HALEU 핵연료란? 2026년 차세대 원전 핵심 원료와 관련주

HALEU, 차세대 SMR의 핵심 연료인데 러시아가 사실상 독점하고 있습니다.

한국은 저농축 우라늄의 약 33%를 러시아에서 수입 중이며, HALEU 자체 생산 능력은 전무합니다.

미국이 2028년 러시아산 우라늄 수입 전면 금지를 앞두고 HALEU 공급망을 재편하고 있습니다. 이 흐름을 선점하는 기업이 다음 10년의 수혜주가 됩니다.

지금 3분이면 HALEU의 뜻부터 관련주, 투자 체크포인트까지 한 번에 정리됩니다.

1. HALEU란 무엇인가 (기존 핵연료와의 차이)

HALEU는 우라늄-235 농축도가 5~20%인 고순도 저농축 우라늄입니다. 영어로 High-Assay Low-Enriched Uranium, 직역하면 '고농도 저농축 우라늄'입니다.

핵연료는 우라늄-235의 농축도에 따라 구분됩니다.

천연 우라늄: 농축도 약 0.7% (캐나다 중수로에 사용)
저농축 우라늄(LEU): 농축도 5% 미만 (현재 대부분의 원전에 사용)
HALEU: 농축도 5~20% (차세대 SMR·4세대 원전에 필요)
고농축 우라늄(HEU): 농축도 20% 이상 (핵무기·핵잠수함용)

현재 한국을 포함한 대부분의 상업용 원전은 농축도 4.5% 수준의 LEU를 사용합니다. 반면 개발 중인 차세대 원자로 대부분은 이보다 4~5배 높은 농축도의 HALEU가 필요합니다.

💡 핵심 포인트: HALEU는 핵무기 제조에는 사용할 수 없는 20% 미만이지만, 같은 부피에 핵분열 물질이 4~5배 많아 원자로 크기를 줄이고 연료 교체 주기를 10년 이상으로 늘릴 수 있습니다.

2. 왜 SMR에는 HALEU가 필요한가

SMR은 원자로 크기가 작기 때문에, 적은 양으로 높은 출력을 내는 고농축 연료가 필수입니다.

기존 대형 원전(1,000MW급)은 농축도 4.5%의 LEU로도 충분한 출력을 낼 수 있습니다. 하지만 SMR(20~300MW급)은 원자로 코어가 작아서 농축도가 낮으면 원하는 출력을 얻기 어렵습니다.

HALEU가 SMR에 꼭 필요한 이유를 정리하면 다음과 같습니다.

원자로 소형화: 높은 농축도 덕분에 코어 크기를 대폭 줄일 수 있음
연료 교체 주기 연장: LEU는 1.5~2년마다 교체 필요, HALEU는 10년 이상 무교체 운전 가능
핵폐기물 감소: 동일 전력 생산 시 사용후 연료(고준위 핵폐기물)가 기존 대비 1/5 수준으로 감소
연료 효율 극대화: 핵분열 물질 비중이 높아 우라늄 이용 효율이 크게 향상

미국 에너지부(DOE)의 신형원전 실증 프로그램(ARDP)에서 지원하는 10개 차세대 원자로 중 9개가 HALEU 연료를 필요로 합니다. 아마존이 투자한 엑스에너지의 Xe-100, 빌 게이츠의 테라파워 나트륨 원자로, 구글이 계약한 카이로스파워의 용융염 원자로 모두 HALEU가 없으면 가동 자체가 불가능합니다.

⚠️ 이건 꼭 주의하세요: HALEU를 확보하지 못하면 아무리 뛰어난 SMR 기술을 보유해도 상용화가 불가능합니다. "연료 없는 자동차"와 같은 상황이 됩니다.

3. HALEU 공급망 현황 (러시아 독점 문제)

현재 HALEU를 상업적으로 생산할 수 있는 시설은 전 세계에서 러시아와 미국 딱 2곳뿐입니다.

전 세계 우라늄 농축 설비의 약 절반이 러시아에 집중되어 있습니다. 특히 HALEU 시장은 러시아 국영기업 로사톰(Rosatom)이 사실상 독점하고 있었습니다.

HALEU 공급망 핵심 현황

러시아 로사톰: 세계 최대 우라늄 농축 기업, 서방 농축 능력 합산보다 큰 규모
미국 센트러스에너지(Centrus): 서방세계 유일 HALEU 생산 허가 보유, 오하이오주 피크턴 공장에서 생산 중
미국의 러시아산 우라늄 수입 금지: 2024년 법안 통과, 2028년 전면 시행 예정

미국은 러시아 의존도를 낮추기 위해 대규모 투자에 나서고 있습니다. 센트러스에너지는 2025년 6월 DOE에 HALEU 900kg을 납품했고, 9억 달러 규모의 HALEU 생산 계약을 추가 수주했습니다. 2026년 2월에는 플루어(Fluor)와 피크턴 공장 확장을 위한 EPC 계약을 체결하며 수천 대의 원심분리기를 추가 설치할 계획입니다.

하지만 미국의 HALEU 생산 능력은 아직 수요에 크게 못 미칩니다. 본격적인 상업 규모 생산은 2029년 이후에야 가능할 전망입니다.

한국의 핵연료 수입 구조와 리스크

한국은 우라늄을 100% 수입에 의존하며, 농축 우라늄의 약 33%를 러시아에서 조달합니다.

한국의 핵연료 공급망 취약점을 구체적으로 살펴보면 다음과 같습니다.

러시아 의존도: 저농축 우라늄 수입의 약 33~34%가 러시아산
테넥스 집중도: 러시아 국영기업 테넥스 한 곳에서 전체 수입의 20% 공급
자체 농축 능력: 한미원자력협정상 한국은 사실상 우라늄 농축 불가
HALEU 생산 능력: 전무 (상업용 생산 시설 없음)

2015년 개정된 한미원자력협정은 미국이 한국에 핵연료 공급을 지원하도록 규정하고 있지만, 한국 자체의 농축 권한은 사실상 제한되어 있습니다. HALEU 확보 없이는 한국의 SMR 수출 경쟁력도 직접적으로 타격을 받게 됩니다.

한수원은 미국 센트러스에너지와 파트너십을 맺고 우라늄 공급 협력 가능성을 논의 중이며, 테라파워에도 한수원이 투자자로 합류했습니다. 최종현학술원은 HALEU 확보를 국가 전략의 최우선 순위로 설정해야 한다고 제언한 바 있습니다.

💡 이렇게 하면 더 쉬워요: 한국의 상황을 요약하면 "원전 건설 기술은 세계 최고 → 하지만 연료는 남의 것 → HALEU까지 확보해야 SMR 수출도 가능"입니다.

4. HALEU·핵연료 관련주 정리

HALEU 공급망 재편의 최대 수혜주는 미국 센트러스에너지(LEU)이며, 국내에서는 두산에너빌리티와 한전기술이 간접 수혜주입니다.

해외 핵연료 관련주

센트러스에너지 (NYSE: LEU)

서방세계 유일 HALEU 생산 허가 보유 기업
2025년 매출 4억 4,870만 달러, 순이익 7,780만 달러
DOE로부터 9억 달러 규모 HALEU 생산 계약 수주
수주잔고 38억 달러 (2040년까지 확보)
2025년 주가 264% 상승, 2028년 러시아산 수입 금지 시 독점적 지위 강화

카메코 (NYSE: CCJ)

세계 최대 우라늄 채굴 기업 (캐나다)
우라늄 가격 상승의 가장 직접적인 수혜주
HALEU 원료가 되는 우라늄 정광 공급 최상류 기업

우라늄에너지코프 (NYSE: UEC)

미국 기반 우라늄 채굴·생산 기업
2026년 생산량 증가 예정, 러시아산 수입 금지 대비 포지셔닝

국내 관련주

두산에너빌리티 (034020)

엑스에너지 SMR Xe-100 16기 핵심 단조품 공급 계약
HALEU 기반 SMR이 상용화되면 주기기 공급 수혜 확대
원전·SMR·가스터빈 전 라인업 보유

한전기술 (052690)

원전 설계 전문 기업, 차세대 원전 설계 역량 보유
신규 원전 건설 확대 시 직접 수혜

한전원자력연료 (비상장)

국내 유일 핵연료 가공·제조 전문 기업
향후 HALEU 관련 사업 확장 가능성 존재하나 현재 비상장

5. 핵연료 투자 시 체크포인트

핵연료·HALEU 투자는 장기 테마이며, 정책·지정학 변수에 크게 좌우됩니다.

투자 전 반드시 확인해야 할 체크포인트를 정리합니다.

확인할 것

러시아산 우라늄 수입 금지 일정: 미국은 2028년 전면 시행 예정이나, 면제 조항·연장 가능성 상존
HALEU 상업 생산 시점: 센트러스에너지 본격 양산은 2029년 이후, 그 전까지는 소량 생산
SMR 상용화 일정: 대부분 2030~2035년 가동 목표로, HALEU 실수요 본격화도 그 시점
한미원자력 협력 진전: 한국의 농축 권한 확보 여부가 국내 관련주에 핵심 변수
우라늄 가격 흐름: 뱅크오브아메리카는 2026년 파운드당 135달러까지 전망

주의할 것

HALEU 관련 기업 대부분이 정부 계약 의존도가 높아, 정책 변화에 민감
센트러스에너지는 2025년 주가가 이미 264% 상승해 밸류에이션 부담 존재
핵연료 공급망은 5~10년 단위의 초장기 투자 관점 필요
핵비확산 이슈로 HALEU 생산 허가 획득 자체가 높은 진입장벽

⚠️ 이건 꼭 주의하세요: HALEU 테마는 "2028년 러시아 우라늄 금지 → 2030년 SMR 상용화"라는 타임라인을 따릅니다. 단기 급등보다는 중장기 포트폴리오 관점에서 접근하는 것이 안전합니다.

마무리

지금까지 HALEU 핵연료의 뜻과 공급망, 그리고 관련주까지 정리했습니다.

HALEU는 농축도 5~20%의 고순도 저농축 우라늄으로, 차세대 SMR의 유일한 연료
러시아가 독점하던 HALEU 시장이 미국 주도로 공급망 재편 중
한국은 우라늄 100% 수입 의존, 핵연료 주권 확보가 SMR 수출의 관건

2028년 러시아산 수입 금지 시행과 2030년 SMR 본격 가동을 앞두고, HALEU 공급망은 향후 10년간 원전 산업의 핵심 변수가 됩니다. 지금부터 관련 기업과 정책 흐름을 모니터링해두는 것이 중요합니다.

본 글은 투자 참고용 정보이며, 투자 판단과 책임은 본인에게 있습니다.

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