4세대 SMR 선두주자, 엑스에너지 심층 분석 - TRISO 연료, 파트너십, 투자자
목차
서론: SMR 춘추전국시대, '다른 길'을 걷는 엑스에너지
지금은 소형모듈원전(SMR)의 춘추전국시대입니다. AI 혁명이 촉발한 전력 수요의 폭발적인 증가는 안정적이면서도 탄소 배출이 없는 기저전력의 필요성을 그 어느 때보다 부각시키고 있습니다. 이 거대한 시대적 요구에 부응하기 위해 전 세계 수많은 기업이 차세대 원자력 시장의 패권을 잡기 위해 치열한 기술 및 사업 개발 경쟁을 벌이고 있습니다. 이번에 지속적으로 벌어지고 있는 각 국가 및 기업들간의 AI 인프라 확보 전쟁은 누가 먼저 독보적인 존재로 올라서느냐가 향후 100년, 200년을 좌지우지 할 수 있는 상황이기 때문에 멈춤없이 계속 전진하고 있는 상황입니다. 특히, 전력 확보는 필수적 과제로 인식되고 있습니다.
미국에서는 뉴스케일파워(NuScale Power)가 현재 상업용 원전의 주류인 경수로(LWR) 기술을 기반으로 한 SMR의 표준설계인증을 획득하며 상용화의 포문을 열었고, 빌 게이츠가 설립한 테라파워(TerraPower)는 4세대 소듐고속로(SFR) 기술로 와이오밍주에 첫 실증단지를 건설 중입니다. 또한 오클로(Oklo)와 같은 마이크로 원자로 전문 기업들은 특정 용도를 겨냥한 틈새시장을 노리고 있습니다. 이처럼 수많은 기업이 탄소중립과 에너지 안보라는 거대한 목표 아래 각자의 기술적 로드맵을 가지고 각축을 벌이고 있습니다.
이러한 복잡한 경쟁 구도 속에서, 단순히 기존 원전 기술을 축소하는 것을 넘어, 근본적으로 다른 차원의 기술과 비전으로 시장에 접근하는 기업이 있습니다. 바로 엑스에너지(X-energy)입니다. 엑스에너지는 단순히 '작은 원자로'를 만드는 것을 최종 목표로 하지 않습니다. 그들은 4세대 원자로 기술의 한 축인 '고온가스로(HTGR, High-Temperature Gas-cooled Reactor)'와 혁신적인 안전성을 자랑하는 'TRISO 연료'라는 독보적인 기술 조합을 통해, 전력 생산이라는 전통적인 원자력의 역할을 넘어 산업 공정 전반의 탈탄소화라는 훨씬 더 원대한 비전을 제시합니다. 이는 기존의 경수로 기반 SMR 경쟁사들과는 완전히 다른 길이며, SMR의 활용 범위를 전력망을 넘어 산업계의 심장부까지 한 단계 확장시키는 막대한 잠재력을 지니고 있습니다. 더욱 중요한 것은, 수많은 SMR 기업들이 아직 명확한 '첫 고객'을 찾지 못해 상용화의 '죽음의 계곡(Valley of Death)'에서 고군분투하는 동안, 엑스에너지는 세계적인 화학 기업 다우(Dow)와 손잡고 실제 상용 플랜트 건설을 구체적으로 추진하며 가장 현실적이고 빠른 로드맵을 그려나가고 있다는 점입니다. 이 글에서는 엑스에너지가 다른 SMR 경쟁사들과 어떻게 근본적으로 차별화되는지, 그들의 독보적인 기술력은 무엇이며 어떤 새로운 시장을 열 수 있는지 심도 있게 분석하고자 합니다. 또한, 그들의 성공적인 파트너십 전략, 구체적인 인허가 진행 상황, 그리고 이 모든 원대한 비전을 뒷받침하는 견고한 자금 조달 능력과 주요 주주 구성까지 종합적으로 살펴보며, 왜 엑스에너지가 SMR 시장의 판도를 바꿀 가장 강력한 '게임 체인저' 중 하나로 평가받는지 그 이유를 명확히 제시하겠습니다.
본론 1: 기술적 차별점: 4세대 고온가스로와 '녹지 않는' TRISO 연료
엑스에너지를 다른 SMR 기업과 구분 짓는 가장 근본적인 차이는 바로 **핵심 기술**에 있습니다. 뉴스케일파워의 SMR이 현재 대형 원전의 주류인 경수로(LWR) 기술을 소형화, 모듈화한 것이라면, 엑스에너지의 **'Xe-100'** 모델은 차세대 4세대 원자로 기술로 분류되는 **고온가스로(HTGR)**를 기반으로 합니다. 이 기술적 차이가 엑스에너지의 모든 경쟁력과 미래 비전의 원천이 됩니다.
첫째, 냉각재부터 다릅니다. 경수로는 이름 그대로 '물'을 냉각재로 사용하지만, 고온가스로는 화학적으로 매우 안정된 비활성 기체인 **헬륨(Helium) 가스**를 냉각재로 사용합니다. 물을 사용하지 않기 때문에 원자로 내부를 수백 기압의 높은 압력으로 유지할 필요가 없어지고, 이는 배관 파손 등으로 인한 냉각재 상실 사고(LOCA)의 위험으로부터 훨씬 자유로워짐을 의미합니다. 더 중요한 차이점은 **운전 온도**입니다. 경수로가 약 300℃의 증기를 생산하는 반면, 엑스에너지의 Xe-100은 그 두 배가 훌쩍 넘는 **최대 750℃의 초고온 증기**를 생산할 수 있습니다. 이 '초고온 증기'는 단순한 전기 생산 효율을 높이는 것을 넘어, SMR의 역할을 근본적으로 확장시킵니다. 석유화학, 철강, 시멘트, 그리고 미래 청정에너지의 핵심인 수소 생산 등 막대한 열에너지가 필요한 중화학 공정에서는 현재 화석연료를 태워 고온의 열을 얻고 있습니다. Xe-100은 이 화석연료 연소 과정을 직접 대체하여 무탄소 열을 공급하는 **'산업용 열원'**으로 사용될 수 있습니다. 이는 전력망 탈탄소화에만 집중하는 다른 SMR과 달리, 엑스에너지가 산업계의 탈탄소화라는 훨씬 더 거대한 신규 시장에 직접 진출할 수 있는 결정적인 무기입니다.
둘째, 핵연료의 형태와 안전성입니다. 엑스에너지는 **'트리소(TRISO)'**라고 불리는 혁신적인 핵연료를 사용합니다.
💡 TRISO 연료란 무엇인가?
TRISO는 'TRi-structural ISOtropic'의 약자로, 그 구조 자체가 '궁극의 안전성'을 담보하는 차세대 핵연료입니다. 모래알보다 작은 0.9mm 직경의 우라늄 연료 알갱이(Kernel)를 탄소와 세라믹 소재로 3중, 4중으로 겹겹이 코팅한 것입니다. 이 코팅층은 극도로 견고하여 1,600℃ 이상의 초고온에서도 핵연료를 안정적으로 감싸고 방사성 물질의 누출을 원천적으로 막아줍니다. 즉, **연료 알갱이 하나하나가 스스로 완벽한 격납용기 역할**을 하는 '기능적 격납(Functional Containment)' 개념입니다.
엑스에너지는 이 수많은 TRISO 입자를 테니스공만 한 흑연 구체(Pebble)에 분산시켜 연료로 사용하는데, 이를 **'페블베드(Pebble Bed)'** 방식이라고 합니다. TRISO 연료의 가장 큰 특징은 **'멜트다운(노심용융)이 물리적으로 불가능하다'**는 점입니다. 후쿠시마 원전 사고처럼 전원 공급이 완전히 끊겨 냉각에 실패하는 최악의 상황이 발생하더라도, 각 연료 입자가 스스로 방사성 물질을 완벽하게 차폐하기 때문에 연료가 녹아내려 외부로 방사성 물질을 유출하는 시나리오를 원천적으로 방지할 수 있습니다. 이러한 '궁극의 안전성'은 NRC의 인허가 과정에서의 이점은 물론, 원자력에 대한 대중의 불안감을 해소하고 주민 수용성을 높이는 데에도 결정적인 역할을 합니다.
본론 2: 전략적 동맹과 명확한 목표: 다우(Dow)와의 파트너십과 인허가 로드맵
아무리 뛰어난 기술도 그것을 구매할 **'첫 고객(First Customer)'**이 없다면 서류상의 계획에 머물고 맙니다. 뉴스케일파워의 첫 상용 프로젝트(CFPP)가 경제성 문제로 최종 고객 확보에 실패하며 좌초된 사례는, SMR 상용화의 가장 큰 허들이 바로 '안정적인 수요처 확보'와 '초기 프로젝트 리스크 관리'임을 명확히 보여주었습니다. 이 지점에서 엑스에너지는 SMR 업계에서 가장 모범적인 해답을 제시합니다. 엑스에너지의 가장 강력한 파트너는 바로 세계적인 화학 기업 **다우(Dow)**입니다. 2023년, 엑스에너지는 다우와 함께 미국 텍사스주에 위치한 다우의 시프트(Seadrift) 생산단지에 Xe-100 SMR 4기(총 320MW)를 건설하여 **전력과 산업용 증기를 동시에 공급**하는 프로젝트를 공식화했습니다. 이는 SMR 업계 최초로 구체적인 부지와 명확한 상업적 수요처를 확보한 기념비적인 계약입니다. 이 파트너십은 SMR 상용화의 고질적인 '닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐'의 문제를 해결했습니다. 다우는 이 프로젝트를 통해 자사 공장의 탄소 배출량을 연간 44만 톤 이상 획기적으로 줄이고, 변동성이 큰 천연가스 가격으로부터 자유로운 안정적인 에너지원을 확보하게 됩니다. 엑스에너지 입장에서는 단순히 원자로를 판매하는 것을 넘어, 산업 공정 탈탄소화라는 자사의 비전을 실현할 완벽한 실증 사례를 만들게 된 것입니다. 이러한 명확한 상용화 로드맵은 미국 정부의 강력한 지원을 등에 업고 있습니다. 엑스에너지는 미 에너지부(DOE)의 **차세대 원자로 실증 프로그램(ARDP, Advanced Reactor Demonstration Program)**의 핵심 사업자로 선정되었습니다. 이는 단순한 연구개발 지원이 아니라, 실제 상용 원자로의 건설과 운영을 목표로 하는 대규모 실증 사업입니다. 이를 통해 미 정부로부터 **최대 12억 달러(약 1조 6천억 원) 규모의 자금을 비용 분담(Cost-Share) 방식으로 지원**받아 다우 프로젝트를 추진하고 있습니다. 이는 프로젝트의 재정적 안정성을 담보할 뿐만 아니라, 정부가 엑스에너지의 기술력과 상용화 가능성을 공인했음을 의미하는 강력한 시그널입니다. 인허가 절차 역시 구체적인 목표를 가지고 순조롭게 진행 중입니다. 엑스에너지는 2024년 4월, 다우 프로젝트를 위한 **건설 허가 신청서(Construction Permit Application)를 미국 원자력규제위원회(NRC)에 공식 제출**했습니다. 이는 미국에서 4세대 원자로에 대한 첫 번째 상용 건설 허가 신청으로, SMR 상용화를 위한 중요한 이정표입니다. NRC의 심사는 통상 수년이 걸리는 힘든 과정이지만, 명확한 부지와 구체적인 실증 계획, 그리고 정부의 지원을 바탕으로 차질 없이 인허가 절차를 밟아나가고 있습니다. 이 외에도 영국의 원자력 기업 캐번디시 뉴클리어(Cavendish Nuclear)와 영국 내 SMR 건설을 위한 협력을 맺고, 국내의 **GS에너지** 등으로부터 전략적 투자를 유치하는 등 글로벌 파트너십을 확장하며 안정적인 생태계를 구축해 나가고 있습니다.
본론 3: 자금력과 지배구조: 견고한 투자자와 현실적 자금 조달 전략
대규모 자본이 장기간 투입되는 SMR 개발 사업에서 안정적인 자금 조달 능력은 기술력만큼이나 중요한 생존 조건입니다. 엑스에너지는 이 부분에서도 영리하고 현실적인 전략을 통해 경쟁사 대비 견고한 재무 기반을 다져왔습니다. 엑스에너지의 지배구조 중심에는 창업자이자 우주 및 에너지 분야의 저명한 기업가인 **캄 가파리안(Kam Ghaffarian)**이 있습니다. 그는 최초의 민간 우주정거장을 건설하고 있는 액시엄 스페이스(Axiom Space)의 창업자이기도 합니다. 그의 리더십 아래, 엑스에너지는 단순히 높은 수익률만을 좇는 재무적 투자자(FI)가 아닌, 사업의 성공에 직접적인 이해관계를 가진 **전략적 투자자(SI)들을 유치**하는 데 집중했습니다. 대표적인 주요 주주가 바로 첫 고객인 **다우(Dow)**와 국내의 **GS에너지**입니다. 이들은 단순히 자금만 투자하는 것이 아니라, 각각 핵심 수요처와 아시아 시장 진출의 교두보 역할을 하며 엑스에너지의 기업 가치를 함께 키워나가는 파트너입니다. 이러한 '스마트 머니'의 유치는 회사의 장기적인 안정성을 높이는 핵심 요소이며, 잠재 고객들에게 강력한 신뢰를 줍니다. 엑스에너지의 자금 조달 여력을 보여주는 가장 큰 축은 앞서 언급한 미 에너지부(DOE)의 **ARDP 프로그램**입니다. 이는 단순한 보조금이 아니라, 정부와 민간이 비용을 50:50으로 분담하는 매칭 펀드 형식으로, 프로젝트 전반에 걸쳐 수십억 달러의 자금이 투입되는 안정적인 자금원입니다. 정부가 프로젝트 리스크의 절반을 책임져주는 구조는 민간 투자자들의 참여를 유도하는 강력한 촉매제 역할을 합니다. 물론 엑스에너지의 자금 조달 과정이 항상 순탄했던 것만은 아닙니다. 2023년, 엑스에너지는 기업인수목적회사(SPAC)와의 합병을 통해 우회상장을 추진했으나, 당시 급격한 금리 인상으로 얼어붙은 금융 시장 상황으로 인해 이를 자진 철회한 바 있습니다. 하지만 엑스에너지는 상장 실패에 좌절하지 않고 즉시 플랜 B를 가동했습니다. 상장을 대체하여 **2억 3,500만 달러(약 3,200억 원) 규모의 시리즈C(Series C) 민간 투자 유치에 성공**하며 위기를 기회로 바꾸는 저력을 보여주었습니다. 이는 상장이라는 이벤트에 의존하지 않고도 회사의 기술력과 비전을 믿는 견고한 투자자 기반이 존재함을 증명한 사례입니다. 이러한 현실적이고 유연한 자금 조달 전략은 불확실성이 큰 SMR 시장에서 엑스에너지가 안정적으로 사업을 추진해 나갈 수 있는 튼튼한 버팀목이 되고 있습니다.
결론: 4세대 SMR 기술이 가진 진정한 게임 체인저
SMR 시장의 수많은 경쟁자 속에서 엑스에너지는 단연 돋보이는 존재입니다. 그들은 단순히 기존 기술을 축소하는 '다운사이징(Downsizing)'이 아닌, 4세대 고온가스로와 TRISO 연료를 통해 시장의 패러다임을 바꾸는 **'리프레이밍(Reframing)'**을 시도하고 있습니다. 초고온 증기를 통해 전력 생산을 넘어 **산업 공정의 탈탄소화**라는 거대한 신시장을 직접 겨냥하는 전략은 다른 경쟁사들이 쉽게 모방할 수 없는 엑스에너지만의 독보적인 강점입니다. 세계적인 기업 다우(Dow)와의 구체적인 상용 프로젝트, 미 에너지부(DOE)의 전폭적인 재정 및 정책적 지원, 그리고 안정적인 전략적 투자자 기반은 엑스에너지의 비전이 단순한 청사진이 아님을 명확히 증명합니다. 물론, 앞으로 수년간 이어질 NRC의 인허가 과정과 실제 건설 과정에서 발생할 수 있는 예상치 못한 비용 문제 등 넘어야 할 산은 여전히 남아있습니다. 하지만 명확한 기술적 차별성, 확고한 첫 고객, 그리고 튼튼한 재무 기반을 모두 갖춘 엑스에너지는 현재 SMR 레이스에서 가장 유력한 선두주자 중 하나임이 분명합니다. 그들이 다우 프로젝트를 성공적으로 완수하는 날, SMR은 비로소 전력망을 넘어 산업계의 심장부로 들어가는 새로운 시대를 맞이하게 될 것입니다. 엑스에너지의 행보를 주목해야 하는 이유가 바로 여기에 있습니다.