원자력 기술 스타트업인 Ampera는 AI 데이터 센터의 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다고 주장하는 첫 번째 풀스케일(full-scale) 3D 프린팅 원자력 발전 모듈을 방금 공개했습니다. 회사의 보도 자료에 따르면, 이 모듈은 "세계 최초의 미임계(subcritical), 고체(solid-state), 공장 제조형 토륨 원자로"입니다. 또한 이는 회사의 통합 에너지 아키텍처(Integrated Energy Architecture)의 원자력 부분이며, 이 모듈은 이 3D 프린팅 원자력 발전 모듈 또는 기존 연료 발전(Conventional-Fueled Power Generation) 모듈과 결합할 수 있는 폐열 회수(Waste Heat Recovery) 모듈과 함께 제공됩니다.

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(이미지 출처: Microsoft)

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"이 차세대 핵연료 노심(nuclear core)과 압력 용기(pressure vessel)는 공장에서 제조되고 대량 생산되는 원자력 에너지의 기반을 마련합니다."라고 Ampera의 CEO이자 설립자인 Brian Matthews는 말했습니다. "사용된 첨단 기술과 적층 제조 (additive manufacturing) 기술은 새로운 원자력 기술이 가속화된 방식으로 시장에 출시될 수 있는 명확한 상업적 경로를 보여줍니다."

이 회사가 자사의 혁신적인 제품을 설명하는 방식은 상당히 복잡하지만, 이 원자로가 얼마나 진보되었는지를 잘 보여줍니다. 미임계 (Subcritical)란 연료가 스스로 임계 상태에 도달하지 않음을 의미하며, 핵분열 과정을 시작하기 위해 외부 소스가 필요합니다. 이는 노심 용융 (meltdown)으로 이어질 수 있는 폭주 반응의 가능성을 줄여주기 때문에 본질적으로 더 안전합니다. 또한 "고체 (solid-state)" 노심을 특징으로 하는데, 이는 움직이는 부품이 없음을 의미하며 유지보수와 운영을 더 단순하게 만듭니다.

공장 제조형 (Factory-built)은 원자력 모듈이 생산 라인에서 비교적 빠르게 제조될 수 있음을 시사합니다. 이는 대량 생산을 위한 규모 확장(scale)과 컨테이너를 통한 운송을 용이하게 하여, 생산 비용을 절감하고 더 저렴하게 만들 수 있습니다. 마지막으로, 이 원자로는 토륨 (thorium)을 주요 연료원으로 사용합니다. 토륨은 우라늄보다 더 풍부하기 때문에 확보하기가 더 쉽고 저렴합니다. 또한 토륨은 본질적으로 핵분열성 물질이 아니어서, 프로토악티늄-233 (protactinium-233)을 생성하기 위해 외부 중성자원이 필요하며, 이것이 다시 U-233으로 붕괴됩니다. 핵무기에 사용될 가능성이 여전히 존재하지만, 상대적으로 더 어렵기 때문에 세계 원자력 협회 (World Nuclear Association)는 토륨이 "때때로 우수한 핵비확산 자격(non-proliferation credentials)을 가진 것으로 홍보된다"고 밝히고 있습니다.

이 스타트업은 완성된 원자력 모듈을 공개했지만, 아직 시스템을 가동하여 전력을 생산하는 것에 대해서는 언급하지 않았습니다. 이는 최근 Ward 250 원자력 마이크로로 (nuclear microreactor)를 가동하여 Nvidia RTX Spark 데스크톱에 전력을 공급한 Valar Atomics와는 대조적입니다. Valar Atomics의 CEO인 Isiah Taylor는 또한 자사의 기술을 사용하여 30MW 데이터 센터에 전력을 공급하기 위해 Nvidia와 파트너십을 맺었다고 발표했습니다.

Ampera 또한 에너지를 생산하기 위해 독점적인 폐쇄 루프(closed-loop) 초임계 이산화탄소 (supercritical CO2) 브레이턴 사이클 (Brayton-cycle) 터빈을 사용하는 전체 시스템을 통해 30MWe 출력을 목표로 하고 있습니다. 전력 솔루션 개발에 있어 모듈형 접근 방식을 취하는 것의 한 가지 장점은 고객이 필요에 따라 이를 구매할 수 있다는 점입니다. 터빈 모듈을 폐열 회수 (Waste Heat Recovery) 모듈과 결합하여 데이터 센터의 전력 생산을 보충하거나, 전체 유닛에 기존 연료 발전 (Conventional-Fueled Power Generation) 유닛을 부착하여 사이트의 주 전원으로 사용할 수도 있습니다. 일단 원자력 모듈을 사용할 수 있게 되면, 운영자는 탄소 발자국 (carbon footprint)을 줄이기 위해 이를 쉽게 교체할 수 있습니다.

회사는 자사의 솔루션으로 언제 전력 생산을 시작할 계획인지에 대한 타임라인을 제시하지 않았지만, 다양한 응용 분야에 곧 배치할 수 있다는 자신감을 보이고 있는 것으로 보입니다. Matthews는 "우리의 원자로는 전력이 가장 필요한 시장, 즉 AI 데이터 센터, 국방, 산업 및 해양 분야를 위해 구축되었습니다"라고 말했습니다. 또한 "우리는 단기적인 배치 타임라인과 함께 공장 제조형 원자력 발전을 산업화하는 최초의 기업이 될 것으로 기대합니다"라고 덧붙였습니다.