 보고서에 따르면, 미국은 AI 데이터 센터의 급증하는 전력 수요로 인한 원자력 발전 확대와 에너지 독립을 위해 국내 우라늄 농축 능력을 긴급히 재건해야 한다. 농축 과정은 우라늄 연료 비용의 약 50%를 차지하는 핵심 병목 지점으로, 미국은 과거 서구권 유일의 공급자였으나 현재 상업적 농축 능력이 거의 없어 러시아, 유럽, 중국에 의존하고 있다. 최근 트럼프 대통령의 행정명령에 따라 2050년까지 미국 원자력 용량을 4배로 늘리는 목표를 달성하려면 이 분야 투자가 필수적이다. 

우라늄 농축은 자연 우라늄(0.7% U-235 동위원소 함유)에서 U-235 농도를 일반 경수로(3-5%)나 첨단로(약 14% 이상) 수준으로 높이는 과정으로, 분리 작업 단위(SWU)로 측정된다. 이 과정은 지정학적으로 민감하며, 첨단로용 20% 농축에서 무기급(90% 이상)으로의 전환이 상대적으로 쉽기 때문이다. 1톤의 자연 우라늄을 가정할 때 3-5% 저농축 우라늄 생산에는 적은 SWU가 필요하지만, 20% 농축 시 1,000kg 원료에서 단 26kg만 생산되며, 고정 생산량 기준으로 SWU 요구량은 농축 수준에 따라 대략 선형적으로 증가한다. 농축 방법으로는 에너지 집약적인 가스 확산(2,500kWh/SWU, 500단계 필요, 현재 중단 상태), 효율적인 가스 원심분리(자본 비용 1/10 수준, 50kWh/SWU, 50단계, 현재 지배적), 그리고 레이저 농축(50kWh/SWU 미만, 1-2단계)이 있으며, 후자의 높은 분리 계수(≥50)로 인해 은폐 가능성이 커 비확산 위험도 높아 상용화가 지연되고 있다. 

미국은 맨해튼 프로젝트 시기 대규모 가스 확산 기술로 세계를 선도했으나, 1979년 쓰리마일 아일랜드 사고와 1980년대 글로벌 공급 과잉으로 인해 1985년 가스 원심분리 플랜트(GCEP) 계획이 취소되면서 능력이 급감했다. 1993년 러시아의 '메가톤에서 메가와트로' 거래로 저가 농축 우라늄이 시장을 포화시켰고, 2014년 USEC 파산 후 센트러스 에너지로 재편되었으나 여전히 산업 규모 원심분리 프로젝트가 부재하다. 1986년 데이터에 따르면 미국 용량은 1980년대 이후 정체와 급락을 보였으며, 2025년 6월 기준 글로벌 SWU 용량에서 러시아가 40-50%를 점유하고, 유럽(우렌코: 영국·네덜란드·독일, 20-30%)과 중국(러시아 지원으로 급성장)이 뒤를 잇는다. 

2025년 8월 데이터를 바탕으로 한 전망에 따르면, 2030년까지 SWU 수요가 공급을 초과할 것으로 예상되며, 기본 시나리오에서 신규 원자로 건설로 인한 수요 증가가 공급을 앞지르고, 낙관 시나리오(건설 중 원자로 전부 및 계획 중 50% 가동)에서는 현재 수준의 2배 SWU가 필요하며, 비관 시나리오(각각 50% 가동)에서도 공급 격차가 발생한다. 이는 1980년대 과잉 예측과 달리 소형 모듈 원자로(SMR) 등 신규 건설 붐으로 인한 것으로, "ARK의 연구에 따르면, 1980년대 예측과 달리 SWU는 2030년까지 SMR 포함 신규 원자로 수요로 인해 부족할 것"이라는 인용이 이를 강조한다. 지정학적 리스크 대응으로 미국 정부는 수십억 달러를 핵연료 생태계 재건에 투입 중이며, 센트러스 에너지, 글로벌 레이저 에너지리치먼트, 제너럴 매터, LIS 테크놀로지스 등 기업이 수혜를 볼 전망이다. 

결론적으로, 전력 수요 폭증과 전기화 추세가 미국 원자력 산업을 부활시키지만, 2030년 글로벌 농축 용량 부족을 극복하기 위해 국내 재건이 경쟁력 유지를 위한 핵심이며, 이는 AI 인프라 지원, SMR 배치 촉진, 핵연료 사이클 리더십 회복으로 이어질 것이다. 이를 위해 기업-정부 협력, 행정명령 및 자금 지원 같은 정책이 필요하며, "글로벌 농축 용량 부족을 고려할 때 미국은 경쟁력을 유지하기 위해 국내 용량을 재건해야 하며, 이는 청정 안정 전력을 추구하는 하이퍼스케일러를 지원하고 원자력 및 SMR 배치를 가능하게 할 뿐 아니라 핵연료 사이클에서 미국 리더십을 회복할 것"이라는 보고서의 결론이 이를 요약한다.