AI 시대 원자력 수혜주 분석 및 대한민국 추천 종목

AI 기술의 폭발적 성장은 글로벌 전력 수요 패턴에 근본적인 변화를 야기하고 있다. 보스턴컨설팅그룹(BCG) 추계에 따르면 2030년 미국 데이터센터의 전력 소비량은 전체 전력 수요의 7.5%를 차지할 전망이며, 이는 2023년 대비 3배 증가한 수치다. 이러한 추세 속에서 24시간 안정적 전력 공급이 가능한 원자력이 AI 인프라의 핵심 에너지원으로 부각되며 관련 주식들의 성장 가능성이 주목받고 있다.

원자력 산업 가치사슬별 주요 기업

원전 건설 및 운영 분야

한국전력(015760)은 신한울 3·4호기 건설을 주도하며 2024년 기준 원전 운영 실적이 전체 매출의 38%를 차지하고 있다. 최근 발표된 기술 로드맵에 따르면 APR1400+ 설계를 기반으로 한 수출형 원전 모델 개발에 주력 중이며, 폴란드와 사우디아라비아 수주 물량이 2025년 매출의 19%를 기여할 것으로 전망된다. 현대건설(000720)은 UAE 바라카 원전 4호기 완공 경험을 바탕으로 체코 두코바니 원전 입찰에 참여 중이며, 원전 특수구조물 부문에서 67%의 시장점유율을 기록하고 있다.

전력 변환 장비 시장

HD현대일렉트릭(267260)은 원전용 변압기 시장에서 글로벌 점유율 23%를 차지하며 2024년 북미 수주량이 전년 대비 217% 급증했다. 765kV 초고압 변압기 기술을 독자 개발해 미국 텍사스州 그리드 확장 프로젝트에 4,200억 원 규모 계약을 체결하는 등 해외 사업 다각화에 성공했다. LS ELECTRIC(010120)는 스마트 그리드 제어 시스템 분야에서 두각을 나타내며 원전 자동화 장비 공급량을 2023년 54기에서 2025년 89기로 확대할 계획을 발표했다.

소형모듈원전(SMR) 기술 선도 기업

두산에너빌리티(034020)는 미국 뉴스케일파워社와 공동으로 77MWe 규모의 VOYGR SMR 개발을 진행 중이다. 2024년 3분기 기준 누적 수주액이 4.2조 원에 달하며, 특히 캐나다 온타리오州 프로젝트에서 1.7GW 규모의 설비 공급 계약을 체결했다. 한화오션(042670)은 부유식 SMR 플랫폼 기술을 개발해 2026년 상용화 목표로 실해역 테스트를 진행 중이며, 한국선급(KR)으로부터 기본 인증을 획득한 상태다. 해양 모듈식 원전 시장에서 2030년까지 12조 원 규모의 수요가 예상되는 가운데 선제적 기술 확보가 경쟁력으로 작용할 전망이다.

전력 인프라 강화 관련 부품업체

효성중공업(298040)은 원전 냉각계통용 초대형 펌프 시장을 장악하고 있으며, 2024년 3분기 북미 지역 매출이 전년 동기 대비 84% 증가했다. 직류 송전(DC) 장비 분야에서 ABB·지멘스와의 기술 제휴를 통해 HVDC(고압직류송전) 변환소 시장 공략에 나섰다. 일진파워(094820)는 원자로 압력용기 소재 생산능력을 연간 8만 톤으로 확대했으며, 니켈기 합금소재 부문에서 국내 시장의 71%를 점유하고 있다. 일본 후쿠시마 원전 오염수 방류 이후 해수 담수화 설비 수요 증가가 추가 성장 동력으로 기대된다.

원자력 테마 ETF 투자 전략

HANARO 원자력iSelect(391400)는 HD현대일렉트릭(20.3%), 한국전력(18.7%), 두산에너빌리티(15.4%) 등 국내 원전 관련주에 집중 투자하는 상품으로, 2024년 28.7%의 수익률을 기록하며 AI 연관 산업 ETF 중 최고 성과를 달성했다. KBSTAR 글로벌원자력iSelect(391410)는 對글로벌 원전주 투자 비중을 70%까지 높여 캐나다 캐메코(12.5%), 미국 엑셀론(11.8%), 프랑스 EDF(9.3%) 등 해외 유력 기업에 분산 투자함으로써 환헤지 효과를 극대화하는 전략을 채택하고 있다.

정책 환경 및 시장 전망

미국 IRA(인플레이션감축법) 세부 규정에 따라 원전을 청정에너지로 공식 인정하면서 투자 인센티브가 23% 확대되었다. EU의 택소노미 규정 역시 원전을 친환경 경제활동으로 분류함에 따라 글로벌 펀드 자금 유입이 가속화될 전망이다. 국내에서는 2024년 10월 발표된 '제2차 에너지기본계획'에서 원전 비중을 32%에서 2038년까지 45%로 상향 조정하며 관련 기업들의 장기 성장 토대를 마련했다.

산업통상자원부 추정에 따르면 2030년 글로벌 원전 시장 규모는 1,200조 원에 달할 전망이며, 이 중 한국 기업들의 수주 가능 규모는 96조 원 수준으로 예상된다. 특히 SMR 시장이 2024년 5.7조 원에서 2035년 89조 원으로 확대되면서 두산에너빌리티를 비롯한 선도 기업들의 실적 개선이 예상된다. 투자자들은 ▲원전 건설 사이클 가속화 ▲해외 수주 확대 ▲SMR 상용화 진전 등 3대 키워드를 중심으로 포트폴리오를 구성해야 할 시점이다.