다시 상승하는 원자력 주가, 원자력 산업 현황과 투자 방법 알아보기

 최근 MS와 콘스텔레이션 에너지(Constellation Energy)와의 원자력 발전 관련 계약이 원자력 섹터 주식에 다시 불을 붙였습니다. 개인적으론 원자력 테마가 그저 그런 단기 테마가 아니라 장기화될 수 있는 투자 소재라고 생각하는데요. 

잘 아시는 것처럼 AI기술 개발/운영에는 앞으로도 많은 전기가 필요한데 1)안정적인 전기수급이 가능하면서 2)가격도 저렴하고 3)탄소배출량도 감소시킬 수 있는 3마리 토끼를 잡아야 하기 때문입니다. 

하지만 원자력은 결코 쉬운 투자테마가 아닙니다. 원자력은 에너지원 확보부터 폐기물 처리과정에서 수많은 규제들이 향후 더 강화될 가능성이 높고, 정치/군사적으로도 민감한 소재라 관련 기업 실적 및 주가 변동성이 매우 크고, SMR 등 기술 발전에 대해서도 어느 정도 지식이 필요하기 때문입니다.  

이번 포스트는 최근 원자력 관련 현황과 관련 기업들의 주가, 그리고 원자력에 투자하는 ETF 상품에 대해서 몇 가지 내용을 정리했습니다. 아래 내용은 개인적인 견해를 포함하며, 특정 종목에 대한 매수/매도 추천이 아님을 꼭 참고하시기 바랍니다.     

 

원자력의 기회

2023년 말부터 원자력이 공식 청정 에너지로 구분됨

글로벌 주요 국가들이 기후 변화 문제를 대응하기 위해 탄소중립 목표를 선언 및 진행하는 것은 한번 쯤 들어보셨을 텐데요. 일단 주요 국가들의 탄조중립 목표와 세부진행방안은 아래와 같습니다. (이 계획은 법적 구속력이 없으며, 구체적인 실행계획은 향후 변경될 가능성이 매우 높습니다.)

• 유럽 ​​연합: EU는 유럽 기후법을 통해 2050년까지 순 제로 온실 가스 배출이라는 법적 구속력이 있는 목표를 설정했습니다. 여기에는 1990년 수준에 비해 2030년까지 순 온실 가스 배출량을 최소 55% 줄이는 중간 목표가 포함됩니다.
• 미국: 바이든 정부는 2050년까지 탄소 중립달성을 약속했습니다. 세부적으론 계획들은 아래와 같습니다.
  • 2030년까지 2005년 수준보다 온실가스 배출량을 50~52% 줄이고, 100% 탄소 오염 없는 전기생산을 완성
  • 2035년까지 탄소 배출이 없는 차량 구매를 100% 달성
  • 2045년까지 탄소 순배출이 없는 건물 포트폴리오를 구축
• 중국: 중국은 2060년 이전에 탄소 중립을 달성하겠다고 약속했습니다. 
• 기타 국가: 영국, 일본, 한국 등의 국가는 2050년까지 탄소 중립을 달성하기로 약속했습니다.

문제는 불과 작년까지도 원자력 발전이 탄소중립 에너지원에 속하지 않았다는 점인데요. 원자력은 사고 발생 시 피해범위와 피해정도가 크고 폐기물 처리 관련 환경오염 문제가 컸기 때문인데, 2023년 12월 COP28 기후 회의를 기점으로 핵에너지를 온실 가스 배출 감소를 위한 핵심 기술로 공식 인정하고, 2050년까지 핵 에너지 용량을 기존 대비 3배로 늘이는 목표를 선언했습니다.

 마찬가지로 COP28 기후 회의도 법적 구속력이 없기 때문에, 이 계획은 지켜지지 않거나 변경될 가능성이 높습니다. 하지만 COP28 기후 회의를 기점으로 핵에너지를 공식적으로 청정 에너지로 구분할 수 있다는 점이 투자자 입장에선 참고할 만한 정보라고 생각합니다. 

관련해서 자세한 내용들이 궁금하시다면 아래 별도 포스트를 참고하시기 바랍니다. 

조용히 개발 중인 원자력과 SMR현황 (소형원자로, 핵연료 재활용 등)

AI발전에 따른 전기 수요 증가와 탄소 중립

AI기술이 전기를 많이 쓴다는 정도는 이제 다들 아실텐데요. 구체적으로 얼마나 많이 사용하는지 실감할 수 있는 몇 가지 예시들은 아래와 같습니다. 

• 언어처리 기반 AI기술은 대량의 데이터 센터 서버 인프라와 물을 사용하는데요. 현재 AI 시스템을 유지하는 데 필요한 인프라는 작은 나라만큼의 전기를 소모합니다. 
• 데이터 센터는 2030년까지 미국 전력 생산량의 9%를 소비할 수 있으며, 이는 현재 소비량의 두 배에 해당합니다.
• 국제 에너지 기구(IEA)는 데이터 센터가 2024~2026년 미국 전력 수요 증가의 1/3을 차지할 수 있다고 추정했습니다
• 1,750억 개의 매개변수를 가진 GPT-3 훈련은 1,287MWh의 전기를 소비하고 502톤의 이산화탄소를 배출했습니다. 이는 1년간 가솔린 차량 112대를 주행한 것과 같은 배출량입니다. 
• AI 이미지 하나 생성하는 데 스마트폰 1개 완충하는 것만큼의 에너지를 소모합니다. 또한  AI 질의 및 생성에는 기존 인터넷 검색보다 약 10배 많은 전기가 필요합니다.
• 골드만삭스는 데이터 센터가 산업 수요를 충족하기 위해 전력 생산 인프라를 500억 달러 확장해야 한다고 추정합니다

 AI기술을 적극적으로 비즈니스화하는 기술 대기업들에게는 실질적으로 안정적인 전기 에너지원의 확보와 탄소 중립을 해결해야 하는 2가지 과제가 생겼습니다. 국가 차원의 목표와 달리 기업 차원에서는 회사의 존폐가 걸린 일이라, 상대적으로 훨씬 구체적이고 현실적인 문제해결방안들을 마련해야 하므로 관련 정보들은 투자에 좀 더 활용 가능한 수준이 됩니다. (물론 불확실성은 여전히 존재합니다.) 

 대표적인 기술 대기업들이 AI관련 전력확보와 탄소 중립 관련으로 어떤 목표와 활동들을 하고 있는지 관련 내용을 아래에 정리했습니다.

1. 구글(Google)
   • 구글의 데이터 센터 전기 소비량은 2026년까지 두 배로 늘어나 약 1,000TWh(테라와트시, 일본의 전기 수요와 거의 동일)에 달할 수 있으며, 검색 사업 전체를 AI로 전환하면 연간 29.3TWh의 전력을 사용할 수 있는데, 이는 아일랜드의 전기 소비량과 같습니다.
   • 구글은 2030년까지 24시간 탄소 배출이 없는 에너지원를 사용하는 것을 목표로 하고 있지만, 최근 목표달성이 어려울 것이란 전망을 인정했습니다. 
   • 현재 구글이 사용하는 에너지의 약 2/3는 탄소 배출이 없는 자원에서 나오는데, 나머지 1/3에서 발생한 온실가스 배출량을 이산화탄소로 환산하면 약 1,431만 톤(2023년 기준)으로 전년 대비 13% 증가했습니다. 
2. 마이크로소프트
   • 마이크로소프트의 2023년 전기 소비량은 약 24TWh로 2022년부터 2023년 사이에 약 29%나 증가했으며, 온실가스 배출량은 2020년 이후 29.1% 증가했습니다. 
   • 마이크로소프트는 2030년까지 탄소 배출이 없는 에너지를 100% 구매한다는 목표를 달성하기 위해 에너지 혼합의 일부로 핵 에너지를 사용하는 데 열려 있습니다.
   • 마이크로소프트는 펜실베이니아주 Three Mile Island 핵시설에서 전기를 조달하기 위해 Constellation Energy와 20년 계약을 체결했습니다. 이 계약으로 마이크로소프트는 800MW 전력을 확보했으며, 해당 원자력 발전소는 2028년에 재가동되어 2054년까지 운영될 예정입니다. 
3. 아마존
   • 아마존은 2023년에 전 세계 사업장에서 소비하는 영향력의 100%를 재생 에너지로 충당하는 목표를 달성했습니다. 이건 원래 2030년 목표를 7년 당겨서 달성한 수치입니다. (구체적인 수치는 제공되지 않았습니다.)
   • 2024년 초, Amazon Web Services(AWS)는 Talen Energy의 Cumulus 데이터센터를 통해 구매했는데, 이 데이터센터는 Talen Energy의 2.5GW Susquehanna 원자력 발전소 근처에 있습니다. 

 일단 클라우드 서비스를 제공하는 대표적인 기업 3곳의 데이터를 정리했는데, 위에서 각 기업이 발표한 탄소배출량은 실제론 훨씬 많습니다. 이유는 탄소 발생량의 일부를 상쇄할 수 있는 재생 에너지 인증서(REC)를 구매하여 탄소배출량을 줄인 것인데요. 때문에 대부분 기업들은 2030년까지 24시간 탄소중립 에너지원을 확보한다는 목표를 공통적으로 가지고 있습니다. 

 더 많은 회사들의 상황을 조사하지 않은 것은, 위에서 말씀드린 것처럼 향후 전력수요 증가를 AI 데이터센터가 주도하는 상황이고, 데이터센터라는 비즈니스 자체가 규모적으로 진입장벽이 있는데다, 원자력이 재생에너지로 공식 인정받고 나름의 장점이 뚜렷하기 때문에 AI가 계속 발전한다는 전제로 원자력에 대한 니즈는 같이 갈거라는 생각이었습니다.

 

원자력의 장단점과 투자기회

안정적인 전력 공급이 가능하지만 돈과 시간이 많이 필요함

 원자력은 다른 재생 에너지 대비로 굉장히 뚜렷한 장/단점을 가지고 있는데, 우선 장점은 아래와 같습니다. 

1. 신뢰성: 원자력 발전소는 풍력 및 태양광과 같은 간헐적 재생 에너지와 비교해 높은 이용률(92% 이상의 시간)로 작동하여 안정적인 기저 부하 전력을 제공합니다.
2. 토지 이용 효율성: 원자력은 동일한 전력 출력을 내는 데 필요한 토지가 풍력과 태양광에 비해 훨씬 적습니다.
3. 긴 수명: 원자력 발전소는 일반적으로 풍력 터빈과 태양광 패널의 수명인 25~30년보다 긴 40~60년 동안 작동할 수 있습니다.
4. 높은 에너지 밀도: 핵연료는 매우 에너지 밀도가 높아 다른 에너지원에 비해 연료와 운송이 덜 필요합니다.

반면 단점도 매우 뚜렷한데요. 주요 내용은 아래와 같습니다. 

1. 더 높은 비용과 긴 초기구축시간 : 원자력은 일반적으로 건설 및 설치 비용 측면에서 재생 에너지보다 비싸며, 초기구축시간이 깁니다. 현재 원자력 발전소는 대략 10년 이상의 건설 시간이 필요합니다. 
2. 안전과 폐기물 문제: 드물기는 하지만 원자력 사고는 심각한 결과를 초래하며, 핵폐기물 처리는 장기적인 환경 문제로 남아 있습니다. 이 문제때문에 원자력은 대중에게 안 좋은 인식이 있으며, 정치적으로 대립관계가 형성되기도 합니다. 
3. 제한된 연료원: 재생 에너지와 달리 원자력은 한정된 우라늄 자원에 의존합니다.

최근 많이 언급되고 있 SMR(소형 원자로)와 4세대 원자로는 모두 언급된 단점들을 일부 해소하는 기술들이나, 모두 2030년이 되어야 상용화가 가능하다고 전망하고 있습니다. 물론 이보다 빠르게 기술이 발전할 수도 있습니다만, 기본적으로 상용화까지 아직 시간이 많이 필요한 기술이라는 점은 투자하실 때 참고하시면 좋을 것 같습니다. 

최근 주가상승 배경

미국의 원자력 발전소 3분의 1 가량을 소유한 기업들이 인공지능 붐에 따른 수요를 충족시키기 위해 필요한 신규 데이터 센터에 전기를 공급하기 위해 기술 회사들과 협상을 진행하고 있는데요. 최근 원자력 기업들의 주가가 급등한 트리거는 Constellation Energy가 Three Mile Island 원자력 발전소를 재개해서 Microsoft에 전력을 공급하기로 계약한 사건입니다. 

이 발전소는 1979년 미국 역사상 최악의 원자력 사고가 발생했던 곳으로 사고가 났던 2호기는 여전히 폐쇄상태입니다만, 사고를 피했던 1호기는 2028년부터 2054년까지 가동하기로 결정되었습니다. 향후 원자력 발전을 적극적으로 활용하려는 의지를 보여준 계약 건으로 상징화되어 원자력 관련 기업들의 주가가 급등하고 있습니다. 

---

또한 9월 23일에는 Bank of America, Barclays, BNP Paribas, Citi, Morgan Stanley, Goldman Sachs 등 세계 최고 은행 16곳에서 2050년까지 세계 핵 에너지 용량을 세 배로 늘리기로 한 작년 COP28 기후 협상을 지지한다고 발표했습니다. 

 아직 이 건에 대한 구체적인 내용이 밝혀지지 않았으며 발표시점이 미국대선 직전이라는 점에서 여전히 의심해 볼 포인트들이 있습니다만, 초기투자비용이 높고 원자력 발전에 투자를 꺼리던 은행들이 적극적인 자금대출지원 의지를 보여주면서 앞으로 원자력 발전관련 주식들이 또 한 번 점프할 수 있는 계기를 제공했습니다. 

---

러시아-우크라이나 전쟁의 영향으로 핵 연료 가격이 원자재인 우라늄 가격보다 빠르게 급등하고 있습니다. 핵 연료는 우라늄을 채굴 > 광석을 분쇄 및 가공하여 '옐로우케이크'라 불리는 산화 우라늄 농축물을 생산 > 농축과정을 통해 UF6로 전환 > 핵연료에 사용되는 U-235농도를 3~5%로 높이기 위한 농축작업(SWU)순으로 진행되는데요. 

 위 이미지처럼 우라늄 가격은 2022년 1월 대비 현재 시점에 2배 상승했습니다만, UF6가격은 같은 기간 4배, SWU 가격은 3배까지 상승했습니다. 러시아가 전 세계 우라늄 변환 용량의 22%, 농축 용량의 44%를 공급하고 있었는데, 2022년 러시아-우크라이나 전쟁 시작 이후 미국이 러시아산 우라늄 사용을 제재하면서 발생하는 현상입니다. 

 글로벌 2위의 우라늄 채굴업체인 카메코 주가는 2022년 러시아-우크라이나 전쟁 이후 거의 2배 가까이 상승하다가, 최근 1분기에 생산량은 29% 늘었지만 판매량은 25%나 감소하고 총 매출은 8% 감소하는 실망스러운 실적을 내면서 주가가 하락했습니다.

일시적인 실적감소로 주가가 하락했습니다만 회사가 우라늄 채굴 감산으로 판매단가를 높일 계획이고, 우라늄은 한정된 자원이라 향후 장기적으론 가격이 우상향할 가능성이 높다고 생각합니다. (물론 개인적인 의견입니다.)

 

원자력 투자종목과 ETF

원자로 운영과 우라늄 채굴, SMR관련 기업들

일단 원자력 발전소를 직접 운영하는 기업 중 가장 주목할 기업 2곳은 constellation energy와 vistra energy입니다.

우선 constellation energy는 원자력 발전소 21기를 보유한 미국 최대 원자력 발전기업이며 미국 원자력 발전의 약 20%를 보유하고 있습니다. 최근 마이크로소프트와의 원자력 발전 계약 등으로 원자력 테마에선 가장 주목받는 기업이라 볼 수 있습니다. 

Vistra Energy는 최근 인수를 포함하여 4기의 원자력 발전소를 보유/운영하고 있습니다. Vistra는 2024년 3월 1일에 Energy Harbor 인수를 완료하여 포트폴리오에 4,000MW 이상의 원자력 발전을 추가하면서 주가가 크게 한 번 급등했고, 2024년 6월 2분기 만에 흑자전환을 하면서 다시 한번 주가가 급등했습니다. 

---

우라늄 채굴/생산업체로는 생산량 기준 글로벌 2위인 카메코(Cameco), 시가총액 3,4위의 Nexgen Energy와 Paladin Energy와 같은 기업들을 예로 들 수 있습니다. 2024년 주가는 위에서 말씀드린 것처럼 우라늄 생산량 급증 대비 연료변환 병목현상으로 주가가 하락하고 있는데요. 

 투자기간은 5년으로 늘려보면 4~10배 주가가 상승한 것을 확인할 수 있습니다. 주가 변동성이 매우 크다는 점은 꼭 유의하시기 바랍니다. 

---

 마지막으로 최근 가장 핫한 SMR(소형 원자로) 개발관련 기업으로 BWX테크놀로지스와 누스케일 파워를 볼 수 있는데요. BWX 테크놀로지스는 그나마 SMR개발 이외에도 다른 사업에서 어느 정도 매출과 이익을 발생시키고 있습니다만, 누스케일은 아직 적자기업으로 주가변동성이 엄청납니다. 

원자력 ETF들

사실 개인적으로 맘에 드는 원자력 ETF 상품을 찾지 못했습니다. 그나마 소개할만한 2개 상품은 아래와 같은데요. 

국내 유일 글로벌 원자력 투자 ETF - KBSTAR 글로벌원자력iSelect

 해당 상품명은 RISE 글로벌 원자력 ETF로 변경되었으며 2022년 10월에 상장되어 운용자산은 약 1,000억 원으로 그나마 규모를 가지고 있는 ETF입니다. 운용 수수료가 0.4%로 높고, 투자종목은 28개이지만 상위 2개 종목에만 50% 비중을 가져가는 약간 극단적인(?) 투자성향을 띄고 있는데요. 

 이 정도로 상위 투자비중이 높다면 그냥 주기적으로 투자종목을 확인해서 2~3개 종목을 골라 직접 투자하는 편이 나을지도 모르겠다는 개인적인 생각입니다. 그나마 최근 가장 핫한 constellation energy 비중이 30%로 가장 크고, 국내 원자력 관련 기업들도 어느 정도 비중을 가지고 있다는 점은 장점이라 생각합니다. 

에너지 위기로 뜨고 있는 글로벌 원자력 URA ETF

글로벌 ETF 중에서는 운용규모가 가장 큰 URA ETF가 그나마 볼 만한데, 최근 원자력 테마가 뜨고 있는 미국 투자비중이 매우 나고 전체적으로 우라늄 채굴기업 비중이 높아 개인적으론 이것도 그닥 추천하지 않습니다. 위 글은 예전에 작성했던거라 지금과는 약간 의견이 다를 수 있으니 참고해 주시기 바랍니다. 

 마무리

 원자력 관련 기업들의 주가 그래프를 보시면 아시겠습니다만 전체적으로 주가변동성이 엄청나고, 2024년 뿐 아니라 최근 3~5년동안 주가가 매우 많이 상승한 상황이라 투자에는 신중한 검토와 결정이 필요합니다. 만약 원자력 투자에 관심이 있다면 말씀드린 내용은 꼭 참고해 주시길 바라겠습니다.